МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ПРОКОПОВИЧ Ігор Валентинович

УДК 00691004942

РОЗРОБКА ТА ВДОСКОНАЛЕННЯ МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЛИВАРНОГО ВИРОБНИЦТВА

050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук

Одеса ndash 2015

Дисертацією є рукопис Робота виконана в Одеському національному політехнічному університеті Міністерства освіти і науки України Науковий консультант доктор технічних наук професор

Оборський Геннадій Олександрович Одеський національний політехнічний університет професор кафедри металорізальних верстатів метрології та сертифікації

Офіційні опоненти доктор технічних наук професор

Руженцев Ігор Вікторович Харківський національний університет радіоелектроніки завідувач кафедри метрології та вимірювальної техніки доктор технічних наук доцент Микийчук Микола Миколайович Національний технічний університет laquoЛьвівська політехнікаraquo професор кафедри метрології стандартизації та сертифікації доктор технічних наук доцент Дядюра Костянтин Олександрович Сумський державний університет завідувач кафедри прикладного матеріалознавства та технології конструкційних матеріалів

Захист відбудеться 16 грудня 2015 р о 1330 на засіданні спеціалізованої

вченої ради Д 4105209 в Одеському національному політехнічному університеті за адресою 65044 м Одеса пр Шевченка 1 ауд 400-А

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Одеського національного

політехнічного університету за адресою 65044 м Одеса пр Шевченка 1 Автореферат розісланий _______ листопада 2015 р

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради ВП Гугнін

1ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми Вимоги сучасного ринку підштовхують постачальни-

ків продукції ливарного виробництва (ЛВ) до застосування систем якості Впроваджуючи на підприємствах систему якості згідно з ДСТУ ISO 9001 2009 підприємець отримує і матеріальну вигоду за рахунок перерозподілу витрат скорочується та їх частка яка йшла на виявлення і виправлення дефектів В ре-зультаті ливарне підприємство стає більш laquoпрозоримraquo для менеджменту що підвищує якість управлінських рішень

З іншого боку практично всі існуючі а також нові замкнуті системи управління якими б складними вони не були побудовані за загальною простою схемою вимірюється деякий параметр (або кілька параметрів) на виході далі на підставі результатів цього вимірювання приймається деяке управлінське рі-шення яке негайно або із запізненням реалізується на вході

Як бачимо в цьому класичному ланцюжку управління на першому місці стоїть результат вимірювання Згідно з ДСТУ ISO 10012 laquoВимоги що гаран-тують якість вимірювального обладнання ndash частина 1 Система підтвердження метрологічної придатності вимірювального устаткуванняraquo якщо результат ви-мірювання виходить неякісним (неточним несвоєчасним) то будь-яке управ-ління технологічним процесом втрачає сенс

Переконливим прикладом такого процесу є ЛВ Швидкоплинність стохас-тичність нестаціонарність високоінтенсивність багатовимірність багатоекст-ремальність і багатокритеріальність основних ливарних процесів помножені на важкодоступність їхніх параметрів для вимірювання відносять ЛВ до категорії надзвичайно складних і створюють глобальні проблеми насамперед в області метрології регламентованої Законом України 11398-ВР від 11 лютого 1998 року laquoПро метрологію та метрологічну діяльністьraquo

Ці проблеми випливають насамперед з того що складність ЛВ і важкови-мірюваність його параметрів входить в протиріччя з класичною теорією авто-матичного управління (ТАУ) яка як правило в цих умовах малоефективна Насправді існуючі розділи ТАУ вимагають суворого математичного опису процесів лиття у вигляді класичних рівнянь (що можливо лише у випадку мо-делювання термодинамічних самовільних явищ) однозначного взаємовпливу змінних характеристик процесів стабільності параметрів обмеженості (краще всього ndash єдиності) керуючих впливів обмежень на збурення тощо Все це ви-суває основну вимогу до результатів вимірювань в системах управління ndash вони повинні бути з математичної точки зору простими а з метрологічного ndash зро-зумілими точними такими які можна отримати надійно швидко безпечно і без значних втрат

Натомість навіть такий простий на перший погляд вихідний параметр як laquoкількість придатних виливківraquo несподівано виявляється важковимірюваним оскільки він не може бути визначений швидко адже багато дефектів виливків можуть бути виявлені тільки при їх механічній обробці через досить тривалий час Те ж саме можна сказати про багато інших ливарних параметрів у яких на-віть саме визначення в якості laquoвимірюваного параметраraquo викликає значні сум-

2ніви Наприклад що означають такі на перший погляд зрозумілі параметри як laquoтемпература формиraquo або laquoтиск газів в ливарній форміraquo якщо ці найважливіші характеристики ливарних процесів можуть в різних точках форми відрізнятися на порядки В результаті laquoуправлінняraquo за такими даними кількість ливарного браку наразі залишається неприпустимо великою наприклад для виливків із середньовуглецевих сталей до 20 ndash 30

В цих умовах проблеми складності ЛВ природним шляхом транспонуються в проблеми метрологічного забезпечення (МЗ) адже отримуючи на вході скла-дні просторово-часові відображення обrsquoєкта вимірювань ці МЗ повинні перет-ворити їх до виду зручного для використання в управлінні У той же час тільки в одного простого зображення ndash деякої laquoкартинкиraquo за якою змушені приймати рішення технологи ndash мільйони параметрів а якщо мова йде про відеопотоки то це дуже велике число ще багаторазово зростає Зрозуміло що управляти будь-яким обrsquoєктом маючи такий laquoрезультат вимірюванняraquo надзвичайно складно Необхідно різко зменшувати розмірність вихідних даних згорнувши їх бажа-но до одного числа причому це число не може обчислюватися просто (напри-клад як середнє арифметичне) а повинно відображати весь спектр інформації що міститься в тому ж зображенні Не варто також забувати що ЛВ ndash надзви-чайно різнопланове тут і сотні різних фізико-хімічних laquoхолоднихraquo процесів ви-готовлення ливарних форм і сотні laquoгарячихraquo процесів отримання і обробки рі-дких металів і сотні різних варіантів фізичного поєднання цих підмножин і гі-дравліка металів і хімія органічних і неорганічних речовин і механіка і еколо-гія і нарешті естетика продукції лиття

В цих умовах на перше місце часто виходить проблема вибору МЗ для чис-ленних і різноманітних laquoточок вимірюванняraquo (ТВ) на карті технологічного про-цесу причому далеко не завжди можливості цього вибору обмежуються наяв-ними відомими методами і покупними засобами вимірювань ndash часто фахівцю-метрологу доводиться першим проходити весь ланцюг від наукової розробки нового методу до створення і впровадження нових засобів його реалізації в конкретних умовах реального виробництва

Тому дослідження спрямовані на розробку теоретичних основ і нових уні-версальних підходів до вибору методів та імплементації засобів МЗ управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними па-раметрами що дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірю-вань підвищувати якість продукції ЛВ є досить актуальними

Звrsquoязок роботи з науковими програмами планами темами Дисерта-ційна робота виконувалась у відповідності з науково-дослідними роботами Одеського національного політехнічного університету 26-28 laquoОптимізація технологічних процесів одержання виливків шляхом управління тепломасооб-міном в ливарній форміraquo (номер державної реєстрації 0112U002910) 86-28 laquoПі-двищення якості виливків із залізовуглецевих і кольорових сплавів за рахунок управління ливарними процесамиraquo (0114U000637) 608-24 laquoІнформаційне мо-делювання складних технічних систем для потреб проектування та управлінняraquo (0105U002185) 639-59 laquoРішення задач лазерної метрології напівпровідникових

3сполук з використанням інтелектуальної системи підтримки прийняття рішеньraquo (0109U002614) 665-145 laquoАналіз і розпізнавання зображень на базі субградієнт-них ітеративних алгоритмів у просторі вейвлет-перетворенняraquo (0109U008468) 690-46 laquoОцінка і прогнозування екологічних ризиківraquo (0113U001460) 688-62 laquoІнтеркалібрація результатів дистанційного зондування мережі метеорологіч-них радарів високої роздільностіraquo (0113U001458) 683-135 laquoТеоретичні основи побудови та методи реалізації в реальному часі динамічних математичних мо-делей зміни станів складних обrsquoєктівraquo (0114U002772) і 683-135 laquoПасивна бага-тоенергетична томографія ядерного палива з метою визначення кількісних по-казників безпеки обrsquoєктів ядерної енергетикиraquo (0113U001453)

Мета і задачі дослідження Метою роботи є створення універсальної системи вибору та імплементації

МЗ сучасного ЛВ впровадження якої дозволить суттєво підвищити ефектив-ність систем управління останнім і як наслідок ndash якість продукції ЛВ і оточу-ючого це виробництво середовища

Для досягнення цієї мети в роботі були вирішені такі головні задачі ndash виконаний аналіз методів та засобів МЗ складних технологічних процесів

із важковимірюваними параметрами зокрема виявлені особливості управління складними обrsquoєктами ЛВ і проблеми його автоматизації оцінена роль МЗ в управлінні складними технологічними процесами і встановлені недоліки існу-ючих засобів отримання і перетворення вимірювальної інформації від обrsquoєктів ЛВ та сфери його оточення сформульовані вимоги до структури та змісту ро-боти загальної системи вибору методів і створення засобів вимірювань а також імплементації їх у реальне виробництво

ndash розроблена загальна система laquoFOUNDMEASraquo (measurements in foundry) створення та імплементації МЗ управління ЛВ у вигляді трьох підсистем для трьох областей її застосування підсистема laquoMETALMEASraquo (measurements in metallurgy) в області вимірювання параметрів виливка підсистема laquoCASTMEASraquo (measurements in casting) в області вимірювання параметрів ли-варної форми і підсистема laquoENVIRMEASraquo (measurements in environment) в об-ласті вимірювання параметрів сфери впливу ЛВ естетики екології тощо яка містить підсистеми наукового вибору такого забезпечення отримання вимірю-вальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ у межах обrsquoєкта вибору методу згортки таких відображень а також оцінки якості і кон-курентоспроможності метрологічних систем

ndash в рамках розробки та імплементації підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo для замкнутих систем управління ЛВ створено методи та засоби

bull вимірювання температури поверхні мідної катанки в русі а також чисе-льного вимірювання мікроструктури міді

bull вимірювання електролітичної якості мідних литих анодів bull вимірювання нерівномірностей у розподілі температури поверхні стале-

вих вставок перед заливкою алюмінієм ndash в рамках розробки та імплементації підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo для

замкнутих систем управління ЛВ створено методи та засоби вимірювання bull герметичності сірого чавуну

4bull щільності піщаних ливарних форм bull інтегральних характеристик впливу температури і часу на стан

звrsquoязуючого оболонкових піщано-смоляних форм ndash в рамках розробки та імплементації підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo для

замкнутих систем управління ЛВ створено методи та засоби вимірювання bull структури формувальних сумішей що містять випалювані добавки bull параметрів екологічного стану оточуючого ливарні цехи середовища

концентрацій шкідливих речовин в атмосфері і відвалах параметрів рекульти-вації відвалів

ndash виконані практичні випробування результатів досліджень на шести підп-риємствах різноманітних галузей машинобудування з позитивним технічним екологічним і економічним ефектами

Обrsquoєктом дослідження є процеси вимірювання в контурах управління складними технологіями та обладнанням ЛВ при різних фізичних мето-дах одержання а також при різних формах подання та різних методах перетво-рення первинної вимірювальної інформації

Предметом дослідження є методи і засоби вимірювання важковимірюва-них параметрів ЛВ шляхом отримання і обробки просторово-часових відобра-жень від предметів праці результати яких необхідні і достатні для їх викорис-тання в МЗ управління ЛВ

Методи дослідження При побудові загальної системи та окремих підсис-тем вибору методів і створення засобів вимірювань а також імплементації їх у реальне виробництво використовували математичний апарат інтелектуального класифікатора ndash штучної нейронної мережі Кохонена При розробці теоретич-них основ побудови системи МЗ управління складними обrsquoєктами ЛВ з важко-вимірюваними параметрами використовували математичні методи теорії вимі-рювань теорії тепломасообміну теорії автоматичного управління При розроб-ці методів отримання первинної інформації у вигляді просторово-часових відо-бражень від обrsquoєктів вимірювань використовували методи руйнуючого (перері-зи мікро і макро шліфи тощо) і неруйнівного (томографія теплобачення фото-і кінозйомка аерофотозйомка) отримання зображень методи отримання збері-гання та обробки великого обrsquoєму даних в банках даних тощо При розробці методів стиснення первинної інформації використовували методи еліптичного та параболічного перетворень зображень і відеопотоків а також фрактальні ме-тоди стискаючих відображень методи дробових хаусдорфовських розмірнос-тей При розробці методів обробки нечіткої та стохастичної первинної вимірю-вальної інформації використовували теорію штучних нейронних мереж Кохо-нена мереж прямого поширення а також еволюційні методи генетичних алго-ритмів При дослідженні характеристик засобів МЗ (похибка точність збіж-ність результатів відтворюваність тощо) використовували оригінальні експе-риментальні методики та установки а також діюче в ливарних цехах шес-ти підприємств технологічне обладнання та засоби вимірювань

Наукова новизна одержаних результатів Наукова новизна одержаних результатів дисертаційної роботи полягає в створенні теоретичних основ вибо-ру та імплементації а також розробки методів та засобів МЗ процесу вимірю-

5вання параметрів складних ливарних систем в управлінні різноманітними лива-рними технологіями Отримані наступні основні наукові результати

1 Висунуто і підтверджено наукове положення про те що bull з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути інтерпретований як

складний шляхом нарощування кількості параметрів що враховуються при по-будові моделюючого відображення за рахунок більш глибокої дискретизації обrsquoєкта на підрівні та елементи

bull з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений на мікро макро або мета рівнях в залежності від мети і завдань вимірювань для автома-тизованого управління

bull будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений у вигляді пристрою спо-собу або речовини в залежності від виду функціонального призначення МЗ ли-варної технології

2 Вперше виконана класифікація обrsquoєктів ЛВ з точки зору їх МЗ за облас-тями видами рівнями дискретизації підсистемами характеристиками інтенси-вності процесу мети і laquoзрізуraquo (стадії) вимірювань що дозволило запропонувати метод автоматизованого вибору комплексу МЗ для кожного класу на основі ін-телектуального класифікатора у вигляді комплексованої нейронної мережі laquoме-режа прямого поширення ndash мережа Кохоненаraquo

3 Отримав подальший розвиток метод вимірювання температури рухомої металевої поверхні який полягає у використанні для цієї мети ковзної термопа-ри що дозволило застосувати його в управлінні твердінням неперервних мід-них виливків в багатострумковому водоохолоджуваному кристалізаторі

4 Отримав подальший розвиток метод вимірювання мікроструктури мід-них сплавів який полягає у застосуванні до цифрових зображень відповідних мікроструктур еліптичного перетворення що дозволило в on-line режимі зводи-ти різноманіття двовимірного цифрового кольорового зображення до результа-ту вимірювання у вигляді числа яке легко вбудовується в систему управління технологічними процесами ЛВ

5 Вперше запропоновано метод вимірювання електролітичної якості литих мідних анодів який полягає в розпізнаванні кожного пікселя цифрового зобра-ження поверхні мідного анода шляхом порівняння його RGB-розкладання за паралелепіпедом якості поточної плавки а також метод визначення RGB-координат паралелепіпеда якості шляхом попереднього отримання і обробки спектрограми металу що дозволило організувати неруйнівний он-лайн конт-роль параметрів якості процесу отримання надчистої електролітичної міді

6 Отримав подальший розвиток метод вимірювання нерівномірності тем-ператури поверхні сталевої вставки в біметалічний виливок перед заливкою алюмінієм який полягає в застосуванні для цього тепловізора з подальшим елі-птичним перетворенням отриманого цифрового зображення що дозволило здійснювати управління технологією біметалевого лиття на ранній проміжній стадії процесу

7 Отримав подальший розвиток метод вимірювання ступеня зварюваності елементів біметалевого виливка який полягає в застосуванні для цієї мети циф-рової фотографії перерізу зони зварюваності з подальшою її обробкою в цилін-

6дричних координатах що дозволило використовувати отриманий результат ви-мірювання для управління технологічним процесом біметалевого лиття

8 Вперше запропоновано універсальний метод вимірювання герметичності виливків з сірого чавуну шляхом еліптичного перетворення вимірювального сигналу від виливка ndash зображення металографічного мікрошліфа ndash з подальшим перерахунком результату такого перетворення на запропоновану в роботі нову одиницю вимірювання опору матеріалу просочуванню (герметичності) laquoегraquo що дозволило значно підвищити точність вимірювання

9 Вперше запропоновано експрес-метод вимірювання герметичності вили-вків із сірого чавуну шляхом продавлювання крізь його тіло контрольної ріди-ни який полягає у відеофіксації моменту початку протікання та параболічної обробці відеопотоку від поверхні зразка з наступним перерахунком на нову одиницю вимірювання опору матеріалу просочуванню (герметичності) laquoегraquo що дозволило значно підвищити точність вимірювання і знизити час що проходить від моменту початку протікання до моменту його виявлення та отримання ре-зультату вимірювання

10 Отримав подальший розвиток метод вимірювання приросту теплової енергії в піщано-смоляній ливарній формі який полягає в застосуванні для цьо-го інтегрального датчика теплової енергії у вигляді ділянки ливарної форми з того ж матеріалу яка змінює свою газопроникність в залежності від інтенсив-ності і тривалості нагрівання що дозволило запропонувати засоби для неруйні-вного для ливарної форми вимірювання результат якого використовується в управлінні процесами лиття

11 Отримав подальший розвиток метод вимірювання щільності гетероген-ного формувального матеріалу який полягає у визначенні ємності локального конденсатора який представляє собою фрагмент ливарної оснастки обкладки між якими заповнені цим матеріалом що дозволило вимірювати щільність ді-лянок форми у важкодоступних місцях без її руйнування і використовувати ре-зультати вимірювання в управлінні процесами лиття

12 Отримав подальший розвиток метод неруйнівного вимірювання пара-метрів структури ливарної форми з органічними добавками що полягає у вико-ристанні для цього рентгенівської компrsquoютерної томографії з подальшим пара-болічним перетворенням результатів останньої що дозволило отримувати точні дані про переміщення компонентів форми при заповненні оснастки і викорис-товувати ці дані на етапі проектування комбінованих ливарних технологій

Практичне значення одержаних результатів Підтверджена практична можливість адекватного за швидкодією точністю та достатністю використання нових методів і моделей для ефективного вимірювання проміжних і вихідних параметрів в підсистемах управління ЛВ

Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації МЗ управління ЛВ та її підсистеми laquoMETALMEASraquo laquoCASTMEASraquo і laquoENVIRMEASraquo Системи МЗ управління технологічними процесами виготов-лення виливків що базуються на отриманих у дисертації моделях і методах пройшли наступні виробничі випробування

1 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-

7скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo при управ-лінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного ви-ливка із безкисневої катодної міді В результаті випробувань встановлено що підсистема МЗ laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномірність показника якості мідного виливка (структура пористість) в межах 16 стренг на 25

2 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo яка базується на зго-ртках відображень у вигляді спектра отриманого на приладі для спектрального аналізу при управлінні рафінуванням міді В результаті випробувань встанов-лено що використання підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чис-тоти міді у виливках на рівні не більше ніж 0001 з кожної домішки

3 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бімета-левих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на тепловізійному досліджен-ні температури поверхні сталевої вставки перед заливкою алюмінієм і згортках фотографій макрошліфів зони стику різних металів В якості обrsquoєкта випробу-вання використовували технологічний процес лиття біметалевих сталь-алюмінієвих виливків laquoсекція радіатораraquo під тиском в металеві форми Встано-влено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo дало можливість зни-зити дефекти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

4 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo при управлінні техно-логічним процесом лиття в піщані форми з метою підвищення герметичності чавунних виливків для теплообмінного обладнання laquoтруба ребристаraquo В резуль-таті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

5 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболонкові форми виливків laquoблок крісельний електроннийraquo і laquoкорпус пульта управління фіксації дверей в пілот-ську кабіну екіпажуraquo В результаті випробувань встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоздатність авіа-ційної продукції що містить згадані виливки

6 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquoraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків laquoбара-банraquo в піщані форми В результаті виробничих випробувань встановлено що використання розробленої підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість дефектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

7 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою при виготовленні чавунних виливків laquoрешіткаraquo методом лиття в піщано-глинисті форми з біодобавками В результа-ті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo

8дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прискорити рекульти-вацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

Сумарний річний економічний ефект від реалізації розробок на всіх пере-рахованих підприємствах склав близько 200000 грн (у цінах 2013 р)

Запропоновані методи а також алгоритми і програми розроблені для їх-ньої реалізації впроваджені в навчальний процес в Одеському національному політехнічному університеті і використовуються в навчальних дисциплі-нах курсовому проектуванні а також при керівництві аспірантами та диплом-ними роботами магістрів

Особистий внесок здобувача полягає в удосконаленні існуючих і розробці нових теоретичних моделей а також математичних фізичних та технологічних методів вибору і створення систем вимірювань для забезпечення автоматизова-ного управління складними процесами та обладнанням в ливарному виробниц-тві з важковимірюваними параметрами

Дисертантом створено теоретичні основи інтелектуального методу підт-римки прийняття рішення при виборі МЗ для управління підсистемами ЛВ [1] моделі динамічних підсистем ЛВ [2 49 51 70] методи імплементації метроло-гічних рішень в ЛВ [18 22 23] основи метрологічної підтримки управлін-ня технологічними процесами неперервного багатострумкового мідного лиття [3 16 17 19 21 41 ndash 45 47 48 50] моделі виникнення графітових пор в сірих чавунах [7 ndash 10 38 40] засоби складних технічних [26 28 31 52 55 61 62 63] і організаційних [27 54] вимірювань в технологях ЛВ методи неруйнівних ви-мірювань параметрів обrsquoєктів ЛВ [32 57 58 59] методи одержання просторо-во-часових відображень від обrsquoєктів вимірювань та використання таких відо-бражень в якості вимірювань в системах управління [69 71 72] методи вимі-рювання параметрів ливарних матеріалів [6 56 66 67] наприклад за допомо-гою компrsquoютерних томограм [4] і тепловізорів [64] моделі управління екологі-чною безпекою ЛВ та методи вимірювання необхідних параметрів [11 14 15 29 30 33 35 36 46 73] методи інтелектуальної обробки метрологічної інфор-мації при перетворенні нечітких стохастичних даних від обrsquoєкта вимірювання в управлінні литтям неметалевих та художніх виробів [5 12 20 34 37 39 60 65] нечіткі параметри технологічних процесів нанесення покриттів і метроло-гічні методи їх оцінки [13 24 25 53 68]

Автор брав участь у виробничих випробуваннях результатів досліджень на шести підприємствах та оцінці їх техніко-економічної ефективності

Апробація результатів дисертації Матеріали дисертації доповідалися і обговорювалися на IV VII XI XV ХХІ ХХІІ семінарах laquoМоделювання в при-кладних наукових дослідженняхraquo (Одеса 1997 2000 2004 2008 2013 2014) Міжнародних конференціях laquoШляхи підвищення якості та екологічності ливар-них процесівraquo (Одеса 1998 2002) Міжнародній науково-практичній конферен-ції laquoЕкологія річкових басейнівraquo (Володимир 1999) IV VII ndash IX Міжнародних науково-технічних конференціях laquoПідвищення якості і економічності ливарних процесівraquo (Одеса 2000 2003 ndash 2005) IX міжнародній науково-технічній конфе-ренції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo (Запоріжжя 2000) ІІ Міжнародній науково-практичній конференції laquoДинаміка наукових дослі-

9джень ndash 2003raquo (Дніпропетровськ 2003) Науково-технічній конференції laquoНові та нетрадиційні технології в ресурсо- та енергозбереженніraquo (Одеса 2004) 39-й науковій конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інфор-маційні технології та телекомунікаційні мережіraquo (Одеса 2004) Міжнародних науково-практичних конференціях laquoІнформаційні технології і інформаційна безпека в науці техніці та освіті laquoІНФОТЕХ-2011raquo і laquoІНФОТЕХ-2013raquoraquo (Сева-стополь 2011 2013) Міжнародній науково-практичній конференції-виставці laquoЛВ технології матеріали обладнання економіка та екологіяraquo (Київ 2011) X всеукраїнській науково-технічній конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo (Одеса 2011) VIII Міжнародній науково-практичній конференції laquoЛитво ndash 2012raquo (Запоріжжя 2012) ХІІІ Міжнародній науково-технічній конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo (За-поріжжя 2012) Міжнародній науково-технічній конференції laquoАвтоматизація проблеми ідеї рішенняraquo (Севастополь 2012) IV Міжнародній науково-технічній конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo (Ки-їв 2012) Міжнародній науково-практичній конференції laquoЛиття Металур-гія 2013raquo (Запоріжжя 2013) Міжнародній конференції з автоматичного управ-ління присвяченій 100-річчю з дня народження академіка О Р Івахненка laquoАв-томатика ndash 2013raquo (Миколаїв 2013) Міжнародній українсько-японської конфе-ренції з питань науково-промислового співробітництва (Одеса 2013) Міжна-родній науково-технічній конференції молодих вчених аспірантів і студентів laquoСучасні технології проектування керуючих і мехатронних системraquo (Севасто-поль 2013) а також на розширеному засіданні наукового семінару кафедри ме-талорізальних верстатів метрології та сертифікації Одеського національного політехнічного університету (Одеса 2015)

Публікації Результати дисертації викладені в 73 наукових публікаціях у тому числі 28 статтях у журналах зі спеціального переліку МОН України (з них 1 ndash у міжнародному виданні 6 входять до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus Worldcat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY) 4 ndash у збірниках наукових робіт які не входять до спе-ціального переліку МОН України а також 41 ndash в матеріалах конференцій і се-мінарів

Структура дисертації Дисертація складається із вступу пrsquoяти розділів трьох додатків Загальний обrsquoєм дисертації ndash 430 стор з них додатків ndash 101 стор Дисертація містить 121 рисунок 37 таблиць та посилання на 387 нау-кових джерел

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступi наведена загальна характеристика роботи яка підкреслює її акту-

альність відповідність державним науковим програмам чинним вимогам нау-кову новизну та практичне значення визначені обrsquoєкт та предмет дослідження сформульовані його мета та задачі

У першому розділі проаналізовано методи та засоби МЗ управління склад-ними технологічними процесами лиття зокрема особливості МЗ управління

10складними процесами ЛВ специфіку параметрів областей ЛВ як обrsquoєктів вимірювання а також проблеми вибо-ру та імплементації МЗ для окремих галузей ЛВ

Аналіз структури найбільш розпо-всюджених способів лиття дозволяє виділити області застосування МЗ в ЛВ та головні цілі управління проце-сами в межах цих областей які потре-бують постійного моніторингу а от-же і постійного вимірювання їхніх параметрів (рис 1)

До цих областей віднесені ndash вимірювання у виливку мета ndash

отримання якісного металу і в підсум-ку придатного виливка приклади неперервне лиття мідних злитків лит-тя в кокіль мідних анодів лиття біметалевих виливків тощо

ndash вимірювання у ливарній формі мета ndash отримання якісного та недорогого виливка приклади лиття в піщані форми сталевих та чавунних виливків лиття в оболонкові форми алюмінієвих виливків тощо

ndash вимірювання у сфері зовнішнього впливу ЛВ мета ndash забезпечення якості життя заснованої на естетиці промислового та художнього литва та екологічній безпеці ЛВ приклади неметалеве та художнє лиття художні нанопокриття на виливках а також екологія навколишніх для ЛВ атмосфери біосфери та грунту

У другому розділі представлена система laquoFOUNDMEASraquo створення та ім-плементації МЗ АСУ ЛВ З точки зору МЗ серед різних характеристик ливар-них процесів найбільший інтерес представляють такі їхні параметри які необ-хідні та достатні для вирішення завдань управління і які можуть бути отримані в результаті вимірювання ЛВ з погляду МЗ АСУ являє собою поле екстрема-льних станів матеріалів і обладнання з трудновимірюваними параметрами тому перший етап створення МЗ ndash вибір МЗ для конкретних параметрів ЛВ ndash є вкрай складною задачею для її laquoручногоraquo розвrsquoязання

В роботі кожний вибір МЗ для конкретних параметрів ЛВ починається з аналізу технологічної схеми процесу лиття яка отримується із технічного за-вдання на розробку МЗ Далі в системі laquoFOUNDMEASraquo будуються структурні схеми АСУ відповідними технологіями (приклад на рис 2) які визначають пе-релік та метрологічний зміст таких точок

Чим точніше будуть охарактеризовані ТВ тим точніше виявляться резуль-тати останніх і відповідно вище ефективність АСУ і якість виливків

Далі в роботі виконано окрему класифікацію головних атрибутів ЛВ вра-ховуваних при виборі МЗ

Рівень складності ЛВ був класифікований за такими ознаками ndash з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути інтерпретований як

Область ІІІ Вимірювання у сфері дії ЛВ

Область ІІ Вимірювання в формі

Комплексна область Вимірювання у виливку

та сфері дії ЛВ

Покращення

екології

Підвищ

ення естетичності

Підвищення

якості

Зниження

собівартості Область І Вимірю-вання у виливку

Рисунок 1 ndash Області застосування МЗ

в ливарному виробництві та цілі управління

11складний шляхом нарощування кількості параметрів що врахо-вуються при побудові моделю-ючого відображення за раху-нок більш глибокої дискретиза-ції обrsquoєкта на підрівні та еле-менти

ndash з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений на мікро макро або мета рівнях в залежності від мети і завдань вимірювань для автоматизованого управ-ління

ndash будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений у вигляді пристрою спо-собу або речовини в залежності від виду функціонального призначення МЗ ли-варної технології

Проблеми МЗ ЛВ які випливають з його технологічних особливостей були класифіковані за такими ознаками

ndash мета вимірювань попередній експеримент поточна діагностика безпо-середньо управління

ndash етап (період) технологічного процесу на якому проводиться вимірюван-ня вхідні параметри проміжні параметри вихідні параметри

Метрологічні характеристики процесів керованих в ЛВ були класифіко-вані за такими ознаками

ndash швидкоплинні процеси ndash проблемні з точки зору on-line вимірювання їх-ніх параметрів для цілей управління

ndash високоінтенсивні процеси ndash проблемні з точки зору величини діапазонів вимірювань їхніх параметрів

ndash багатопараметричні процеси ndash проблемні з точки зору ефективного ви-користання усіх виміряних параметрів в системі управління

ndash багатоекстремальні процеси ndash проблемні з точки зору кількості та якості вимірювань що забезпечують необхідну і достаточну інформацію для задач ба-гатоекстремальної оптимізації

ndash багатокритеріальні процеси ndash проблемні з точки зору кількості та якості вимірювань які забезпечують необхідну і достаточну інформацію для задач ба-гатокритеріальної оптимізації

ndash процеси які самоорганізуються ndash проблемні з точки зору вимірювання внутрішніх динамічних характеристик

Проблеми МЗ ЛВ які випливають з його метрологічних особливостей були класифіковані за такими ознаками

ndash за методами отримання первинної вимірювальної інформації методи із запізнюванням (великі виливки остигають у формі тривалий час) руйнівні ме-тоди (форму або виливок при вимірюванні доводиться розрізати) непрямі ме-тоди (наприклад вимірювання температури поверхні по оцінюваній laquoна окоraquo

Хімічний склад

катоду

Хімічний склад

розплаву

Технологічний процес лиття у виливниці мідних анодів

Розрахунок управляючих

впливів

Хімічний склад анода

Фото поверхні анода

Електрол

із

Рисунок 2 ndash Приклад структурної схеми АСУ технологічним процесом лиття у виливниці

мідних анодів із зазначенням точок вимірювань

12швидкості переміщення по ній крапель рідини) небезпечні для життя методи (високі температури вибухонебезпечність високочастотні магнітні поля)

ndash по вигляду первинної вимірювальної інформації багатовимірність (вели-кий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного виміру) не-стабільність (наприклад від виливка до виливка)

ndash за методами обробки вимірювальної інформації експертні оцінки (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікація за еталоном laquoручнийraquo підрахунок

ndash за метрологічними характеристикам результатів вимірювань відсутність on-line доступу точність чутливість робастність результату (вплив на резуль-тат дослідження різного роду статистичних викидів)

За кожним класом в кожному з перерахованих атрибутів в базі даних за-кріплені цифрові коди які при обrsquoєднанні в результаті комплексного аналізу того або іншого техпроцесу ЛВ та мети і форми його метрологічного монітори-нгу перетворюються на кодове слово ndash число за допомогою якого нейронна мережа системи laquoFOUNDMEASraquo пропонує в якості підтримки прийняття рі-шення найкращі методи та засоби вимірювань а також можливі напрямки їх-нього впровадження в ЛВ

Формою представлення таких пропозицій є методи отримання і згортки просторово-часових відображень одержуваних від ТВ які обрані нейронною мережею Кохонена із тих що є в базі даних системи Якщо в базі даних не зна-ходиться прийнятного метода або засобів то система сповіщає про це користу-вача який повинен надалі розробляти нові методи та засоби під конкретну ТВ та вимоги до неї

Методи отримання і згортки просторово-часових відображень одер-жуваних від ТВ Відкритий перелік методів отримання просторово-часових ві-дображень одержуваних від ТВ в обrsquoєкті вимірювання ndash це перш за все фізи-чні методи томографії морфологічної чутливості ємнісний вбудованих дат-чиків а також інтелектуальні методи генетичного алгоритму інтелектуального моніторингу інтелектуальних інrsquoєкцій та інші Відкритий перелік методів згор-тки просторово-часових відображень ndash це згортка за допомогою розрахунку ро-змірності відображення згортка за допомогою стискуючих відображень а та-кож згортка в результат еліптичного або параболічного перетворень

В автоматизованій людино-машинній системі laquoFOUNDMEASraquo передбаче-на також підсистема імплементації вибраного методу вимірювань тобто про-грамної і апаратної реалізації вибраного методу в заданій технології Мета ndash за-безпечення якості та конкурентоспроможності МЗ

Загальна схема системи laquoFOUNDMEASraquo вибору МЗ технологічних проце-сів лиття представлена на рис 3

У третьому розділі описана підсистема метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в галузі управління властивостями виливка

31 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом непере-рвного лиття мідної катанки У цьому процесі виливок виходить в одну тех-нологічну операцію при витягуванні стренги з розплаву через систему laquoграфі-товий кристалізатор ndash первинний охолоджувач ndash вторинний охолоджувачraquo ви-тягуючої машині неперервного лиття (рис 4)

13В результаті аналізу технологічного процесу неперервного лиття мідної ка-

танки визначені ТВ на структурній схемі АСУ (рис 5) і сформульований laquoКом-плекс вимог до МЗ АСУraquo обробка якого з допомогою нейронної мережі Кохо-нена дозволила поставити завдання створення МЗ

ndash розробити нове МЗ для вимірювання температури поверхні стренг ndash розробити нове МЗ для оцінки мікроструктури мідного сплаву яке під-

ходить для вбудовування в АСУ

Точка вимірювання 2 Відображення ndash фотографія

мікрошліфа Обробка ndash програма розрахунку

середнього розміру зерна

1 ПОЧАТКОВІ ДАНІ схема технологічного процесу вимоги до виливка

2 АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ

Результат 1 перелік вимірюваних параметрів

Результат 2 схема управління технологічним процесом з laquoточками вимірюваньraquo

3 КОДУВАННЯ Результати метрологічні коди

laquoточок вимірюваньraquo

Код точки 1 2 1 135 1 1 2

Код точки 2 2 1 135 1 1 2

4 ВИБІР МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ (ДЛЯ ТОЧОК 1 І 2) Результат 1 Метод отримання відображення

Результат 2 Метод обробки проміжної інформації (відображення)

Результат 3 Спосіб імплементації методів відображення та обробки

ОСНОВНІ ЕТАПИ

КЛАСИФІКАЦІЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ОБrsquoЄКТА

ВИМІРЮВАННЯ

По обrsquoєкту

По процесу

По вимірюванню

ПІДГОТОВЧІ ЕТАПИ

КЛАСИФІКАЦІЯ МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

НАВЧАННЯ НЕЙРОННОЇ МЕРЕЖІ КОХОНЕНА

Точка вимірювання 1 Відображення ndash від екрану тепловізора Обробка ndash

параболічне перетворення

ПРИКЛАД ПРОПОНОВАНОГО РІШЕННЯ

НАВЧЕНА НЕЙРОННАМЕРЕЖА КОХОНЕНА

Слой Кохонена

bull bull

Распределительный слой

laquoМертвыйraquo нейрон

Диагноз 1 Диагноз К Метод для 1 точки Метод для 2 точки

Мертвий нейрон

Шар Кохонена

Розподільчий шар

Рисунок 3 ndash Загальна схема системи вибору та імплементації

МЗ laquoFOUNDMEASraquo для технологічних процесів лиття

14Переливний жолоб від плавильної печі

Раздаточная печь

Індуктор

Перегородка

Вісь Х ливарної машини (перед площиною розріза)

Вісь Y ливарноїмашини

Кристалізатор із охолоджувателем

Стренга катанки

До витягаючого пристрою

y16 y15 y14 y13 y12 y11 y10

y9

x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8

Покривний флюс

Канал

asymp

Температура

поверхні стренг

Мікрострук-тура металу

Технологічний процес

неперервного лиття мідної

катанки

Регулятор витрати води

Режим витягування

Температура розплава

Розрахунок управляючих

впливів

Рисунок 4 ndash Конструктивна схема багатострумкової установки для

лиття мідної катанки

Рисунок 5 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом неперервного

лиття мідної катанки (для одного струмка)

Вимірювання температури поверхні стренг за допомогою паразитної термо-пари Для вимірювання температури по-верхні яка рухається із відносно великою швидкістю стренги була розроблена (Зонд для вимірювання температури поверхні тіла ГО Оборський БА Моргун ЮБ Моргун ІВ Прокопович ndash Патент Укра-їни на корисну модель Заявка u201506612 пріоритет від 060715) па-разитна термопара без спаю коли laquoпара-зитraquo не здійснює впливу на показники прибору в цілому (рис 6) Оскільки тер-

мопарні дроти не спаяні між собою як у звичайної термопари на місці їхнього контакту зі стренгою утворюються дві laquoпаразитніraquo термопари хромельстренга і стренгаалюмель

Якщо припустити що температури стренги в точках контактів практично рівні обидві паразитні термопари компенсують ЕРС повrsquoязані зі стренгою і можуть вимірюватися як одна при цьому контакт таких laquoокремихraquo термопар зі

стренгою значно кращій ніж у спаю термопари хромельалюмель зі стренгою

Недоліки існуючого масивного зон-да полягають в тому що конструкція чу-тливого елемента має істотну інерцій-ність за температурою та паразитне ви-промінювання тепла в навколишнє сере-довище

В пропонованому зонді (рис 7) зниження похибки вимірювання досяга-ється тим що в зонді присутні термоеле-ктроди 1 і 2 виконані у вигляді компен-

V=3

03

5 м

с

Термоелектрод А

Термоелектрод В

Пружне притискування

empty 816

Рисунок 6 ndash Схема laquoпаразитноїraquo термопари

Рисунок 7 ndash Температурний зонд

для пропонуємого методу вимірювання температури

рухомих поверхонь

15саційних спіралей Ці термоелектроди створюють термопару закріплену в ізо-льованому сердечнику 3 в стакані 4 Виводи 6 7 закріплені в кришці 5 Робочий кінець термопари 8 не має спаю а термоелектроди вільно контактують з повер-хнею тіла температура якого вимірюється

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідної катанки в ПуАТ laquoОде-ський завод laquoОдескабельraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

32 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад розплаву а на проміжному виході ndash хімічний склад анода а також фотог-рафії його поверхні до і після електролізу Остаточний вихід технологічного процесу ndash хімічний склад мідного катода (мета управління)

На структурній схемі АСУ (рис 2) виділені laquoточки вимірюваньraquo ndash ті реа-льні laquoфізичніraquo місця на устаткуванні що здійснює техпроцес або на предмет праці (в даному випадку це мідний анод ndash проміжний результат загального ли-варно-гальванічного технологічного процесу отримання чистої катодної міді) За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управ-ління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розроблення МЗ для АСУ тех-нологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

ndash МЗ для визначення хімічного складу мідного сплаву методом спектраль-ного аналізу

ndash МЗ для оцінки відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода

Метод вимірювання хімічного складу анода Хімічний склад мідного анода вимірювали laquoстандартнимraquo методом спектрального аналізу

Метод вимірювання відносної площі дефектів Під час виготовлення анода на його поверхні можуть формуватися ділянки які не беруть участь в електро-лізі при подальшому виготовленні катода (laquoбитіraquo ділянки) із-за наявності на поверхні непровідних матеріалів попадання на поверхню анода фарби від по-верхні виливниці утворення оксидів тощо Раніше відносну площу laquoбитихraquo ді-лянок анодів визначали візуально порівнюючи безпосередньо поверхню анода з таблицями балів наявності перерахованих дефектів Недоліки такого визна-чення очевидні низька точність через похибки дискретизації всіх можливих ва-ріантів поверхні на бали а також низька точність і субrsquoєктивізм при віднесенні тієї чи іншої laquoспоглядаємоїraquo поверхні до того чи іншого балу

Пропонований метод позбавлений цих недоліків оскільки вимірювання здійснюється автоматично з неперервним виходом Вимірювання відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода в пропонованому методі здійснюється шляхом компrsquoютерної обробки кольорової цифрової фотографії поверхні Експериментально в загальній зоні RGB-розкладання виділяється де-яка зона відповідна бездефектній поверхні ndash деякий laquoпаралелепіпед якостіraquo попадання в який свідчить про те що на поверхні анода в точці що відповідає даному пікселю дефектів немає Далі RGB-розкладання кожного пікселя що міститься у вихідних даних піддається компrsquoютерній обробці результат якої ndash одне число Fвідн і є результатом вимірювання

16Діапазон вимірювань пропонованого методу становить від 0 до 100 laquoби-

тоїraquo поверхні Діапазон показань пропонованого методу становить 0 ndash 1 за шкалою якості

поверхні анода Похибка методу Запропонований метод вимірювання відноситься до не-

прямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта ви-мірювань до його результатів Це призводить до можливого накопичення похи-бки вимірювання на кожному етапі перетворень Встановлено що сумарна мак-симально можлива похибка цілком допустима в машинобудуванні виробництві Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання дефектів повер-хні мідного аноду для прототипу і пропонованого методу наведено в табл 1

Таблиця 1 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобів вимірювання дефектів поверхні мідного литого аноду Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонуємий метод поріг чутливості 710 plusmn пікс 1 пікс діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 до IJ пікс 0 до IJ пікс

похибка plusmn 10 plusmn 35 Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідних анодів на металургій-

ному підприємстві laquoПанком-Юнraquo із позитивним техніко-економічним ефектом 33 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття

під тиском біметалевих виливків Структурна схема АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків наведена на рис 8

Технологічний процес лиття біметалевого

виливка (до заливки алюмінію)

Температура заливки

Розрахунок управляючого

впливу

Фотографіямакрошліфа Режим

нагріву вставки

Температура поверхні вставки

Технологічний процес лиття

(заливка и охолодження біметалевого виливка)

Рисунок 8 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом

лиття під тиском біметалевих виливків

На вході засобів вимірювань в пропонованому методі знаходиться склад-ний електромагнітний потік випромінюваний від поверхні тіла що нагріваєть-ся і описуваний великою кількістю змінних На виході методу ndash єдине число За допомогою нейронної мережі Кохонена а також із врахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розробки МЗ для АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків

17ndash МЗ для вимірювання параметрів термічного стану (інтегральної темпера-

тури поверхні) сталевої вставки перед заливанням її алюмінієм ndash МЗ для оцінки зварюваності біметалевої виливка у місці зrsquoєднання сталі і

алюмінію Вимірювання температури поверхні сталевих вставок за допомогою теп-

ловізора Для первинної обробки інфрачервоного випромінювання не підходять звичайні відеокамери тому у даному випадку необхідний тепловізор В резуль-таті виходить кольорове цифрове зображення підігрітої вставки приклад якого наведено на рис 9

Рисунок 9 ndash Зображення підігрітої вставки отримане за допомогою тепловізора

Мінімальна вимірювана зміна інтенсивності випромінювання Експериме-нтально встановлено що метод розпізнає різні випромінювання що відрізня-ються середньою температурою відповідного пікселя в 001 К

Мінімальний вимірюваний поріг зрушення теплової картини без зміни ін-тенсивності Експериментально встановлено що метод розпізнає різні випро-мінювання що відрізняються в просторі на 1 піксель на матриці тепловізора що відповідає 007 К

Запропонований метод відноситься до непрямих з великою кількістю пере-творень вимірюваної величини від обrsquoєкта вимірювань до його результатів Це призводить до накопичення похибки на кожному етапі перетворень Але сума-рна максимально можлива помилка допустима (до 10 ) в цій сфері ливарного виробництва

Порівняння метрологічних характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для прототипу і запропонованого методу наведено в табл 2

Таблиця 2 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки

Характеристика Прототип (вимірювання температури в одній точці)

Пропонований метод (вимірювання інтегральної

температури) чутливість 10 plusmn 1 degС 1 plusmn 05 degС

поріг чутливості ndash по температурі 5 degС 11 degС ndash по часу 15 с 05 с діапазон показань 50 ndash 500 degС 50 ndash 500 degС

діапазон вимірювань 50 ndash 200 degС 50 ndash 200 degС

похибка plusmn 20 plusmn 8

18У пропонованому методі первинна метрологічна інформація одержувана

від тепловізора у вигляді плоского зображення піддається еліптичному перет-воренню яке зводить значення інтенсивностей кожного пікселя зображення до одного числа такий результат дозволяє оцінити рівномірність нагрівання пове-рхні

Метрологічна оцінка незварюваності компонентів біметалевого виливка Якщо з якихось причин елементи біметалу не зварюються між собою на їх ме-жі на макрошліфі поперечного розрізу чітко спостерігаються щілиноподіб-ні чорні ділянки (рис 10)

Незварюваністьсталі та алюмінію

Алюміній

Сталь

α1

Зони незварювання

α2

а б

Рисунок 10 ndash Зони незварювання на макрошліфі розрізу біметалевого виливка (а) та схема до оцінки незварювання (б)

В існуючому способі оцінку незварюваності проводили візуально за

субrsquoєктивною оцінкою довжині щілиноподібних чорних ділянок Така оцінка не відрізняється ані точністю ані чутливістю і погано вбудовується в АСУ литтям біметалевих виливків Натомість із зображення такого шліфа ступінь незварю-ваності може бути виміряна кількісно Для цього пропонується метод згідно з яким круглий слід поверхні дотику після оцифровки і обробки в циліндричних координатах перетворюється на набір кутів α1 α2 α3 на кожен з яких спира-ється відповідна пошкоджена ділянка (рис 10) В подальшому ступінь незва-рюваності Ѕн розраховується за формулою

1 2н

2

S α + α +=

π (1)

Мінімальна вимірювана зміна незварюваності Експериментально встанов-лено що метод розпізнає різні сумарні кути незварюваності що відрізняються різницею в 002 рад

Точність засобу вимірювань Запропонований метод вимірювання відно-ситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта до його результатів Сумарна максимально можлива помилка (до 10 ) цілком допустима в цій сфері ливарного виробництва Порівняння метрологіч-них характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для про-тотипу і запропонованого методу наведено в табл 3

19Таблиця 3 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонований метод

чутливість 1 plusmn 009 1 plusmn 003 поріг чутливості 03 ndash 05 рад 001 ndash 003 рад діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 ndash 1 0 ndash 1 похибка plusmn 8 plusmn 06

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям біметалевих виливків в ДП

laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo із позитивним тех-ніко-економічним ефектом

У четвертому розділі представлена підсистема МЗ laquoCASTMEASraquo в обла-сті управління ливарною формою

41 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття в землю чавунних виливків На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад лігатури та її кількість а також інтенсивність пові-тряного охолодження форми після заливки а на виході ndash герметичність вилив-ків та їхня мікроструктура

Відповідна цьому струк-турна схема АСУ технологі-чним процесом лиття чавун-них виливків наведена на рис 11

В результаті аналізу тех-нологічного процесу сфор-мульована задача розробки нового МЗ для АСУ техноло-гічним процесом лиття в пі-щані форми чавунних вилив-ків з підвищеною герме-тичністю

ndash МЗ для вимірювання герметичності металу виливка ndash МЗ для оцінки мікроструктури чавуну виливка яка підходить для вбудо-

ви в АСУ (див вище) МЗ для вимірювання герметичності металу виливка Герметичність ndash це

опір матеріалу проникненню В даний час існує декілька методик по визначен-ню герметичності чавунів В одній з них крізь чавунну пластину у вакуумний простір пропускають водень вимірюючи при цьому зміну тиску Недоліком цього методу є те що форма зразка є двоякоувігнутим диском під впливом ви-сокого тиску в робочій частині зразка виникають напруження стискування які різко спотворюють реальну герметичність чавуну Інша методика дослідження герметичності сірого чавуну заснована на продавлюванні крізь зразок рідини В якості рідини для випробувань використовують керосин

Основним недоліком цих методів є те що навіть сам факт появлення течі в

Технологічний процес лиття

чавунних виливків у піщану форму

Склад та кількість лігатури

Розрахунок управлінь-ських дій

Герметичність виливка

Інтенсивність обдування форми

Фотографія мікрошліфа

Рисунок 11 ndash Структурна схема АСУ

технологічним процесом лиття чавунних виливків в піщані форми

20ньому визначається візуально Якщо необхідно провести вимірювання то про яку точності може йти мова якщо кількість рідини що просочилася визнача-ється за допомогою гігроскопічного тампона який зважується до і після проти-рання контрольної поверхні Однак і це ndash не основний недолік Мова йде про вимірювання часу У небезпечних і особливо відповідальних випадках напри-клад просочування радіоактивних рідин саме час вимірювання може зіграти фатальну роль в управлінні системою в цілому а в цьому методі-прототипі він вочевидь високий

У пропонованому методі вимірювання ці недоліки усунені Метод фактич-но являє собою два різних варіанти які обrsquoєднує єдина нова одиниця герметич-ності laquoегraquo (Стандарт підприємства laquoОдеський ливарний завод laquoЦентролітraquo СТ ОЛЗ 030369 ndash 1997) Фізичний сенс laquoегraquo заснований на законі просочуван-ня Дарсі У кожному з двох варіантів методу одиниця герметичності ег вимірю-ється і розраховується по-різному

Перший варіант експрес-метод вимірювання герметичності У ньому на відміну від методу-прототипу поява перших ознак течі вловлюється не візуа-льно а цифровим приладом (відеокамерою) далі вимірювальний сигнал надхо-дить у компrsquoютер на параболічне перетворення яке як відомо змінює колір кожного пікселя зображення з чорного на білий якщо в місці зображення від-повідному цьому пікселю за спостережуваний проміжок часу відбулося хоча б найменша зміна яскравості (наприклад в результаті появи просочування рідини крізь метал) Деяке ускладнення засобів вимірювання (відеокамера компrsquoютер) порівняно з прототипом з лишком компенсується при використанні методу у відповідальних випадках

Оскільки у випадку вимірювання герметичності методом протікання вели-ке значення має не тільки точність такого виміру але і час який витрачається на нього провели дослідження впливу порогу чутливості методу встановлено-го користувачем на час визначення наявності течі Збільшення порогу чутливо призводить до монотонного зростання часу виявлення течі причому з деякого значення порогу візуальне виявлення виявляється більш швидким ніж за допо-могою методу що встановлює природну межу порога

Таким чином у першому варіанті нового методу вимірювальний сигнал ndash відеопотік від поверхні зразка обробка сигналу ndash параболічне перетворення ві-деопотоку в параметр W формула для визначення герметичності GІ

IP tGWω

=η

[ег] (2)

де Р ndash тиск просочування МПа ω ndash площа просочування м2 W ndash кількість ріди-ни мndash6 t ndash час с η ndash динамічна вrsquoязкість Пас

З виразу (2) випливає що герметичність ndash такий опір матеріалу проникнен-ню рідини що має вrsquoязкість η і знаходиться під тиском Р при якому за час t че-рез майданчик ω проникає W мілілітрів рідини

Один ег ndash це така герметичність при якій за 1 с крізь площу в 1 м2 про-сочується 1 м3 рідини що знаходиться під надлишковим тиском який дорі-внює 1 Па при вrsquoязкості 1 Пас

21Питому герметичність визначали як відношення герметичності GІ до квад-

рату товщини зразка δ Діапазон вимірювань для визначення факту протікання від 0 (протікання

немає) до 1 (протікання є) для вимірювання герметичності виливка від 0 до 100 eг

Похибка методу Метод вимірювання відноситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини Розрахункова сумарна мак-симально можлива похибка (до 5 ) цілком припустима у технічних вимірюван-нях Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання герметично-сти для кращого з відомих і запропонованого експрес-методу наведене в табл 4

Таблиця 4 ndash Порівняльні метрологічні характеристики методів вимірювання герметичності

Характеристика Прототип Пропонований метод

Факт протікання Герметичність Факт

протікання Герметичність

чутливість ndash 5 plusmn 1 г ndash 1 plusmn 001 eг діапазон

вимірювання 0 ndash 1 0 ndash 20 г 0 ndash 1 от 0 до 100 eг

похибка plusmn 114 plusmn 91 plusmn 25 plusmn 25 Другий варіант універсальний метод вимірювання герметичності В цьо-

му варіанті вимірювальний сигнал ndash зображення мікрошліфа зразка обробка вимірювального сигналу ndash еліптичне перетворення зображення формула для визначення герметичності GІІ

II р звгр

8G K K Ll amπ

= [ег] (3)

где Kр ndash розмірний коефіцієнт Kзв ndash коефіцієнт звивистості включень a lгр m ndash параметри які отримуються в результаті елиптичного перетворення зображен-ня мікрошліфа

Цей варіант методу є універсальним оскільки для його реалізації не потрі-бне спеціальне обладнання для laquoпродавлюванняraquo зразків Він незамінний в тих випадках коли постійний моніторинг мікроструктури сірого чавуну виливків є найважливішою умовою забезпечення мінімально допустимої герметичності останніх

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям чавунних виливків у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

42 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми Розглянута в цьому розділі АСУ відноситься до комбінованих оскільки в переліку враховуваних параметрів є не тільки технологічні але й організаційні Аналізом технологічної схеми встано-влено що на вході АСУ ndash склад піщано-смоляної формувальної суміші темпе-ратура формоутворюючої оснастки а також стан обслуговуючого персоналу а на виході ndash газопроникність інтегруючого датчика який встановлюється у фо-

22рму та інтелектуального да-тчика вбудованого в орга-нізаційну систему

Відповідна до цього структурна схема АСУ тех-нологічним процесом лиття в оболонкові форми вилив-ків з алюмінієвих сплавів наведена на рис 12 На схемі передбачені дві під-системи виробнича яка управляє параметрами тех-нології і організаційна ndash керуюча персоналом цеху В якості laquoточок вимірю-ваньraquo визначено газопрони-кність інтегруючого датчи-ка стан персоналу і фотог-рафія поверхні виливка

За допомогою нейрон-ної мережі Кохонена а та-кож з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розробили завдання створення МЗ АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в обо-лонкові форми

ndash МЗ для вимірювання інтегральної дії на стан оболонкової форми темпе-ратури та часу

ndash МЗ для оцінки організаційного стану персоналу ливарного цеху ndash МЗ для оцінки якості виливків по зовнішньому вигляду їх поверхні Метод вимірювання кількості поглиненого тепла за допомогою інтегру-

ючих датчиків При аналізі процесів що відбуваються в системі laquoвиливок ndash формаraquo час є найважливішим фактором Наприклад мало нагріти деякий обrsquoєкт до температури фізичного або хімічного перетворення необхідно при цій температурі витримати цей обrsquoєкт для завершення перетворення Це озна-чає що мало мати інформацію про максимальному температуру якої досягав обrsquoєкт необхідно також знати скільки часу тривав такий стан тобто вміти ви-мірювати деяку інтегральну характеристику температури у часі тобто фактич-но вимірювати енергію отриману обrsquoєктом в процесі нагрівання

Прототипу такого методу вимірювання в МЗ ЛВ не існує У роботі запро-поновано новий інтегральний метод вимірювання такої енергії Це дало змогу запропонувати засоби вимірювання у вигляді інтегральних датчиків минулого термічного стану перетворення чутливих елементів яких дозволяє після заве-ршення процесу судити про термічні умови в яких перебував елемент Завдяки цьому проміжні показники (температура форми і час протягом якого вона впливала) виводяться до списку вихідних показників що в свою чергу дозво-ляє відмовитися від важкої ідеї що вимірювати в формі в процесі охолодження

Виробничапідсистема

Організаційнапідсистема

Стан обслуговую-

чого персоналу

Від інтегруючого датчика

Технологічний процес лиття алюмінієвих виливків

в оболонкові форми

Склад формувальної

суміші

Розрахунок управлін-ський дій

Від інтелектуального датчика

Температура оснастки

Фотографія поверхні виливка

Розрахунок управлін-ський дій

Рисунок 12 ndash Структурна схема комбінованої АСУ технологічним процесом лиття виливків з алюмінієвих сплавів в оболонкові форми

23відливка В якості чутливого елемента засобу вимірювання в роботі служив стовпчик піщано-смоляних сумішей або стовпчик порошку легкоплавкого скла Порошки знаходяться в спеціа-льному оснащенні ndash датчику що до-зволяє з одного боку нагрівати стовп-чик усередині досліджуваного обrsquoєкта а з іншого ndash прикладати до нього механічне зусилля (рис 13)

При надходженні тепла з боку поверхні А (рис 13) стовпчик порош-ку односторонньо нагрівається при цьому його фізико-хімічний стан змі-нюється не одночасно а по мірі про-грівання від металевого дна приладу

Відомо що при торцевому нагріванні і стисканні стовпа піщано-смоляних сумішей можливе утворення двох шарів різної щільності результат ланцюж-ка фізико-хімічних процесів вихідного стиснення laquoсухоїraquo суміші і laquoпластично-гоraquo стиснення суміші в якій звrsquoязуюче ndash новолачна смола ndash знаходиться в розмrsquoякшеному від нагрівання стані Подальший нагрів за рахунок поліконден-сації смоли фіксує ці стани чутливого елемента У підсумку газопроникність елемента Г служить деякою інтегральною функцією температури і часу нагрі-вання чутливого елемента

0

Г ( )к

f T dτ⎛ ⎞

= τ τ⎜ ⎟⎝ ⎠int (4)

де τ ndash час закінчення спостерігання с Т ndash температура в контрольній точці К Метрологічна оцінка (вимірювання) якості поверхневого шару По-

поверховий шар готових виливків оцінювали в балах за двома факторами ная-вності пригару та раковин за 5-бальною шкалою для кожного фактора

Розроблене МЗ впроваджено в ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут телевізійної технікиraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

43 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття крупних сталевих виливків

Як випливає з технологічної схеми процесу лиття великих сталевих вилив-ків на вході знаходиться склад формувальної суміші і температура заливання сталі а на виході ndash фотографія поверхні виливка що свідчить про наявність і кількість пригару Крім того на проміжному етапі при формоутворенні здійс-нюється вимірювання щільності форми яке виконується неруйнівним ємнісним методом Відповідна структурна схема АСУ технологічним процесом лиття сталевих виливків в піщані форми наведена на рис 14

В результаті аналізу технологічного процесу лиття великих сталевих вили-вків за допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розроблено завдання створення нового МЗ

Oslash20

60

А

2 1 3 4 5 6 Рисунок 13 ndash Схема датчика кількості

поглиненого піщаною ливарною формою тепла 1 ndash керамічний стакан 2 ndash металеве (мідне) дно 3 ndash стовпчик

порошку чутливого елемента 4 ndash пористий металокерамічний поршень 5 ndash пружина 6 ndash упор

24ndash МЗ для вимірю-

вання щільності піщаної ливарної форми

ndash МЗ для вимірю-вання зовнішнього ви-гляду виливка яке під-ходить для вбудови в АСУ

Ємнісний метод неруйнівного вимірю-вання щільності піщаної форми Систематичний моніторинг щільності ливарних форм в цілому або окремих її ділянок ускладнений через від-сутність ефективних методів такого контролю без руйнування форми Дійсно від співвідношення густин різних ділянок форми багато в чому залежить інтен-сивність процесів тепломасообміну у останньої а отже і якості виливків На жаль коли форма виготовлена неможливо без її руйнування виміряти щільність її фрагментів що різко обмежує можливості постійного моніторингу форм на ливарному конвеєрі

Метод запропонований в даній роботі полягає у безпосередньому вимі-рюванні електричної ємності конденсатора обкладки якого є складовою части-ною оснастки в якій форма отримана Такий підхід дозволяє забезпечити стабі-льні геометричні параметри конденсатора і високу точність вимірювань

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям сталевих виливків в ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПрогресraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

У пrsquoятому розділі представлена підсистема МЗ laquoENVIRMEASraquo в області управління сферою впливу ливарного виробництва

Під сферою впливу в роботі розуміли процеси які безпосередньо не вхо-дять в даний конкретний спосіб лиття (внутрішня сфера) але тим не менш суттєво впливають на якість життя людини (зовнішня сфера) Сюди можна від-нести проблеми екології ndash якості навколишнього середовища людини ергоно-міки ndash особливостей та можливостей функціонування людини в системах лю-дина річ середа естетики ndash різного роду творів мистецтва декоративних пок-риттів тощо (велика частка творів мистецтва виконана литтям) та ін

51 Метрологічне забезпечення АСУ сферою впливу ливарного вироб-ництва Екосистема відвалів ЛВ є самовідтворюваною але відновні процеси протікають в ній повільно Це пояснюється низькою біологічною активністю відпрацьованих формувальних і стрижневих сумішей Якщо цю властивість на-дати сумішам до вивезення у відвал ще на стадії виробничого циклу то процес відновлення їх у природі можна значно прискорити З цією метою у формува-льну суміш вводили насіння різних рослин При цьому насіння не тільки сприя-

Технологічний процес виготовлення крупних сталевих виливків

Щільність форми

Техноло-гічний процес виготов-лення піщаної форми

Температура заливання

Розрахунокуправля-ючих дій

Фотографія поверхні

Склад форм суміші

Зали-вання форми рідкою сталлю

Рисунок 14 ndash Структурна схема АСУ технологічним

процесом лиття крупних сталевих виливків

25ли формуванню біологічної активності сумішей але й виступали в ролі добав-ки що підвищує податливість ливарної форми Оскільки при цьому вдається також розвrsquoязувати завдання підвищення якості виливків маємо комбіновану область АСУ ЛВ і відповідне цьому МЗ

На вході системи комбінованої АСУ ndash склад формувальної суміші із біодо-бавками конструкція ливарної форми і температура заливки металу а на вихо-ді ndash фотографії поверхні виливка і відвалів ливарних цехів томограма ливарної форми а також біологічні властивості води і насіння які побували в ливарній формі (рис 15)

ЕКОЛОГІЯ ОТОЧУЮЧОГО СЕРЕДОВИЩА

Результат елиптичного перетворення

Концентрація небезпечних компонентів

Питома площа відтворених ділянок

Результат параболічного перетворення

Склад формувальної

суміші

Розрахунокуправля-ючіх дій

Аерофотозrsquoйом-ка відвалів

Температура заливання чувуну Томограма

форми

Схожість насінняпісля вибивки

Біоаналіз фільтр вод

Фото поверхнівиливка

ЛИВАРНИЙЦЕХ

браку по горячих тріщинах

Товщина робочого

шару форми

Рисунок 15 ndash Структурна схема комбінованої АСУ

Для визначення зон ливарної форми в яких насіння виживуть або вигорять

після заливання рідкого металу розглянули розподіл температури в перерізі сирої піщано-глинистої ливарної форми

За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань було поставлено та розвrsquoязано завдання розро-бки нового метрологічного забезпечення для комбінованої АСУ

ndash МЗ для вимірювання якості поверхні виливка з його фотографії ndash МЗ для вимірювання параметрів фільтраційних вод в зоні відвалів ЛВ ndash МЗ для лабораторного вимірювання схожості насіння у ґрунті після ви-

бивки ливарної форми ndash МЗ для аерофото та відео зйомки поверхонь ливарних відвалів та вимі-

рювання параметрами покриття їх сходами насіння ndash МЗ для вимірювання структури матеріалу форми з біодобавками Останню задачу вирішували шляхом розробки методів неруйнівного вимі-

рювання які включають компrsquoютерну томографію середовища і подальшу об-робку її результатів шляхом розрахунку хаусдорфовської розмірності тобто зведення томографічного зображення до одного числа

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ якістю чавунних виливків та екологією ЛВ у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

2652 Метрологічне забезпечення АСУ естетико-художньою сферою ли-

варного виробництва АСУ процесами неметалевого і художнього лиття а та-кож нанесенням художніх покриттів представлена схемою на рис 16

На вході системи автома-тизованого замкненого управ-ління ndash склади матеріалів що використовуються і параметри технологічних процесів а на виході ndash фотографії поверхонь виливків а також механічні властивості виливків і покрит-тів Особливістю вихідних па-раметрів у цьому випадку є їх laquoнечіткістьraquo неможливість ви-мірювання з заданою точністю з-за неповторюваності худож-ніх виливків їх невідтворюва-ності від виливка до виливка

Це робить метрологічний інформаційний канал в АСУ розмитим стохастичним що вимагає для вирішення основної задачі МЗ ndash поставки в замкнений контур управління даних про поточні значення тих або інших вихідних параметрів ndash інтелектуальних методів обробки неповної і нечіткої інформації Для підтримки МЗ АСУ такими системами в роботі використовували інтелектуальні методи генетичні алгоритми та нейронні мережі

Генетичні алгоритми вирішували завдання прогнозування та оптимізації систем на основі нечітких результатів вимірювань технічної діагностики та компенсації латентних порушень в роботі складних систем багатоцільової оп-тимізації методом комплексного генетичного алгоритму та еволюційної оптимі-зації слабкозвrsquoязаних технічних систем Нейронні мережі призначалися для вбудовування в засоби вимірюваненя для АСУ технологічними процесами лит-тя і після відповідного навчання laquoзаймалисяraquo розпізнаванням прихованих за художньою оболонкою технічних образів необхідних для ефективного пошуку управлінських рішень в області ливарної технології

ВИСНОВКИ

Дисертація містить нові науково обґрунтовані результати проведених здо-

бувачем досліджень які розвrsquoязують наукову проблему розробки та удоскона-лення теоретичних основ і нових універсальних підходів до вибору систем та імплементації МЗ управління складними важкодоступними ливарними систе-мами з важковимірюваними параметрами дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірювань підвищувати якість продукції ЛВ

Художнє

та неметалеве лиття нанесення

покриттів

Матеріали

Розрахунок управляючих дій за

допомогою інтелектуальних інформаційних технологій

Мікрофото поверхні

Параметритехнології Механічні

властивості

Фотографія виливка

Рисунок 16 ndash Схема АСУ процесами неметалевого і художнього лиття

а також нанесенням художніх покриттів

271 Аналізом літературних джерел і виробничих даних встановлено що ли-

варним виробництвом (на сьогоднішній день існують понад сотні принципово різних промислових способів лиття) надзвичайно важко керувати оскільки йо-го вхідні проміжні та вихідні характеристики відносяться до важковимірюва-них швидкозмінних багатовимірних широкодіапазонних важкодоступних ві-дкладених і прихованих Все це створює проблеми МЗ ЛВ оскільки існуючі методи і засоби які призначені для цього відрізняються

bull за методами одержання первинної вимірювальної інформації запізню-ванням (великі виливки остигають в формі тривалий час) руйнівним впливом на процеси (форму виливок доводиться розрізати) побічністю (наприклад ви-мірювання температури поверхні оцінюється laquoна окоraquo за швидкістю перемі-щення по ній крапель рідини) небезпекою для життя (високі температури ви-бухонебезпечність високочастотні магнітні поля тощо)

bull за видом надання первинної вимірювальної інформації багатомірністю (великий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного вимірю-вання) нестабільністю (наприклад від виливка до виливка)

bull за методами обробки вимірювальної інформації домінуванням експерт-них оцінок (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікації за еталонами і laquoруч-ногоraquo підрахунку

bull за метрологічними характеристиками результатів вимірювань відсут-ність on-line доступу низька точність низька чутливість низька надійність ре-зультату вимірювання (вплив на результат різного роду статистичних викидів)

2 Виконана класифікація МЗ ЛВ за напрямками вхідні характеристики ndash що вимірювати навіщо вимірювати та вихідні ndash як і чим вимірювати Це дозво-лило для розвrsquoязання науково-технічної проблеми створення та імплементації ефективного МЗ системи управління ЛВ запропонувати метод інтелектуальної обробки вхідних характеристик за допомогою нейронної мережі Кохонена яка підбирає до кожного набору останніх (коду ТВ) можливі методи і засоби вимі-рювання Якщо такі є в базі даних системи їх треба придбати і застосувати якщо є тільки метод вимірювання необхідно розробити спроектувати і вигото-вити засіб що реалізує цей метод якщо й метод не існує ndash необхідна наукова робота по його створенню У будь-якому випадку необхідно виконати імпле-ментацію методів і засобів під конкретні умови технологічних процесів лиття

3 Для реалізації цього методу створена автоматизована людино-машинна система вибору МЗ ЛВ laquoFOUNDMEASraquo (laquofoundry measurementsraquo ndash ливарні ви-мірювання) та її підсистеми laquoMETALMEASraquo для області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo для області якості продукції ЛВ та laquoENVIRMEASraquo для області сфери зовнішнього впливу ЛВ що містить підсистеми вибору такого забезпечення отримання вимірювальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ вибору методу згортки таких відображень до ре-зультату вимірювання а також оцінки якості і конкурентоспроможності новос-творюваних метрологічних систем

4 Для обrsquoєктів ЛВ з метою отримання первинної метрологічної інформації (просторово-часового відображення) від laquoточок вимірюваньraquo прийнятих в робо-ті запропоновані та імплементовані фізичні методи (ємнісний індукційний та

28рентгенографічний) термічні (термопари спектроскопи laquoпряміraquo та інфрачер-воні термометри) гідравлічні (прилади для вимірювання герметичності просо-чування) біологічні (життєздатність флори і фауни) методи отримання зобра-жень та відеорядів (фото- та кінозйомка томографія теплобачення) а також ін-телектуальні методи інтегруючих датчиків і латентних інформаційних інrsquoєкцій

5 Для обrsquoєктів ЛВ з метою згортки первинної метрологічної інформації до результату вимірювання запропоновано згортка за допомогою розрахунку роз-мірностей відображення (топологічної розмірності Мінковського розмірності Хаусдорфа-Безиковича фрактальної розмірності інформаційної розмірності кореляційної розмірності) а також згортка за допомогою стискаючих відобра-жень і згортка в результат еліптичного та параболічного перетворень що до-зволило зводити великий обсяг первинної вимірювальної інформації до одного числа

6 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття мідного неперервного виливка із безкисневої катодної міді лиття в виливниці мідних анодів і лиття під тиском біметалевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірювання тем-ператури поверхні мідної катанки в русі вимірювання мікроструктури безкис-невої міді шляхом еліптичного перетворення її цифрового зображення вимірю-вання електрогальванічних якостей мідних анодів шляхом попиксельної оцінки відповідності кольору фотографії анода еталону який налаштовується за ре-зультатами спектрального аналізу металу виливка вимірювання нерівномірнос-тей у розподілі температури поверхні сталевих вставок перед заливкою алюмі-нієм за допомогою тепловізора а також вимірювання незварюваємості елемен-тів біметалу за допомогою компrsquoютерної обробки фотографій мікрошліфів в зоні зварювання сталі і алюмінію

7 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття в землю герметичних чавунних виливків лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми і лиття в землю ве-ликих сталевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірюван-ня герметичності сірого чавуну шляхом параболічного перетворення відеозйо-мки з місця протікання для експрес-вимірювання та еліптичного перетворення зображення мікрошліфа сірого чавуну для універсального вимірювання запро-понована і сертифікована на підприємстві (одеський завод laquoЦентролитraquo) нова одиниця вимірювання герметичності laquoегraquo Розроблено методи та засоби МЗ ви-мірювання за допомогою запропонованого в роботі інтегрального датчика теп-лової енергії яка поглинається піщано-смоляною формою при її виготовленні а також неруйнівного вимірювання щільності піщаної форми в процесі її вигото-влення за допомогою ємнісного датчика

8 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoENVIRMEASraquo при управлінні технологічними процесами неметалевого і художнього лиття та на-несення художніх покриттів а також при управлінні екологічним станом на-вколишнього середовища технологічними методами Розроблено методи та за-соби МЗ інтелектуального вимірювання параметрів виливків в умовах неповних та (або) нечітких даних а також вимірювання laquoзовнішніхraquo для ЛВ параметрів

29кількості шкідливих речовин повrsquoязаних з технологією лиття в повітрі водой-мах та ґрунті параметрів відновлення навколишнього середовища тощо

9 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного виливка В результаті випробувань встановлено що підсистема laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномір-ність показника якості мідного виливка в межах 16 стренг приблизно на 25

10 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo В результаті випробувань встановлено що використання під-системи laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чистоти міді на рівні не більше ніж 0001 за кожною домішкою

11 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бі-металевих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на згортках фотографій мак-рошліфів зони стику різних металів Встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo в реальному виробництві дало можливість знизити дефек-ти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

12 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в піщані форми В результаті випро-бувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

13 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболо-нкові форми В результаті випробувань встановлено що застосування підсисте-ми laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоспроможність продукції

14 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ в області оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків В результаті виробничих випробувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість де-фектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

15 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролітraquo були проведені випробування підсистеми МЗ в галузі екології ЛВ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою В результаті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прис-корити рекультивацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

Дисертацією є рукопис Робота виконана в Одеському національному політехнічному університеті Міністерства освіти і науки України Науковий консультант доктор технічних наук професор

Оборський Геннадій Олександрович Одеський національний політехнічний університет професор кафедри металорізальних верстатів метрології та сертифікації

Офіційні опоненти доктор технічних наук професор

Руженцев Ігор Вікторович Харківський національний університет радіоелектроніки завідувач кафедри метрології та вимірювальної техніки доктор технічних наук доцент Микийчук Микола Миколайович Національний технічний університет laquoЛьвівська політехнікаraquo професор кафедри метрології стандартизації та сертифікації доктор технічних наук доцент Дядюра Костянтин Олександрович Сумський державний університет завідувач кафедри прикладного матеріалознавства та технології конструкційних матеріалів

Захист відбудеться 16 грудня 2015 р о 1330 на засіданні спеціалізованої

вченої ради Д 4105209 в Одеському національному політехнічному університеті за адресою 65044 м Одеса пр Шевченка 1 ауд 400-А

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Одеського національного

політехнічного університету за адресою 65044 м Одеса пр Шевченка 1 Автореферат розісланий _______ листопада 2015 р

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради ВП Гугнін

1ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми Вимоги сучасного ринку підштовхують постачальни-

ків продукції ливарного виробництва (ЛВ) до застосування систем якості Впроваджуючи на підприємствах систему якості згідно з ДСТУ ISO 9001 2009 підприємець отримує і матеріальну вигоду за рахунок перерозподілу витрат скорочується та їх частка яка йшла на виявлення і виправлення дефектів В ре-зультаті ливарне підприємство стає більш laquoпрозоримraquo для менеджменту що підвищує якість управлінських рішень

З іншого боку практично всі існуючі а також нові замкнуті системи управління якими б складними вони не були побудовані за загальною простою схемою вимірюється деякий параметр (або кілька параметрів) на виході далі на підставі результатів цього вимірювання приймається деяке управлінське рі-шення яке негайно або із запізненням реалізується на вході

Як бачимо в цьому класичному ланцюжку управління на першому місці стоїть результат вимірювання Згідно з ДСТУ ISO 10012 laquoВимоги що гаран-тують якість вимірювального обладнання ndash частина 1 Система підтвердження метрологічної придатності вимірювального устаткуванняraquo якщо результат ви-мірювання виходить неякісним (неточним несвоєчасним) то будь-яке управ-ління технологічним процесом втрачає сенс

Переконливим прикладом такого процесу є ЛВ Швидкоплинність стохас-тичність нестаціонарність високоінтенсивність багатовимірність багатоекст-ремальність і багатокритеріальність основних ливарних процесів помножені на важкодоступність їхніх параметрів для вимірювання відносять ЛВ до категорії надзвичайно складних і створюють глобальні проблеми насамперед в області метрології регламентованої Законом України 11398-ВР від 11 лютого 1998 року laquoПро метрологію та метрологічну діяльністьraquo

Ці проблеми випливають насамперед з того що складність ЛВ і важкови-мірюваність його параметрів входить в протиріччя з класичною теорією авто-матичного управління (ТАУ) яка як правило в цих умовах малоефективна Насправді існуючі розділи ТАУ вимагають суворого математичного опису процесів лиття у вигляді класичних рівнянь (що можливо лише у випадку мо-делювання термодинамічних самовільних явищ) однозначного взаємовпливу змінних характеристик процесів стабільності параметрів обмеженості (краще всього ndash єдиності) керуючих впливів обмежень на збурення тощо Все це ви-суває основну вимогу до результатів вимірювань в системах управління ndash вони повинні бути з математичної точки зору простими а з метрологічного ndash зро-зумілими точними такими які можна отримати надійно швидко безпечно і без значних втрат

Натомість навіть такий простий на перший погляд вихідний параметр як laquoкількість придатних виливківraquo несподівано виявляється важковимірюваним оскільки він не може бути визначений швидко адже багато дефектів виливків можуть бути виявлені тільки при їх механічній обробці через досить тривалий час Те ж саме можна сказати про багато інших ливарних параметрів у яких на-віть саме визначення в якості laquoвимірюваного параметраraquo викликає значні сум-

2ніви Наприклад що означають такі на перший погляд зрозумілі параметри як laquoтемпература формиraquo або laquoтиск газів в ливарній форміraquo якщо ці найважливіші характеристики ливарних процесів можуть в різних точках форми відрізнятися на порядки В результаті laquoуправлінняraquo за такими даними кількість ливарного браку наразі залишається неприпустимо великою наприклад для виливків із середньовуглецевих сталей до 20 ndash 30

В цих умовах проблеми складності ЛВ природним шляхом транспонуються в проблеми метрологічного забезпечення (МЗ) адже отримуючи на вході скла-дні просторово-часові відображення обrsquoєкта вимірювань ці МЗ повинні перет-ворити їх до виду зручного для використання в управлінні У той же час тільки в одного простого зображення ndash деякої laquoкартинкиraquo за якою змушені приймати рішення технологи ndash мільйони параметрів а якщо мова йде про відеопотоки то це дуже велике число ще багаторазово зростає Зрозуміло що управляти будь-яким обrsquoєктом маючи такий laquoрезультат вимірюванняraquo надзвичайно складно Необхідно різко зменшувати розмірність вихідних даних згорнувши їх бажа-но до одного числа причому це число не може обчислюватися просто (напри-клад як середнє арифметичне) а повинно відображати весь спектр інформації що міститься в тому ж зображенні Не варто також забувати що ЛВ ndash надзви-чайно різнопланове тут і сотні різних фізико-хімічних laquoхолоднихraquo процесів ви-готовлення ливарних форм і сотні laquoгарячихraquo процесів отримання і обробки рі-дких металів і сотні різних варіантів фізичного поєднання цих підмножин і гі-дравліка металів і хімія органічних і неорганічних речовин і механіка і еколо-гія і нарешті естетика продукції лиття

В цих умовах на перше місце часто виходить проблема вибору МЗ для чис-ленних і різноманітних laquoточок вимірюванняraquo (ТВ) на карті технологічного про-цесу причому далеко не завжди можливості цього вибору обмежуються наяв-ними відомими методами і покупними засобами вимірювань ndash часто фахівцю-метрологу доводиться першим проходити весь ланцюг від наукової розробки нового методу до створення і впровадження нових засобів його реалізації в конкретних умовах реального виробництва

Тому дослідження спрямовані на розробку теоретичних основ і нових уні-версальних підходів до вибору методів та імплементації засобів МЗ управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними па-раметрами що дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірю-вань підвищувати якість продукції ЛВ є досить актуальними

Звrsquoязок роботи з науковими програмами планами темами Дисерта-ційна робота виконувалась у відповідності з науково-дослідними роботами Одеського національного політехнічного університету 26-28 laquoОптимізація технологічних процесів одержання виливків шляхом управління тепломасооб-міном в ливарній форміraquo (номер державної реєстрації 0112U002910) 86-28 laquoПі-двищення якості виливків із залізовуглецевих і кольорових сплавів за рахунок управління ливарними процесамиraquo (0114U000637) 608-24 laquoІнформаційне мо-делювання складних технічних систем для потреб проектування та управлінняraquo (0105U002185) 639-59 laquoРішення задач лазерної метрології напівпровідникових

3сполук з використанням інтелектуальної системи підтримки прийняття рішеньraquo (0109U002614) 665-145 laquoАналіз і розпізнавання зображень на базі субградієнт-них ітеративних алгоритмів у просторі вейвлет-перетворенняraquo (0109U008468) 690-46 laquoОцінка і прогнозування екологічних ризиківraquo (0113U001460) 688-62 laquoІнтеркалібрація результатів дистанційного зондування мережі метеорологіч-них радарів високої роздільностіraquo (0113U001458) 683-135 laquoТеоретичні основи побудови та методи реалізації в реальному часі динамічних математичних мо-делей зміни станів складних обrsquoєктівraquo (0114U002772) і 683-135 laquoПасивна бага-тоенергетична томографія ядерного палива з метою визначення кількісних по-казників безпеки обrsquoєктів ядерної енергетикиraquo (0113U001453)

Мета і задачі дослідження Метою роботи є створення універсальної системи вибору та імплементації

МЗ сучасного ЛВ впровадження якої дозволить суттєво підвищити ефектив-ність систем управління останнім і як наслідок ndash якість продукції ЛВ і оточу-ючого це виробництво середовища

Для досягнення цієї мети в роботі були вирішені такі головні задачі ndash виконаний аналіз методів та засобів МЗ складних технологічних процесів

із важковимірюваними параметрами зокрема виявлені особливості управління складними обrsquoєктами ЛВ і проблеми його автоматизації оцінена роль МЗ в управлінні складними технологічними процесами і встановлені недоліки існу-ючих засобів отримання і перетворення вимірювальної інформації від обrsquoєктів ЛВ та сфери його оточення сформульовані вимоги до структури та змісту ро-боти загальної системи вибору методів і створення засобів вимірювань а також імплементації їх у реальне виробництво

ndash розроблена загальна система laquoFOUNDMEASraquo (measurements in foundry) створення та імплементації МЗ управління ЛВ у вигляді трьох підсистем для трьох областей її застосування підсистема laquoMETALMEASraquo (measurements in metallurgy) в області вимірювання параметрів виливка підсистема laquoCASTMEASraquo (measurements in casting) в області вимірювання параметрів ли-варної форми і підсистема laquoENVIRMEASraquo (measurements in environment) в об-ласті вимірювання параметрів сфери впливу ЛВ естетики екології тощо яка містить підсистеми наукового вибору такого забезпечення отримання вимірю-вальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ у межах обrsquoєкта вибору методу згортки таких відображень а також оцінки якості і кон-курентоспроможності метрологічних систем

ndash в рамках розробки та імплементації підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo для замкнутих систем управління ЛВ створено методи та засоби

bull вимірювання температури поверхні мідної катанки в русі а також чисе-льного вимірювання мікроструктури міді

bull вимірювання електролітичної якості мідних литих анодів bull вимірювання нерівномірностей у розподілі температури поверхні стале-

вих вставок перед заливкою алюмінієм ndash в рамках розробки та імплементації підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo для

замкнутих систем управління ЛВ створено методи та засоби вимірювання bull герметичності сірого чавуну

4bull щільності піщаних ливарних форм bull інтегральних характеристик впливу температури і часу на стан

звrsquoязуючого оболонкових піщано-смоляних форм ndash в рамках розробки та імплементації підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo для

замкнутих систем управління ЛВ створено методи та засоби вимірювання bull структури формувальних сумішей що містять випалювані добавки bull параметрів екологічного стану оточуючого ливарні цехи середовища

концентрацій шкідливих речовин в атмосфері і відвалах параметрів рекульти-вації відвалів

ndash виконані практичні випробування результатів досліджень на шести підп-риємствах різноманітних галузей машинобудування з позитивним технічним екологічним і економічним ефектами

Обrsquoєктом дослідження є процеси вимірювання в контурах управління складними технологіями та обладнанням ЛВ при різних фізичних мето-дах одержання а також при різних формах подання та різних методах перетво-рення первинної вимірювальної інформації

Предметом дослідження є методи і засоби вимірювання важковимірюва-них параметрів ЛВ шляхом отримання і обробки просторово-часових відобра-жень від предметів праці результати яких необхідні і достатні для їх викорис-тання в МЗ управління ЛВ

Методи дослідження При побудові загальної системи та окремих підсис-тем вибору методів і створення засобів вимірювань а також імплементації їх у реальне виробництво використовували математичний апарат інтелектуального класифікатора ndash штучної нейронної мережі Кохонена При розробці теоретич-них основ побудови системи МЗ управління складними обrsquoєктами ЛВ з важко-вимірюваними параметрами використовували математичні методи теорії вимі-рювань теорії тепломасообміну теорії автоматичного управління При розроб-ці методів отримання первинної інформації у вигляді просторово-часових відо-бражень від обrsquoєктів вимірювань використовували методи руйнуючого (перері-зи мікро і макро шліфи тощо) і неруйнівного (томографія теплобачення фото-і кінозйомка аерофотозйомка) отримання зображень методи отримання збері-гання та обробки великого обrsquoєму даних в банках даних тощо При розробці методів стиснення первинної інформації використовували методи еліптичного та параболічного перетворень зображень і відеопотоків а також фрактальні ме-тоди стискаючих відображень методи дробових хаусдорфовських розмірнос-тей При розробці методів обробки нечіткої та стохастичної первинної вимірю-вальної інформації використовували теорію штучних нейронних мереж Кохо-нена мереж прямого поширення а також еволюційні методи генетичних алго-ритмів При дослідженні характеристик засобів МЗ (похибка точність збіж-ність результатів відтворюваність тощо) використовували оригінальні експе-риментальні методики та установки а також діюче в ливарних цехах шес-ти підприємств технологічне обладнання та засоби вимірювань

Наукова новизна одержаних результатів Наукова новизна одержаних результатів дисертаційної роботи полягає в створенні теоретичних основ вибо-ру та імплементації а також розробки методів та засобів МЗ процесу вимірю-

5вання параметрів складних ливарних систем в управлінні різноманітними лива-рними технологіями Отримані наступні основні наукові результати

1 Висунуто і підтверджено наукове положення про те що bull з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути інтерпретований як

складний шляхом нарощування кількості параметрів що враховуються при по-будові моделюючого відображення за рахунок більш глибокої дискретизації обrsquoєкта на підрівні та елементи

bull з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений на мікро макро або мета рівнях в залежності від мети і завдань вимірювань для автома-тизованого управління

bull будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений у вигляді пристрою спо-собу або речовини в залежності від виду функціонального призначення МЗ ли-варної технології

2 Вперше виконана класифікація обrsquoєктів ЛВ з точки зору їх МЗ за облас-тями видами рівнями дискретизації підсистемами характеристиками інтенси-вності процесу мети і laquoзрізуraquo (стадії) вимірювань що дозволило запропонувати метод автоматизованого вибору комплексу МЗ для кожного класу на основі ін-телектуального класифікатора у вигляді комплексованої нейронної мережі laquoме-режа прямого поширення ndash мережа Кохоненаraquo

3 Отримав подальший розвиток метод вимірювання температури рухомої металевої поверхні який полягає у використанні для цієї мети ковзної термопа-ри що дозволило застосувати його в управлінні твердінням неперервних мід-них виливків в багатострумковому водоохолоджуваному кристалізаторі

4 Отримав подальший розвиток метод вимірювання мікроструктури мід-них сплавів який полягає у застосуванні до цифрових зображень відповідних мікроструктур еліптичного перетворення що дозволило в on-line режимі зводи-ти різноманіття двовимірного цифрового кольорового зображення до результа-ту вимірювання у вигляді числа яке легко вбудовується в систему управління технологічними процесами ЛВ

5 Вперше запропоновано метод вимірювання електролітичної якості литих мідних анодів який полягає в розпізнаванні кожного пікселя цифрового зобра-ження поверхні мідного анода шляхом порівняння його RGB-розкладання за паралелепіпедом якості поточної плавки а також метод визначення RGB-координат паралелепіпеда якості шляхом попереднього отримання і обробки спектрограми металу що дозволило організувати неруйнівний он-лайн конт-роль параметрів якості процесу отримання надчистої електролітичної міді

6 Отримав подальший розвиток метод вимірювання нерівномірності тем-ператури поверхні сталевої вставки в біметалічний виливок перед заливкою алюмінієм який полягає в застосуванні для цього тепловізора з подальшим елі-птичним перетворенням отриманого цифрового зображення що дозволило здійснювати управління технологією біметалевого лиття на ранній проміжній стадії процесу

7 Отримав подальший розвиток метод вимірювання ступеня зварюваності елементів біметалевого виливка який полягає в застосуванні для цієї мети циф-рової фотографії перерізу зони зварюваності з подальшою її обробкою в цилін-

6дричних координатах що дозволило використовувати отриманий результат ви-мірювання для управління технологічним процесом біметалевого лиття

8 Вперше запропоновано універсальний метод вимірювання герметичності виливків з сірого чавуну шляхом еліптичного перетворення вимірювального сигналу від виливка ndash зображення металографічного мікрошліфа ndash з подальшим перерахунком результату такого перетворення на запропоновану в роботі нову одиницю вимірювання опору матеріалу просочуванню (герметичності) laquoегraquo що дозволило значно підвищити точність вимірювання

9 Вперше запропоновано експрес-метод вимірювання герметичності вили-вків із сірого чавуну шляхом продавлювання крізь його тіло контрольної ріди-ни який полягає у відеофіксації моменту початку протікання та параболічної обробці відеопотоку від поверхні зразка з наступним перерахунком на нову одиницю вимірювання опору матеріалу просочуванню (герметичності) laquoегraquo що дозволило значно підвищити точність вимірювання і знизити час що проходить від моменту початку протікання до моменту його виявлення та отримання ре-зультату вимірювання

10 Отримав подальший розвиток метод вимірювання приросту теплової енергії в піщано-смоляній ливарній формі який полягає в застосуванні для цьо-го інтегрального датчика теплової енергії у вигляді ділянки ливарної форми з того ж матеріалу яка змінює свою газопроникність в залежності від інтенсив-ності і тривалості нагрівання що дозволило запропонувати засоби для неруйні-вного для ливарної форми вимірювання результат якого використовується в управлінні процесами лиття

11 Отримав подальший розвиток метод вимірювання щільності гетероген-ного формувального матеріалу який полягає у визначенні ємності локального конденсатора який представляє собою фрагмент ливарної оснастки обкладки між якими заповнені цим матеріалом що дозволило вимірювати щільність ді-лянок форми у важкодоступних місцях без її руйнування і використовувати ре-зультати вимірювання в управлінні процесами лиття

12 Отримав подальший розвиток метод неруйнівного вимірювання пара-метрів структури ливарної форми з органічними добавками що полягає у вико-ристанні для цього рентгенівської компrsquoютерної томографії з подальшим пара-болічним перетворенням результатів останньої що дозволило отримувати точні дані про переміщення компонентів форми при заповненні оснастки і викорис-товувати ці дані на етапі проектування комбінованих ливарних технологій

Практичне значення одержаних результатів Підтверджена практична можливість адекватного за швидкодією точністю та достатністю використання нових методів і моделей для ефективного вимірювання проміжних і вихідних параметрів в підсистемах управління ЛВ

Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації МЗ управління ЛВ та її підсистеми laquoMETALMEASraquo laquoCASTMEASraquo і laquoENVIRMEASraquo Системи МЗ управління технологічними процесами виготов-лення виливків що базуються на отриманих у дисертації моделях і методах пройшли наступні виробничі випробування

1 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-

7скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo при управ-лінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного ви-ливка із безкисневої катодної міді В результаті випробувань встановлено що підсистема МЗ laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномірність показника якості мідного виливка (структура пористість) в межах 16 стренг на 25

2 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo яка базується на зго-ртках відображень у вигляді спектра отриманого на приладі для спектрального аналізу при управлінні рафінуванням міді В результаті випробувань встанов-лено що використання підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чис-тоти міді у виливках на рівні не більше ніж 0001 з кожної домішки

3 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бімета-левих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на тепловізійному досліджен-ні температури поверхні сталевої вставки перед заливкою алюмінієм і згортках фотографій макрошліфів зони стику різних металів В якості обrsquoєкта випробу-вання використовували технологічний процес лиття біметалевих сталь-алюмінієвих виливків laquoсекція радіатораraquo під тиском в металеві форми Встано-влено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo дало можливість зни-зити дефекти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

4 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo при управлінні техно-логічним процесом лиття в піщані форми з метою підвищення герметичності чавунних виливків для теплообмінного обладнання laquoтруба ребристаraquo В резуль-таті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

5 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболонкові форми виливків laquoблок крісельний електроннийraquo і laquoкорпус пульта управління фіксації дверей в пілот-ську кабіну екіпажуraquo В результаті випробувань встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоздатність авіа-ційної продукції що містить згадані виливки

6 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquoraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків laquoбара-банraquo в піщані форми В результаті виробничих випробувань встановлено що використання розробленої підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість дефектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

7 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою при виготовленні чавунних виливків laquoрешіткаraquo методом лиття в піщано-глинисті форми з біодобавками В результа-ті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo

8дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прискорити рекульти-вацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

Сумарний річний економічний ефект від реалізації розробок на всіх пере-рахованих підприємствах склав близько 200000 грн (у цінах 2013 р)

Запропоновані методи а також алгоритми і програми розроблені для їх-ньої реалізації впроваджені в навчальний процес в Одеському національному політехнічному університеті і використовуються в навчальних дисциплі-нах курсовому проектуванні а також при керівництві аспірантами та диплом-ними роботами магістрів

Особистий внесок здобувача полягає в удосконаленні існуючих і розробці нових теоретичних моделей а також математичних фізичних та технологічних методів вибору і створення систем вимірювань для забезпечення автоматизова-ного управління складними процесами та обладнанням в ливарному виробниц-тві з важковимірюваними параметрами

Дисертантом створено теоретичні основи інтелектуального методу підт-римки прийняття рішення при виборі МЗ для управління підсистемами ЛВ [1] моделі динамічних підсистем ЛВ [2 49 51 70] методи імплементації метроло-гічних рішень в ЛВ [18 22 23] основи метрологічної підтримки управлін-ня технологічними процесами неперервного багатострумкового мідного лиття [3 16 17 19 21 41 ndash 45 47 48 50] моделі виникнення графітових пор в сірих чавунах [7 ndash 10 38 40] засоби складних технічних [26 28 31 52 55 61 62 63] і організаційних [27 54] вимірювань в технологях ЛВ методи неруйнівних ви-мірювань параметрів обrsquoєктів ЛВ [32 57 58 59] методи одержання просторо-во-часових відображень від обrsquoєктів вимірювань та використання таких відо-бражень в якості вимірювань в системах управління [69 71 72] методи вимі-рювання параметрів ливарних матеріалів [6 56 66 67] наприклад за допомо-гою компrsquoютерних томограм [4] і тепловізорів [64] моделі управління екологі-чною безпекою ЛВ та методи вимірювання необхідних параметрів [11 14 15 29 30 33 35 36 46 73] методи інтелектуальної обробки метрологічної інфор-мації при перетворенні нечітких стохастичних даних від обrsquoєкта вимірювання в управлінні литтям неметалевих та художніх виробів [5 12 20 34 37 39 60 65] нечіткі параметри технологічних процесів нанесення покриттів і метроло-гічні методи їх оцінки [13 24 25 53 68]

Автор брав участь у виробничих випробуваннях результатів досліджень на шести підприємствах та оцінці їх техніко-економічної ефективності

Апробація результатів дисертації Матеріали дисертації доповідалися і обговорювалися на IV VII XI XV ХХІ ХХІІ семінарах laquoМоделювання в при-кладних наукових дослідженняхraquo (Одеса 1997 2000 2004 2008 2013 2014) Міжнародних конференціях laquoШляхи підвищення якості та екологічності ливар-них процесівraquo (Одеса 1998 2002) Міжнародній науково-практичній конферен-ції laquoЕкологія річкових басейнівraquo (Володимир 1999) IV VII ndash IX Міжнародних науково-технічних конференціях laquoПідвищення якості і економічності ливарних процесівraquo (Одеса 2000 2003 ndash 2005) IX міжнародній науково-технічній конфе-ренції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo (Запоріжжя 2000) ІІ Міжнародній науково-практичній конференції laquoДинаміка наукових дослі-

9джень ndash 2003raquo (Дніпропетровськ 2003) Науково-технічній конференції laquoНові та нетрадиційні технології в ресурсо- та енергозбереженніraquo (Одеса 2004) 39-й науковій конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інфор-маційні технології та телекомунікаційні мережіraquo (Одеса 2004) Міжнародних науково-практичних конференціях laquoІнформаційні технології і інформаційна безпека в науці техніці та освіті laquoІНФОТЕХ-2011raquo і laquoІНФОТЕХ-2013raquoraquo (Сева-стополь 2011 2013) Міжнародній науково-практичній конференції-виставці laquoЛВ технології матеріали обладнання економіка та екологіяraquo (Київ 2011) X всеукраїнській науково-технічній конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo (Одеса 2011) VIII Міжнародній науково-практичній конференції laquoЛитво ndash 2012raquo (Запоріжжя 2012) ХІІІ Міжнародній науково-технічній конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo (За-поріжжя 2012) Міжнародній науково-технічній конференції laquoАвтоматизація проблеми ідеї рішенняraquo (Севастополь 2012) IV Міжнародній науково-технічній конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo (Ки-їв 2012) Міжнародній науково-практичній конференції laquoЛиття Металур-гія 2013raquo (Запоріжжя 2013) Міжнародній конференції з автоматичного управ-ління присвяченій 100-річчю з дня народження академіка О Р Івахненка laquoАв-томатика ndash 2013raquo (Миколаїв 2013) Міжнародній українсько-японської конфе-ренції з питань науково-промислового співробітництва (Одеса 2013) Міжна-родній науково-технічній конференції молодих вчених аспірантів і студентів laquoСучасні технології проектування керуючих і мехатронних системraquo (Севасто-поль 2013) а також на розширеному засіданні наукового семінару кафедри ме-талорізальних верстатів метрології та сертифікації Одеського національного політехнічного університету (Одеса 2015)

Публікації Результати дисертації викладені в 73 наукових публікаціях у тому числі 28 статтях у журналах зі спеціального переліку МОН України (з них 1 ndash у міжнародному виданні 6 входять до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus Worldcat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY) 4 ndash у збірниках наукових робіт які не входять до спе-ціального переліку МОН України а також 41 ndash в матеріалах конференцій і се-мінарів

Структура дисертації Дисертація складається із вступу пrsquoяти розділів трьох додатків Загальний обrsquoєм дисертації ndash 430 стор з них додатків ndash 101 стор Дисертація містить 121 рисунок 37 таблиць та посилання на 387 нау-кових джерел

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступi наведена загальна характеристика роботи яка підкреслює її акту-

альність відповідність державним науковим програмам чинним вимогам нау-кову новизну та практичне значення визначені обrsquoєкт та предмет дослідження сформульовані його мета та задачі

У першому розділі проаналізовано методи та засоби МЗ управління склад-ними технологічними процесами лиття зокрема особливості МЗ управління

10складними процесами ЛВ специфіку параметрів областей ЛВ як обrsquoєктів вимірювання а також проблеми вибо-ру та імплементації МЗ для окремих галузей ЛВ

Аналіз структури найбільш розпо-всюджених способів лиття дозволяє виділити області застосування МЗ в ЛВ та головні цілі управління проце-сами в межах цих областей які потре-бують постійного моніторингу а от-же і постійного вимірювання їхніх параметрів (рис 1)

До цих областей віднесені ndash вимірювання у виливку мета ndash

отримання якісного металу і в підсум-ку придатного виливка приклади неперервне лиття мідних злитків лит-тя в кокіль мідних анодів лиття біметалевих виливків тощо

ndash вимірювання у ливарній формі мета ndash отримання якісного та недорогого виливка приклади лиття в піщані форми сталевих та чавунних виливків лиття в оболонкові форми алюмінієвих виливків тощо

ndash вимірювання у сфері зовнішнього впливу ЛВ мета ndash забезпечення якості життя заснованої на естетиці промислового та художнього литва та екологічній безпеці ЛВ приклади неметалеве та художнє лиття художні нанопокриття на виливках а також екологія навколишніх для ЛВ атмосфери біосфери та грунту

У другому розділі представлена система laquoFOUNDMEASraquo створення та ім-плементації МЗ АСУ ЛВ З точки зору МЗ серед різних характеристик ливар-них процесів найбільший інтерес представляють такі їхні параметри які необ-хідні та достатні для вирішення завдань управління і які можуть бути отримані в результаті вимірювання ЛВ з погляду МЗ АСУ являє собою поле екстрема-льних станів матеріалів і обладнання з трудновимірюваними параметрами тому перший етап створення МЗ ndash вибір МЗ для конкретних параметрів ЛВ ndash є вкрай складною задачею для її laquoручногоraquo розвrsquoязання

В роботі кожний вибір МЗ для конкретних параметрів ЛВ починається з аналізу технологічної схеми процесу лиття яка отримується із технічного за-вдання на розробку МЗ Далі в системі laquoFOUNDMEASraquo будуються структурні схеми АСУ відповідними технологіями (приклад на рис 2) які визначають пе-релік та метрологічний зміст таких точок

Чим точніше будуть охарактеризовані ТВ тим точніше виявляться резуль-тати останніх і відповідно вище ефективність АСУ і якість виливків

Далі в роботі виконано окрему класифікацію головних атрибутів ЛВ вра-ховуваних при виборі МЗ

Рівень складності ЛВ був класифікований за такими ознаками ndash з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути інтерпретований як

Область ІІІ Вимірювання у сфері дії ЛВ

Область ІІ Вимірювання в формі

Комплексна область Вимірювання у виливку

та сфері дії ЛВ

Покращення

екології

Підвищ

ення естетичності

Підвищення

якості

Зниження

собівартості Область І Вимірю-вання у виливку

Рисунок 1 ndash Області застосування МЗ

в ливарному виробництві та цілі управління

11складний шляхом нарощування кількості параметрів що врахо-вуються при побудові моделю-ючого відображення за раху-нок більш глибокої дискретиза-ції обrsquoєкта на підрівні та еле-менти

ndash з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений на мікро макро або мета рівнях в залежності від мети і завдань вимірювань для автоматизованого управ-ління

ndash будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений у вигляді пристрою спо-собу або речовини в залежності від виду функціонального призначення МЗ ли-варної технології

Проблеми МЗ ЛВ які випливають з його технологічних особливостей були класифіковані за такими ознаками

ndash мета вимірювань попередній експеримент поточна діагностика безпо-середньо управління

ndash етап (період) технологічного процесу на якому проводиться вимірюван-ня вхідні параметри проміжні параметри вихідні параметри

Метрологічні характеристики процесів керованих в ЛВ були класифіко-вані за такими ознаками

ndash швидкоплинні процеси ndash проблемні з точки зору on-line вимірювання їх-ніх параметрів для цілей управління

ndash високоінтенсивні процеси ndash проблемні з точки зору величини діапазонів вимірювань їхніх параметрів

ndash багатопараметричні процеси ndash проблемні з точки зору ефективного ви-користання усіх виміряних параметрів в системі управління

ndash багатоекстремальні процеси ndash проблемні з точки зору кількості та якості вимірювань що забезпечують необхідну і достаточну інформацію для задач ба-гатоекстремальної оптимізації

ndash багатокритеріальні процеси ndash проблемні з точки зору кількості та якості вимірювань які забезпечують необхідну і достаточну інформацію для задач ба-гатокритеріальної оптимізації

ndash процеси які самоорганізуються ndash проблемні з точки зору вимірювання внутрішніх динамічних характеристик

Проблеми МЗ ЛВ які випливають з його метрологічних особливостей були класифіковані за такими ознаками

ndash за методами отримання первинної вимірювальної інформації методи із запізнюванням (великі виливки остигають у формі тривалий час) руйнівні ме-тоди (форму або виливок при вимірюванні доводиться розрізати) непрямі ме-тоди (наприклад вимірювання температури поверхні по оцінюваній laquoна окоraquo

Хімічний склад

катоду

Хімічний склад

розплаву

Технологічний процес лиття у виливниці мідних анодів

Розрахунок управляючих

впливів

Хімічний склад анода

Фото поверхні анода

Електрол

із

Рисунок 2 ndash Приклад структурної схеми АСУ технологічним процесом лиття у виливниці

мідних анодів із зазначенням точок вимірювань

12швидкості переміщення по ній крапель рідини) небезпечні для життя методи (високі температури вибухонебезпечність високочастотні магнітні поля)

ndash по вигляду первинної вимірювальної інформації багатовимірність (вели-кий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного виміру) не-стабільність (наприклад від виливка до виливка)

ndash за методами обробки вимірювальної інформації експертні оцінки (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікація за еталоном laquoручнийraquo підрахунок

ndash за метрологічними характеристикам результатів вимірювань відсутність on-line доступу точність чутливість робастність результату (вплив на резуль-тат дослідження різного роду статистичних викидів)

За кожним класом в кожному з перерахованих атрибутів в базі даних за-кріплені цифрові коди які при обrsquoєднанні в результаті комплексного аналізу того або іншого техпроцесу ЛВ та мети і форми його метрологічного монітори-нгу перетворюються на кодове слово ndash число за допомогою якого нейронна мережа системи laquoFOUNDMEASraquo пропонує в якості підтримки прийняття рі-шення найкращі методи та засоби вимірювань а також можливі напрямки їх-нього впровадження в ЛВ

Формою представлення таких пропозицій є методи отримання і згортки просторово-часових відображень одержуваних від ТВ які обрані нейронною мережею Кохонена із тих що є в базі даних системи Якщо в базі даних не зна-ходиться прийнятного метода або засобів то система сповіщає про це користу-вача який повинен надалі розробляти нові методи та засоби під конкретну ТВ та вимоги до неї

Методи отримання і згортки просторово-часових відображень одер-жуваних від ТВ Відкритий перелік методів отримання просторово-часових ві-дображень одержуваних від ТВ в обrsquoєкті вимірювання ndash це перш за все фізи-чні методи томографії морфологічної чутливості ємнісний вбудованих дат-чиків а також інтелектуальні методи генетичного алгоритму інтелектуального моніторингу інтелектуальних інrsquoєкцій та інші Відкритий перелік методів згор-тки просторово-часових відображень ndash це згортка за допомогою розрахунку ро-змірності відображення згортка за допомогою стискуючих відображень а та-кож згортка в результат еліптичного або параболічного перетворень

В автоматизованій людино-машинній системі laquoFOUNDMEASraquo передбаче-на також підсистема імплементації вибраного методу вимірювань тобто про-грамної і апаратної реалізації вибраного методу в заданій технології Мета ndash за-безпечення якості та конкурентоспроможності МЗ

Загальна схема системи laquoFOUNDMEASraquo вибору МЗ технологічних проце-сів лиття представлена на рис 3

У третьому розділі описана підсистема метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в галузі управління властивостями виливка

31 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом непере-рвного лиття мідної катанки У цьому процесі виливок виходить в одну тех-нологічну операцію при витягуванні стренги з розплаву через систему laquoграфі-товий кристалізатор ndash первинний охолоджувач ndash вторинний охолоджувачraquo ви-тягуючої машині неперервного лиття (рис 4)

13В результаті аналізу технологічного процесу неперервного лиття мідної ка-

танки визначені ТВ на структурній схемі АСУ (рис 5) і сформульований laquoКом-плекс вимог до МЗ АСУraquo обробка якого з допомогою нейронної мережі Кохо-нена дозволила поставити завдання створення МЗ

ndash розробити нове МЗ для вимірювання температури поверхні стренг ndash розробити нове МЗ для оцінки мікроструктури мідного сплаву яке під-

ходить для вбудовування в АСУ

Точка вимірювання 2 Відображення ndash фотографія

мікрошліфа Обробка ndash програма розрахунку

середнього розміру зерна

1 ПОЧАТКОВІ ДАНІ схема технологічного процесу вимоги до виливка

2 АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ

Результат 1 перелік вимірюваних параметрів

Результат 2 схема управління технологічним процесом з laquoточками вимірюваньraquo

3 КОДУВАННЯ Результати метрологічні коди

laquoточок вимірюваньraquo

Код точки 1 2 1 135 1 1 2

Код точки 2 2 1 135 1 1 2

4 ВИБІР МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ (ДЛЯ ТОЧОК 1 І 2) Результат 1 Метод отримання відображення

Результат 2 Метод обробки проміжної інформації (відображення)

Результат 3 Спосіб імплементації методів відображення та обробки

ОСНОВНІ ЕТАПИ

КЛАСИФІКАЦІЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ОБrsquoЄКТА

ВИМІРЮВАННЯ

По обrsquoєкту

По процесу

По вимірюванню

ПІДГОТОВЧІ ЕТАПИ

КЛАСИФІКАЦІЯ МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

НАВЧАННЯ НЕЙРОННОЇ МЕРЕЖІ КОХОНЕНА

Точка вимірювання 1 Відображення ndash від екрану тепловізора Обробка ndash

параболічне перетворення

ПРИКЛАД ПРОПОНОВАНОГО РІШЕННЯ

НАВЧЕНА НЕЙРОННАМЕРЕЖА КОХОНЕНА

Слой Кохонена

bull bull

Распределительный слой

laquoМертвыйraquo нейрон

Диагноз 1 Диагноз К Метод для 1 точки Метод для 2 точки

Мертвий нейрон

Шар Кохонена

Розподільчий шар

Рисунок 3 ndash Загальна схема системи вибору та імплементації

МЗ laquoFOUNDMEASraquo для технологічних процесів лиття

14Переливний жолоб від плавильної печі

Раздаточная печь

Індуктор

Перегородка

Вісь Х ливарної машини (перед площиною розріза)

Вісь Y ливарноїмашини

Кристалізатор із охолоджувателем

Стренга катанки

До витягаючого пристрою

y16 y15 y14 y13 y12 y11 y10

y9

x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8

Покривний флюс

Канал

asymp

Температура

поверхні стренг

Мікрострук-тура металу

Технологічний процес

неперервного лиття мідної

катанки

Регулятор витрати води

Режим витягування

Температура розплава

Розрахунок управляючих

впливів

Рисунок 4 ndash Конструктивна схема багатострумкової установки для

лиття мідної катанки

Рисунок 5 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом неперервного

лиття мідної катанки (для одного струмка)

Вимірювання температури поверхні стренг за допомогою паразитної термо-пари Для вимірювання температури по-верхні яка рухається із відносно великою швидкістю стренги була розроблена (Зонд для вимірювання температури поверхні тіла ГО Оборський БА Моргун ЮБ Моргун ІВ Прокопович ndash Патент Укра-їни на корисну модель Заявка u201506612 пріоритет від 060715) па-разитна термопара без спаю коли laquoпара-зитraquo не здійснює впливу на показники прибору в цілому (рис 6) Оскільки тер-

мопарні дроти не спаяні між собою як у звичайної термопари на місці їхнього контакту зі стренгою утворюються дві laquoпаразитніraquo термопари хромельстренга і стренгаалюмель

Якщо припустити що температури стренги в точках контактів практично рівні обидві паразитні термопари компенсують ЕРС повrsquoязані зі стренгою і можуть вимірюватися як одна при цьому контакт таких laquoокремихraquo термопар зі

стренгою значно кращій ніж у спаю термопари хромельалюмель зі стренгою

Недоліки існуючого масивного зон-да полягають в тому що конструкція чу-тливого елемента має істотну інерцій-ність за температурою та паразитне ви-промінювання тепла в навколишнє сере-довище

В пропонованому зонді (рис 7) зниження похибки вимірювання досяга-ється тим що в зонді присутні термоеле-ктроди 1 і 2 виконані у вигляді компен-

V=3

03

5 м

с

Термоелектрод А

Термоелектрод В

Пружне притискування

empty 816

Рисунок 6 ndash Схема laquoпаразитноїraquo термопари

Рисунок 7 ndash Температурний зонд

для пропонуємого методу вимірювання температури

рухомих поверхонь

15саційних спіралей Ці термоелектроди створюють термопару закріплену в ізо-льованому сердечнику 3 в стакані 4 Виводи 6 7 закріплені в кришці 5 Робочий кінець термопари 8 не має спаю а термоелектроди вільно контактують з повер-хнею тіла температура якого вимірюється

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідної катанки в ПуАТ laquoОде-ський завод laquoОдескабельraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

32 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад розплаву а на проміжному виході ndash хімічний склад анода а також фотог-рафії його поверхні до і після електролізу Остаточний вихід технологічного процесу ndash хімічний склад мідного катода (мета управління)

На структурній схемі АСУ (рис 2) виділені laquoточки вимірюваньraquo ndash ті реа-льні laquoфізичніraquo місця на устаткуванні що здійснює техпроцес або на предмет праці (в даному випадку це мідний анод ndash проміжний результат загального ли-варно-гальванічного технологічного процесу отримання чистої катодної міді) За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управ-ління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розроблення МЗ для АСУ тех-нологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

ndash МЗ для визначення хімічного складу мідного сплаву методом спектраль-ного аналізу

ndash МЗ для оцінки відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода

Метод вимірювання хімічного складу анода Хімічний склад мідного анода вимірювали laquoстандартнимraquo методом спектрального аналізу

Метод вимірювання відносної площі дефектів Під час виготовлення анода на його поверхні можуть формуватися ділянки які не беруть участь в електро-лізі при подальшому виготовленні катода (laquoбитіraquo ділянки) із-за наявності на поверхні непровідних матеріалів попадання на поверхню анода фарби від по-верхні виливниці утворення оксидів тощо Раніше відносну площу laquoбитихraquo ді-лянок анодів визначали візуально порівнюючи безпосередньо поверхню анода з таблицями балів наявності перерахованих дефектів Недоліки такого визна-чення очевидні низька точність через похибки дискретизації всіх можливих ва-ріантів поверхні на бали а також низька точність і субrsquoєктивізм при віднесенні тієї чи іншої laquoспоглядаємоїraquo поверхні до того чи іншого балу

Пропонований метод позбавлений цих недоліків оскільки вимірювання здійснюється автоматично з неперервним виходом Вимірювання відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода в пропонованому методі здійснюється шляхом компrsquoютерної обробки кольорової цифрової фотографії поверхні Експериментально в загальній зоні RGB-розкладання виділяється де-яка зона відповідна бездефектній поверхні ndash деякий laquoпаралелепіпед якостіraquo попадання в який свідчить про те що на поверхні анода в точці що відповідає даному пікселю дефектів немає Далі RGB-розкладання кожного пікселя що міститься у вихідних даних піддається компrsquoютерній обробці результат якої ndash одне число Fвідн і є результатом вимірювання

16Діапазон вимірювань пропонованого методу становить від 0 до 100 laquoби-

тоїraquo поверхні Діапазон показань пропонованого методу становить 0 ndash 1 за шкалою якості

поверхні анода Похибка методу Запропонований метод вимірювання відноситься до не-

прямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта ви-мірювань до його результатів Це призводить до можливого накопичення похи-бки вимірювання на кожному етапі перетворень Встановлено що сумарна мак-симально можлива похибка цілком допустима в машинобудуванні виробництві Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання дефектів повер-хні мідного аноду для прототипу і пропонованого методу наведено в табл 1

Таблиця 1 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобів вимірювання дефектів поверхні мідного литого аноду Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонуємий метод поріг чутливості 710 plusmn пікс 1 пікс діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 до IJ пікс 0 до IJ пікс

похибка plusmn 10 plusmn 35 Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідних анодів на металургій-

ному підприємстві laquoПанком-Юнraquo із позитивним техніко-економічним ефектом 33 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття

під тиском біметалевих виливків Структурна схема АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків наведена на рис 8

Технологічний процес лиття біметалевого

виливка (до заливки алюмінію)

Температура заливки

Розрахунок управляючого

впливу

Фотографіямакрошліфа Режим

нагріву вставки

Температура поверхні вставки

Технологічний процес лиття

(заливка и охолодження біметалевого виливка)

Рисунок 8 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом

лиття під тиском біметалевих виливків

На вході засобів вимірювань в пропонованому методі знаходиться склад-ний електромагнітний потік випромінюваний від поверхні тіла що нагріваєть-ся і описуваний великою кількістю змінних На виході методу ndash єдине число За допомогою нейронної мережі Кохонена а також із врахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розробки МЗ для АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків

17ndash МЗ для вимірювання параметрів термічного стану (інтегральної темпера-

тури поверхні) сталевої вставки перед заливанням її алюмінієм ndash МЗ для оцінки зварюваності біметалевої виливка у місці зrsquoєднання сталі і

алюмінію Вимірювання температури поверхні сталевих вставок за допомогою теп-

ловізора Для первинної обробки інфрачервоного випромінювання не підходять звичайні відеокамери тому у даному випадку необхідний тепловізор В резуль-таті виходить кольорове цифрове зображення підігрітої вставки приклад якого наведено на рис 9

Рисунок 9 ndash Зображення підігрітої вставки отримане за допомогою тепловізора

Мінімальна вимірювана зміна інтенсивності випромінювання Експериме-нтально встановлено що метод розпізнає різні випромінювання що відрізня-ються середньою температурою відповідного пікселя в 001 К

Мінімальний вимірюваний поріг зрушення теплової картини без зміни ін-тенсивності Експериментально встановлено що метод розпізнає різні випро-мінювання що відрізняються в просторі на 1 піксель на матриці тепловізора що відповідає 007 К

Запропонований метод відноситься до непрямих з великою кількістю пере-творень вимірюваної величини від обrsquoєкта вимірювань до його результатів Це призводить до накопичення похибки на кожному етапі перетворень Але сума-рна максимально можлива помилка допустима (до 10 ) в цій сфері ливарного виробництва

Порівняння метрологічних характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для прототипу і запропонованого методу наведено в табл 2

Таблиця 2 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки

Характеристика Прототип (вимірювання температури в одній точці)

Пропонований метод (вимірювання інтегральної

температури) чутливість 10 plusmn 1 degС 1 plusmn 05 degС

поріг чутливості ndash по температурі 5 degС 11 degС ndash по часу 15 с 05 с діапазон показань 50 ndash 500 degС 50 ndash 500 degС

діапазон вимірювань 50 ndash 200 degС 50 ndash 200 degС

похибка plusmn 20 plusmn 8

18У пропонованому методі первинна метрологічна інформація одержувана

від тепловізора у вигляді плоского зображення піддається еліптичному перет-воренню яке зводить значення інтенсивностей кожного пікселя зображення до одного числа такий результат дозволяє оцінити рівномірність нагрівання пове-рхні

Метрологічна оцінка незварюваності компонентів біметалевого виливка Якщо з якихось причин елементи біметалу не зварюються між собою на їх ме-жі на макрошліфі поперечного розрізу чітко спостерігаються щілиноподіб-ні чорні ділянки (рис 10)

Незварюваністьсталі та алюмінію

Алюміній

Сталь

α1

Зони незварювання

α2

а б

Рисунок 10 ndash Зони незварювання на макрошліфі розрізу біметалевого виливка (а) та схема до оцінки незварювання (б)

В існуючому способі оцінку незварюваності проводили візуально за

субrsquoєктивною оцінкою довжині щілиноподібних чорних ділянок Така оцінка не відрізняється ані точністю ані чутливістю і погано вбудовується в АСУ литтям біметалевих виливків Натомість із зображення такого шліфа ступінь незварю-ваності може бути виміряна кількісно Для цього пропонується метод згідно з яким круглий слід поверхні дотику після оцифровки і обробки в циліндричних координатах перетворюється на набір кутів α1 α2 α3 на кожен з яких спира-ється відповідна пошкоджена ділянка (рис 10) В подальшому ступінь незва-рюваності Ѕн розраховується за формулою

1 2н

2

S α + α +=

π (1)

Мінімальна вимірювана зміна незварюваності Експериментально встанов-лено що метод розпізнає різні сумарні кути незварюваності що відрізняються різницею в 002 рад

Точність засобу вимірювань Запропонований метод вимірювання відно-ситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта до його результатів Сумарна максимально можлива помилка (до 10 ) цілком допустима в цій сфері ливарного виробництва Порівняння метрологіч-них характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для про-тотипу і запропонованого методу наведено в табл 3

19Таблиця 3 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонований метод

чутливість 1 plusmn 009 1 plusmn 003 поріг чутливості 03 ndash 05 рад 001 ndash 003 рад діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 ndash 1 0 ndash 1 похибка plusmn 8 plusmn 06

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям біметалевих виливків в ДП

laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo із позитивним тех-ніко-економічним ефектом

У четвертому розділі представлена підсистема МЗ laquoCASTMEASraquo в обла-сті управління ливарною формою

41 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття в землю чавунних виливків На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад лігатури та її кількість а також інтенсивність пові-тряного охолодження форми після заливки а на виході ndash герметичність вилив-ків та їхня мікроструктура

Відповідна цьому струк-турна схема АСУ технологі-чним процесом лиття чавун-них виливків наведена на рис 11

В результаті аналізу тех-нологічного процесу сфор-мульована задача розробки нового МЗ для АСУ техноло-гічним процесом лиття в пі-щані форми чавунних вилив-ків з підвищеною герме-тичністю

ndash МЗ для вимірювання герметичності металу виливка ndash МЗ для оцінки мікроструктури чавуну виливка яка підходить для вбудо-

ви в АСУ (див вище) МЗ для вимірювання герметичності металу виливка Герметичність ndash це

опір матеріалу проникненню В даний час існує декілька методик по визначен-ню герметичності чавунів В одній з них крізь чавунну пластину у вакуумний простір пропускають водень вимірюючи при цьому зміну тиску Недоліком цього методу є те що форма зразка є двоякоувігнутим диском під впливом ви-сокого тиску в робочій частині зразка виникають напруження стискування які різко спотворюють реальну герметичність чавуну Інша методика дослідження герметичності сірого чавуну заснована на продавлюванні крізь зразок рідини В якості рідини для випробувань використовують керосин

Основним недоліком цих методів є те що навіть сам факт появлення течі в

Технологічний процес лиття

чавунних виливків у піщану форму

Склад та кількість лігатури

Розрахунок управлінь-ських дій

Герметичність виливка

Інтенсивність обдування форми

Фотографія мікрошліфа

Рисунок 11 ndash Структурна схема АСУ

технологічним процесом лиття чавунних виливків в піщані форми

20ньому визначається візуально Якщо необхідно провести вимірювання то про яку точності може йти мова якщо кількість рідини що просочилася визнача-ється за допомогою гігроскопічного тампона який зважується до і після проти-рання контрольної поверхні Однак і це ndash не основний недолік Мова йде про вимірювання часу У небезпечних і особливо відповідальних випадках напри-клад просочування радіоактивних рідин саме час вимірювання може зіграти фатальну роль в управлінні системою в цілому а в цьому методі-прототипі він вочевидь високий

У пропонованому методі вимірювання ці недоліки усунені Метод фактич-но являє собою два різних варіанти які обrsquoєднує єдина нова одиниця герметич-ності laquoегraquo (Стандарт підприємства laquoОдеський ливарний завод laquoЦентролітraquo СТ ОЛЗ 030369 ndash 1997) Фізичний сенс laquoегraquo заснований на законі просочуван-ня Дарсі У кожному з двох варіантів методу одиниця герметичності ег вимірю-ється і розраховується по-різному

Перший варіант експрес-метод вимірювання герметичності У ньому на відміну від методу-прототипу поява перших ознак течі вловлюється не візуа-льно а цифровим приладом (відеокамерою) далі вимірювальний сигнал надхо-дить у компrsquoютер на параболічне перетворення яке як відомо змінює колір кожного пікселя зображення з чорного на білий якщо в місці зображення від-повідному цьому пікселю за спостережуваний проміжок часу відбулося хоча б найменша зміна яскравості (наприклад в результаті появи просочування рідини крізь метал) Деяке ускладнення засобів вимірювання (відеокамера компrsquoютер) порівняно з прототипом з лишком компенсується при використанні методу у відповідальних випадках

Оскільки у випадку вимірювання герметичності методом протікання вели-ке значення має не тільки точність такого виміру але і час який витрачається на нього провели дослідження впливу порогу чутливості методу встановлено-го користувачем на час визначення наявності течі Збільшення порогу чутливо призводить до монотонного зростання часу виявлення течі причому з деякого значення порогу візуальне виявлення виявляється більш швидким ніж за допо-могою методу що встановлює природну межу порога

Таким чином у першому варіанті нового методу вимірювальний сигнал ndash відеопотік від поверхні зразка обробка сигналу ndash параболічне перетворення ві-деопотоку в параметр W формула для визначення герметичності GІ

IP tGWω

=η

[ег] (2)

де Р ndash тиск просочування МПа ω ndash площа просочування м2 W ndash кількість ріди-ни мndash6 t ndash час с η ndash динамічна вrsquoязкість Пас

З виразу (2) випливає що герметичність ndash такий опір матеріалу проникнен-ню рідини що має вrsquoязкість η і знаходиться під тиском Р при якому за час t че-рез майданчик ω проникає W мілілітрів рідини

Один ег ndash це така герметичність при якій за 1 с крізь площу в 1 м2 про-сочується 1 м3 рідини що знаходиться під надлишковим тиском який дорі-внює 1 Па при вrsquoязкості 1 Пас

21Питому герметичність визначали як відношення герметичності GІ до квад-

рату товщини зразка δ Діапазон вимірювань для визначення факту протікання від 0 (протікання

немає) до 1 (протікання є) для вимірювання герметичності виливка від 0 до 100 eг

Похибка методу Метод вимірювання відноситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини Розрахункова сумарна мак-симально можлива похибка (до 5 ) цілком припустима у технічних вимірюван-нях Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання герметично-сти для кращого з відомих і запропонованого експрес-методу наведене в табл 4

Таблиця 4 ndash Порівняльні метрологічні характеристики методів вимірювання герметичності

Характеристика Прототип Пропонований метод

Факт протікання Герметичність Факт

протікання Герметичність

чутливість ndash 5 plusmn 1 г ndash 1 plusmn 001 eг діапазон

вимірювання 0 ndash 1 0 ndash 20 г 0 ndash 1 от 0 до 100 eг

похибка plusmn 114 plusmn 91 plusmn 25 plusmn 25 Другий варіант універсальний метод вимірювання герметичності В цьо-

му варіанті вимірювальний сигнал ndash зображення мікрошліфа зразка обробка вимірювального сигналу ndash еліптичне перетворення зображення формула для визначення герметичності GІІ

II р звгр

8G K K Ll amπ

= [ег] (3)

где Kр ndash розмірний коефіцієнт Kзв ndash коефіцієнт звивистості включень a lгр m ndash параметри які отримуються в результаті елиптичного перетворення зображен-ня мікрошліфа

Цей варіант методу є універсальним оскільки для його реалізації не потрі-бне спеціальне обладнання для laquoпродавлюванняraquo зразків Він незамінний в тих випадках коли постійний моніторинг мікроструктури сірого чавуну виливків є найважливішою умовою забезпечення мінімально допустимої герметичності останніх

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям чавунних виливків у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

42 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми Розглянута в цьому розділі АСУ відноситься до комбінованих оскільки в переліку враховуваних параметрів є не тільки технологічні але й організаційні Аналізом технологічної схеми встано-влено що на вході АСУ ndash склад піщано-смоляної формувальної суміші темпе-ратура формоутворюючої оснастки а також стан обслуговуючого персоналу а на виході ndash газопроникність інтегруючого датчика який встановлюється у фо-

22рму та інтелектуального да-тчика вбудованого в орга-нізаційну систему

Відповідна до цього структурна схема АСУ тех-нологічним процесом лиття в оболонкові форми вилив-ків з алюмінієвих сплавів наведена на рис 12 На схемі передбачені дві під-системи виробнича яка управляє параметрами тех-нології і організаційна ndash керуюча персоналом цеху В якості laquoточок вимірю-ваньraquo визначено газопрони-кність інтегруючого датчи-ка стан персоналу і фотог-рафія поверхні виливка

За допомогою нейрон-ної мережі Кохонена а та-кож з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розробили завдання створення МЗ АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в обо-лонкові форми

ndash МЗ для вимірювання інтегральної дії на стан оболонкової форми темпе-ратури та часу

ndash МЗ для оцінки організаційного стану персоналу ливарного цеху ndash МЗ для оцінки якості виливків по зовнішньому вигляду їх поверхні Метод вимірювання кількості поглиненого тепла за допомогою інтегру-

ючих датчиків При аналізі процесів що відбуваються в системі laquoвиливок ndash формаraquo час є найважливішим фактором Наприклад мало нагріти деякий обrsquoєкт до температури фізичного або хімічного перетворення необхідно при цій температурі витримати цей обrsquoєкт для завершення перетворення Це озна-чає що мало мати інформацію про максимальному температуру якої досягав обrsquoєкт необхідно також знати скільки часу тривав такий стан тобто вміти ви-мірювати деяку інтегральну характеристику температури у часі тобто фактич-но вимірювати енергію отриману обrsquoєктом в процесі нагрівання

Прототипу такого методу вимірювання в МЗ ЛВ не існує У роботі запро-поновано новий інтегральний метод вимірювання такої енергії Це дало змогу запропонувати засоби вимірювання у вигляді інтегральних датчиків минулого термічного стану перетворення чутливих елементів яких дозволяє після заве-ршення процесу судити про термічні умови в яких перебував елемент Завдяки цьому проміжні показники (температура форми і час протягом якого вона впливала) виводяться до списку вихідних показників що в свою чергу дозво-ляє відмовитися від важкої ідеї що вимірювати в формі в процесі охолодження

Виробничапідсистема

Організаційнапідсистема

Стан обслуговую-

чого персоналу

Від інтегруючого датчика

Технологічний процес лиття алюмінієвих виливків

в оболонкові форми

Склад формувальної

суміші

Розрахунок управлін-ський дій

Від інтелектуального датчика

Температура оснастки

Фотографія поверхні виливка

Розрахунок управлін-ський дій

Рисунок 12 ndash Структурна схема комбінованої АСУ технологічним процесом лиття виливків з алюмінієвих сплавів в оболонкові форми

23відливка В якості чутливого елемента засобу вимірювання в роботі служив стовпчик піщано-смоляних сумішей або стовпчик порошку легкоплавкого скла Порошки знаходяться в спеціа-льному оснащенні ndash датчику що до-зволяє з одного боку нагрівати стовп-чик усередині досліджуваного обrsquoєкта а з іншого ndash прикладати до нього механічне зусилля (рис 13)

При надходженні тепла з боку поверхні А (рис 13) стовпчик порош-ку односторонньо нагрівається при цьому його фізико-хімічний стан змі-нюється не одночасно а по мірі про-грівання від металевого дна приладу

Відомо що при торцевому нагріванні і стисканні стовпа піщано-смоляних сумішей можливе утворення двох шарів різної щільності результат ланцюж-ка фізико-хімічних процесів вихідного стиснення laquoсухоїraquo суміші і laquoпластично-гоraquo стиснення суміші в якій звrsquoязуюче ndash новолачна смола ndash знаходиться в розмrsquoякшеному від нагрівання стані Подальший нагрів за рахунок поліконден-сації смоли фіксує ці стани чутливого елемента У підсумку газопроникність елемента Г служить деякою інтегральною функцією температури і часу нагрі-вання чутливого елемента

0

Г ( )к

f T dτ⎛ ⎞

= τ τ⎜ ⎟⎝ ⎠int (4)

де τ ndash час закінчення спостерігання с Т ndash температура в контрольній точці К Метрологічна оцінка (вимірювання) якості поверхневого шару По-

поверховий шар готових виливків оцінювали в балах за двома факторами ная-вності пригару та раковин за 5-бальною шкалою для кожного фактора

Розроблене МЗ впроваджено в ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут телевізійної технікиraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

43 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття крупних сталевих виливків

Як випливає з технологічної схеми процесу лиття великих сталевих вилив-ків на вході знаходиться склад формувальної суміші і температура заливання сталі а на виході ndash фотографія поверхні виливка що свідчить про наявність і кількість пригару Крім того на проміжному етапі при формоутворенні здійс-нюється вимірювання щільності форми яке виконується неруйнівним ємнісним методом Відповідна структурна схема АСУ технологічним процесом лиття сталевих виливків в піщані форми наведена на рис 14

В результаті аналізу технологічного процесу лиття великих сталевих вили-вків за допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розроблено завдання створення нового МЗ

Oslash20

60

А

2 1 3 4 5 6 Рисунок 13 ndash Схема датчика кількості

поглиненого піщаною ливарною формою тепла 1 ndash керамічний стакан 2 ndash металеве (мідне) дно 3 ndash стовпчик

порошку чутливого елемента 4 ndash пористий металокерамічний поршень 5 ndash пружина 6 ndash упор

24ndash МЗ для вимірю-

вання щільності піщаної ливарної форми

ndash МЗ для вимірю-вання зовнішнього ви-гляду виливка яке під-ходить для вбудови в АСУ

Ємнісний метод неруйнівного вимірю-вання щільності піщаної форми Систематичний моніторинг щільності ливарних форм в цілому або окремих її ділянок ускладнений через від-сутність ефективних методів такого контролю без руйнування форми Дійсно від співвідношення густин різних ділянок форми багато в чому залежить інтен-сивність процесів тепломасообміну у останньої а отже і якості виливків На жаль коли форма виготовлена неможливо без її руйнування виміряти щільність її фрагментів що різко обмежує можливості постійного моніторингу форм на ливарному конвеєрі

Метод запропонований в даній роботі полягає у безпосередньому вимі-рюванні електричної ємності конденсатора обкладки якого є складовою части-ною оснастки в якій форма отримана Такий підхід дозволяє забезпечити стабі-льні геометричні параметри конденсатора і високу точність вимірювань

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям сталевих виливків в ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПрогресraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

У пrsquoятому розділі представлена підсистема МЗ laquoENVIRMEASraquo в області управління сферою впливу ливарного виробництва

Під сферою впливу в роботі розуміли процеси які безпосередньо не вхо-дять в даний конкретний спосіб лиття (внутрішня сфера) але тим не менш суттєво впливають на якість життя людини (зовнішня сфера) Сюди можна від-нести проблеми екології ndash якості навколишнього середовища людини ергоно-міки ndash особливостей та можливостей функціонування людини в системах лю-дина річ середа естетики ndash різного роду творів мистецтва декоративних пок-риттів тощо (велика частка творів мистецтва виконана литтям) та ін

51 Метрологічне забезпечення АСУ сферою впливу ливарного вироб-ництва Екосистема відвалів ЛВ є самовідтворюваною але відновні процеси протікають в ній повільно Це пояснюється низькою біологічною активністю відпрацьованих формувальних і стрижневих сумішей Якщо цю властивість на-дати сумішам до вивезення у відвал ще на стадії виробничого циклу то процес відновлення їх у природі можна значно прискорити З цією метою у формува-льну суміш вводили насіння різних рослин При цьому насіння не тільки сприя-

Технологічний процес виготовлення крупних сталевих виливків

Щільність форми

Техноло-гічний процес виготов-лення піщаної форми

Температура заливання

Розрахунокуправля-ючих дій

Фотографія поверхні

Склад форм суміші

Зали-вання форми рідкою сталлю

Рисунок 14 ndash Структурна схема АСУ технологічним

процесом лиття крупних сталевих виливків

25ли формуванню біологічної активності сумішей але й виступали в ролі добав-ки що підвищує податливість ливарної форми Оскільки при цьому вдається також розвrsquoязувати завдання підвищення якості виливків маємо комбіновану область АСУ ЛВ і відповідне цьому МЗ

На вході системи комбінованої АСУ ndash склад формувальної суміші із біодо-бавками конструкція ливарної форми і температура заливки металу а на вихо-ді ndash фотографії поверхні виливка і відвалів ливарних цехів томограма ливарної форми а також біологічні властивості води і насіння які побували в ливарній формі (рис 15)

ЕКОЛОГІЯ ОТОЧУЮЧОГО СЕРЕДОВИЩА

Результат елиптичного перетворення

Концентрація небезпечних компонентів

Питома площа відтворених ділянок

Результат параболічного перетворення

Склад формувальної

суміші

Розрахунокуправля-ючіх дій

Аерофотозrsquoйом-ка відвалів

Температура заливання чувуну Томограма

форми

Схожість насінняпісля вибивки

Біоаналіз фільтр вод

Фото поверхнівиливка

ЛИВАРНИЙЦЕХ

браку по горячих тріщинах

Товщина робочого

шару форми

Рисунок 15 ndash Структурна схема комбінованої АСУ

Для визначення зон ливарної форми в яких насіння виживуть або вигорять

після заливання рідкого металу розглянули розподіл температури в перерізі сирої піщано-глинистої ливарної форми

За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань було поставлено та розвrsquoязано завдання розро-бки нового метрологічного забезпечення для комбінованої АСУ

ndash МЗ для вимірювання якості поверхні виливка з його фотографії ndash МЗ для вимірювання параметрів фільтраційних вод в зоні відвалів ЛВ ndash МЗ для лабораторного вимірювання схожості насіння у ґрунті після ви-

бивки ливарної форми ndash МЗ для аерофото та відео зйомки поверхонь ливарних відвалів та вимі-

рювання параметрами покриття їх сходами насіння ndash МЗ для вимірювання структури матеріалу форми з біодобавками Останню задачу вирішували шляхом розробки методів неруйнівного вимі-

рювання які включають компrsquoютерну томографію середовища і подальшу об-робку її результатів шляхом розрахунку хаусдорфовської розмірності тобто зведення томографічного зображення до одного числа

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ якістю чавунних виливків та екологією ЛВ у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

2652 Метрологічне забезпечення АСУ естетико-художньою сферою ли-

варного виробництва АСУ процесами неметалевого і художнього лиття а та-кож нанесенням художніх покриттів представлена схемою на рис 16

На вході системи автома-тизованого замкненого управ-ління ndash склади матеріалів що використовуються і параметри технологічних процесів а на виході ndash фотографії поверхонь виливків а також механічні властивості виливків і покрит-тів Особливістю вихідних па-раметрів у цьому випадку є їх laquoнечіткістьraquo неможливість ви-мірювання з заданою точністю з-за неповторюваності худож-ніх виливків їх невідтворюва-ності від виливка до виливка

Це робить метрологічний інформаційний канал в АСУ розмитим стохастичним що вимагає для вирішення основної задачі МЗ ndash поставки в замкнений контур управління даних про поточні значення тих або інших вихідних параметрів ndash інтелектуальних методів обробки неповної і нечіткої інформації Для підтримки МЗ АСУ такими системами в роботі використовували інтелектуальні методи генетичні алгоритми та нейронні мережі

Генетичні алгоритми вирішували завдання прогнозування та оптимізації систем на основі нечітких результатів вимірювань технічної діагностики та компенсації латентних порушень в роботі складних систем багатоцільової оп-тимізації методом комплексного генетичного алгоритму та еволюційної оптимі-зації слабкозвrsquoязаних технічних систем Нейронні мережі призначалися для вбудовування в засоби вимірюваненя для АСУ технологічними процесами лит-тя і після відповідного навчання laquoзаймалисяraquo розпізнаванням прихованих за художньою оболонкою технічних образів необхідних для ефективного пошуку управлінських рішень в області ливарної технології

ВИСНОВКИ

Дисертація містить нові науково обґрунтовані результати проведених здо-

бувачем досліджень які розвrsquoязують наукову проблему розробки та удоскона-лення теоретичних основ і нових універсальних підходів до вибору систем та імплементації МЗ управління складними важкодоступними ливарними систе-мами з важковимірюваними параметрами дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірювань підвищувати якість продукції ЛВ

Художнє

та неметалеве лиття нанесення

покриттів

Матеріали

Розрахунок управляючих дій за

допомогою інтелектуальних інформаційних технологій

Мікрофото поверхні

Параметритехнології Механічні

властивості

Фотографія виливка

Рисунок 16 ndash Схема АСУ процесами неметалевого і художнього лиття

а також нанесенням художніх покриттів

271 Аналізом літературних джерел і виробничих даних встановлено що ли-

варним виробництвом (на сьогоднішній день існують понад сотні принципово різних промислових способів лиття) надзвичайно важко керувати оскільки йо-го вхідні проміжні та вихідні характеристики відносяться до важковимірюва-них швидкозмінних багатовимірних широкодіапазонних важкодоступних ві-дкладених і прихованих Все це створює проблеми МЗ ЛВ оскільки існуючі методи і засоби які призначені для цього відрізняються

bull за методами одержання первинної вимірювальної інформації запізню-ванням (великі виливки остигають в формі тривалий час) руйнівним впливом на процеси (форму виливок доводиться розрізати) побічністю (наприклад ви-мірювання температури поверхні оцінюється laquoна окоraquo за швидкістю перемі-щення по ній крапель рідини) небезпекою для життя (високі температури ви-бухонебезпечність високочастотні магнітні поля тощо)

bull за видом надання первинної вимірювальної інформації багатомірністю (великий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного вимірю-вання) нестабільністю (наприклад від виливка до виливка)

bull за методами обробки вимірювальної інформації домінуванням експерт-них оцінок (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікації за еталонами і laquoруч-ногоraquo підрахунку

bull за метрологічними характеристиками результатів вимірювань відсут-ність on-line доступу низька точність низька чутливість низька надійність ре-зультату вимірювання (вплив на результат різного роду статистичних викидів)

2 Виконана класифікація МЗ ЛВ за напрямками вхідні характеристики ndash що вимірювати навіщо вимірювати та вихідні ndash як і чим вимірювати Це дозво-лило для розвrsquoязання науково-технічної проблеми створення та імплементації ефективного МЗ системи управління ЛВ запропонувати метод інтелектуальної обробки вхідних характеристик за допомогою нейронної мережі Кохонена яка підбирає до кожного набору останніх (коду ТВ) можливі методи і засоби вимі-рювання Якщо такі є в базі даних системи їх треба придбати і застосувати якщо є тільки метод вимірювання необхідно розробити спроектувати і вигото-вити засіб що реалізує цей метод якщо й метод не існує ndash необхідна наукова робота по його створенню У будь-якому випадку необхідно виконати імпле-ментацію методів і засобів під конкретні умови технологічних процесів лиття

3 Для реалізації цього методу створена автоматизована людино-машинна система вибору МЗ ЛВ laquoFOUNDMEASraquo (laquofoundry measurementsraquo ndash ливарні ви-мірювання) та її підсистеми laquoMETALMEASraquo для області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo для області якості продукції ЛВ та laquoENVIRMEASraquo для області сфери зовнішнього впливу ЛВ що містить підсистеми вибору такого забезпечення отримання вимірювальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ вибору методу згортки таких відображень до ре-зультату вимірювання а також оцінки якості і конкурентоспроможності новос-творюваних метрологічних систем

4 Для обrsquoєктів ЛВ з метою отримання первинної метрологічної інформації (просторово-часового відображення) від laquoточок вимірюваньraquo прийнятих в робо-ті запропоновані та імплементовані фізичні методи (ємнісний індукційний та

28рентгенографічний) термічні (термопари спектроскопи laquoпряміraquo та інфрачер-воні термометри) гідравлічні (прилади для вимірювання герметичності просо-чування) біологічні (життєздатність флори і фауни) методи отримання зобра-жень та відеорядів (фото- та кінозйомка томографія теплобачення) а також ін-телектуальні методи інтегруючих датчиків і латентних інформаційних інrsquoєкцій

5 Для обrsquoєктів ЛВ з метою згортки первинної метрологічної інформації до результату вимірювання запропоновано згортка за допомогою розрахунку роз-мірностей відображення (топологічної розмірності Мінковського розмірності Хаусдорфа-Безиковича фрактальної розмірності інформаційної розмірності кореляційної розмірності) а також згортка за допомогою стискаючих відобра-жень і згортка в результат еліптичного та параболічного перетворень що до-зволило зводити великий обсяг первинної вимірювальної інформації до одного числа

6 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття мідного неперервного виливка із безкисневої катодної міді лиття в виливниці мідних анодів і лиття під тиском біметалевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірювання тем-ператури поверхні мідної катанки в русі вимірювання мікроструктури безкис-невої міді шляхом еліптичного перетворення її цифрового зображення вимірю-вання електрогальванічних якостей мідних анодів шляхом попиксельної оцінки відповідності кольору фотографії анода еталону який налаштовується за ре-зультатами спектрального аналізу металу виливка вимірювання нерівномірнос-тей у розподілі температури поверхні сталевих вставок перед заливкою алюмі-нієм за допомогою тепловізора а також вимірювання незварюваємості елемен-тів біметалу за допомогою компrsquoютерної обробки фотографій мікрошліфів в зоні зварювання сталі і алюмінію

7 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття в землю герметичних чавунних виливків лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми і лиття в землю ве-ликих сталевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірюван-ня герметичності сірого чавуну шляхом параболічного перетворення відеозйо-мки з місця протікання для експрес-вимірювання та еліптичного перетворення зображення мікрошліфа сірого чавуну для універсального вимірювання запро-понована і сертифікована на підприємстві (одеський завод laquoЦентролитraquo) нова одиниця вимірювання герметичності laquoегraquo Розроблено методи та засоби МЗ ви-мірювання за допомогою запропонованого в роботі інтегрального датчика теп-лової енергії яка поглинається піщано-смоляною формою при її виготовленні а також неруйнівного вимірювання щільності піщаної форми в процесі її вигото-влення за допомогою ємнісного датчика

8 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoENVIRMEASraquo при управлінні технологічними процесами неметалевого і художнього лиття та на-несення художніх покриттів а також при управлінні екологічним станом на-вколишнього середовища технологічними методами Розроблено методи та за-соби МЗ інтелектуального вимірювання параметрів виливків в умовах неповних та (або) нечітких даних а також вимірювання laquoзовнішніхraquo для ЛВ параметрів

29кількості шкідливих речовин повrsquoязаних з технологією лиття в повітрі водой-мах та ґрунті параметрів відновлення навколишнього середовища тощо

9 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного виливка В результаті випробувань встановлено що підсистема laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномір-ність показника якості мідного виливка в межах 16 стренг приблизно на 25

10 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo В результаті випробувань встановлено що використання під-системи laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чистоти міді на рівні не більше ніж 0001 за кожною домішкою

11 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бі-металевих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на згортках фотографій мак-рошліфів зони стику різних металів Встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo в реальному виробництві дало можливість знизити дефек-ти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

12 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в піщані форми В результаті випро-бувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

13 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболо-нкові форми В результаті випробувань встановлено що застосування підсисте-ми laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоспроможність продукції

14 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ в області оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків В результаті виробничих випробувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість де-фектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

15 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролітraquo були проведені випробування підсистеми МЗ в галузі екології ЛВ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою В результаті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прис-корити рекультивацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

1ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми Вимоги сучасного ринку підштовхують постачальни-

ків продукції ливарного виробництва (ЛВ) до застосування систем якості Впроваджуючи на підприємствах систему якості згідно з ДСТУ ISO 9001 2009 підприємець отримує і матеріальну вигоду за рахунок перерозподілу витрат скорочується та їх частка яка йшла на виявлення і виправлення дефектів В ре-зультаті ливарне підприємство стає більш laquoпрозоримraquo для менеджменту що підвищує якість управлінських рішень

З іншого боку практично всі існуючі а також нові замкнуті системи управління якими б складними вони не були побудовані за загальною простою схемою вимірюється деякий параметр (або кілька параметрів) на виході далі на підставі результатів цього вимірювання приймається деяке управлінське рі-шення яке негайно або із запізненням реалізується на вході

Як бачимо в цьому класичному ланцюжку управління на першому місці стоїть результат вимірювання Згідно з ДСТУ ISO 10012 laquoВимоги що гаран-тують якість вимірювального обладнання ndash частина 1 Система підтвердження метрологічної придатності вимірювального устаткуванняraquo якщо результат ви-мірювання виходить неякісним (неточним несвоєчасним) то будь-яке управ-ління технологічним процесом втрачає сенс

Переконливим прикладом такого процесу є ЛВ Швидкоплинність стохас-тичність нестаціонарність високоінтенсивність багатовимірність багатоекст-ремальність і багатокритеріальність основних ливарних процесів помножені на важкодоступність їхніх параметрів для вимірювання відносять ЛВ до категорії надзвичайно складних і створюють глобальні проблеми насамперед в області метрології регламентованої Законом України 11398-ВР від 11 лютого 1998 року laquoПро метрологію та метрологічну діяльністьraquo

Ці проблеми випливають насамперед з того що складність ЛВ і важкови-мірюваність його параметрів входить в протиріччя з класичною теорією авто-матичного управління (ТАУ) яка як правило в цих умовах малоефективна Насправді існуючі розділи ТАУ вимагають суворого математичного опису процесів лиття у вигляді класичних рівнянь (що можливо лише у випадку мо-делювання термодинамічних самовільних явищ) однозначного взаємовпливу змінних характеристик процесів стабільності параметрів обмеженості (краще всього ndash єдиності) керуючих впливів обмежень на збурення тощо Все це ви-суває основну вимогу до результатів вимірювань в системах управління ndash вони повинні бути з математичної точки зору простими а з метрологічного ndash зро-зумілими точними такими які можна отримати надійно швидко безпечно і без значних втрат

Натомість навіть такий простий на перший погляд вихідний параметр як laquoкількість придатних виливківraquo несподівано виявляється важковимірюваним оскільки він не може бути визначений швидко адже багато дефектів виливків можуть бути виявлені тільки при їх механічній обробці через досить тривалий час Те ж саме можна сказати про багато інших ливарних параметрів у яких на-віть саме визначення в якості laquoвимірюваного параметраraquo викликає значні сум-

2ніви Наприклад що означають такі на перший погляд зрозумілі параметри як laquoтемпература формиraquo або laquoтиск газів в ливарній форміraquo якщо ці найважливіші характеристики ливарних процесів можуть в різних точках форми відрізнятися на порядки В результаті laquoуправлінняraquo за такими даними кількість ливарного браку наразі залишається неприпустимо великою наприклад для виливків із середньовуглецевих сталей до 20 ndash 30

В цих умовах проблеми складності ЛВ природним шляхом транспонуються в проблеми метрологічного забезпечення (МЗ) адже отримуючи на вході скла-дні просторово-часові відображення обrsquoєкта вимірювань ці МЗ повинні перет-ворити їх до виду зручного для використання в управлінні У той же час тільки в одного простого зображення ndash деякої laquoкартинкиraquo за якою змушені приймати рішення технологи ndash мільйони параметрів а якщо мова йде про відеопотоки то це дуже велике число ще багаторазово зростає Зрозуміло що управляти будь-яким обrsquoєктом маючи такий laquoрезультат вимірюванняraquo надзвичайно складно Необхідно різко зменшувати розмірність вихідних даних згорнувши їх бажа-но до одного числа причому це число не може обчислюватися просто (напри-клад як середнє арифметичне) а повинно відображати весь спектр інформації що міститься в тому ж зображенні Не варто також забувати що ЛВ ndash надзви-чайно різнопланове тут і сотні різних фізико-хімічних laquoхолоднихraquo процесів ви-готовлення ливарних форм і сотні laquoгарячихraquo процесів отримання і обробки рі-дких металів і сотні різних варіантів фізичного поєднання цих підмножин і гі-дравліка металів і хімія органічних і неорганічних речовин і механіка і еколо-гія і нарешті естетика продукції лиття

В цих умовах на перше місце часто виходить проблема вибору МЗ для чис-ленних і різноманітних laquoточок вимірюванняraquo (ТВ) на карті технологічного про-цесу причому далеко не завжди можливості цього вибору обмежуються наяв-ними відомими методами і покупними засобами вимірювань ndash часто фахівцю-метрологу доводиться першим проходити весь ланцюг від наукової розробки нового методу до створення і впровадження нових засобів його реалізації в конкретних умовах реального виробництва

Тому дослідження спрямовані на розробку теоретичних основ і нових уні-версальних підходів до вибору методів та імплементації засобів МЗ управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними па-раметрами що дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірю-вань підвищувати якість продукції ЛВ є досить актуальними

Звrsquoязок роботи з науковими програмами планами темами Дисерта-ційна робота виконувалась у відповідності з науково-дослідними роботами Одеського національного політехнічного університету 26-28 laquoОптимізація технологічних процесів одержання виливків шляхом управління тепломасооб-міном в ливарній форміraquo (номер державної реєстрації 0112U002910) 86-28 laquoПі-двищення якості виливків із залізовуглецевих і кольорових сплавів за рахунок управління ливарними процесамиraquo (0114U000637) 608-24 laquoІнформаційне мо-делювання складних технічних систем для потреб проектування та управлінняraquo (0105U002185) 639-59 laquoРішення задач лазерної метрології напівпровідникових

3сполук з використанням інтелектуальної системи підтримки прийняття рішеньraquo (0109U002614) 665-145 laquoАналіз і розпізнавання зображень на базі субградієнт-них ітеративних алгоритмів у просторі вейвлет-перетворенняraquo (0109U008468) 690-46 laquoОцінка і прогнозування екологічних ризиківraquo (0113U001460) 688-62 laquoІнтеркалібрація результатів дистанційного зондування мережі метеорологіч-них радарів високої роздільностіraquo (0113U001458) 683-135 laquoТеоретичні основи побудови та методи реалізації в реальному часі динамічних математичних мо-делей зміни станів складних обrsquoєктівraquo (0114U002772) і 683-135 laquoПасивна бага-тоенергетична томографія ядерного палива з метою визначення кількісних по-казників безпеки обrsquoєктів ядерної енергетикиraquo (0113U001453)

Мета і задачі дослідження Метою роботи є створення універсальної системи вибору та імплементації

МЗ сучасного ЛВ впровадження якої дозволить суттєво підвищити ефектив-ність систем управління останнім і як наслідок ndash якість продукції ЛВ і оточу-ючого це виробництво середовища

Для досягнення цієї мети в роботі були вирішені такі головні задачі ndash виконаний аналіз методів та засобів МЗ складних технологічних процесів

із важковимірюваними параметрами зокрема виявлені особливості управління складними обrsquoєктами ЛВ і проблеми його автоматизації оцінена роль МЗ в управлінні складними технологічними процесами і встановлені недоліки існу-ючих засобів отримання і перетворення вимірювальної інформації від обrsquoєктів ЛВ та сфери його оточення сформульовані вимоги до структури та змісту ро-боти загальної системи вибору методів і створення засобів вимірювань а також імплементації їх у реальне виробництво

ndash розроблена загальна система laquoFOUNDMEASraquo (measurements in foundry) створення та імплементації МЗ управління ЛВ у вигляді трьох підсистем для трьох областей її застосування підсистема laquoMETALMEASraquo (measurements in metallurgy) в області вимірювання параметрів виливка підсистема laquoCASTMEASraquo (measurements in casting) в області вимірювання параметрів ли-варної форми і підсистема laquoENVIRMEASraquo (measurements in environment) в об-ласті вимірювання параметрів сфери впливу ЛВ естетики екології тощо яка містить підсистеми наукового вибору такого забезпечення отримання вимірю-вальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ у межах обrsquoєкта вибору методу згортки таких відображень а також оцінки якості і кон-курентоспроможності метрологічних систем

ndash в рамках розробки та імплементації підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo для замкнутих систем управління ЛВ створено методи та засоби

bull вимірювання температури поверхні мідної катанки в русі а також чисе-льного вимірювання мікроструктури міді

bull вимірювання електролітичної якості мідних литих анодів bull вимірювання нерівномірностей у розподілі температури поверхні стале-

вих вставок перед заливкою алюмінієм ndash в рамках розробки та імплементації підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo для

замкнутих систем управління ЛВ створено методи та засоби вимірювання bull герметичності сірого чавуну

4bull щільності піщаних ливарних форм bull інтегральних характеристик впливу температури і часу на стан

звrsquoязуючого оболонкових піщано-смоляних форм ndash в рамках розробки та імплементації підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo для

замкнутих систем управління ЛВ створено методи та засоби вимірювання bull структури формувальних сумішей що містять випалювані добавки bull параметрів екологічного стану оточуючого ливарні цехи середовища

концентрацій шкідливих речовин в атмосфері і відвалах параметрів рекульти-вації відвалів

ndash виконані практичні випробування результатів досліджень на шести підп-риємствах різноманітних галузей машинобудування з позитивним технічним екологічним і економічним ефектами

Обrsquoєктом дослідження є процеси вимірювання в контурах управління складними технологіями та обладнанням ЛВ при різних фізичних мето-дах одержання а також при різних формах подання та різних методах перетво-рення первинної вимірювальної інформації

Предметом дослідження є методи і засоби вимірювання важковимірюва-них параметрів ЛВ шляхом отримання і обробки просторово-часових відобра-жень від предметів праці результати яких необхідні і достатні для їх викорис-тання в МЗ управління ЛВ

Методи дослідження При побудові загальної системи та окремих підсис-тем вибору методів і створення засобів вимірювань а також імплементації їх у реальне виробництво використовували математичний апарат інтелектуального класифікатора ndash штучної нейронної мережі Кохонена При розробці теоретич-них основ побудови системи МЗ управління складними обrsquoєктами ЛВ з важко-вимірюваними параметрами використовували математичні методи теорії вимі-рювань теорії тепломасообміну теорії автоматичного управління При розроб-ці методів отримання первинної інформації у вигляді просторово-часових відо-бражень від обrsquoєктів вимірювань використовували методи руйнуючого (перері-зи мікро і макро шліфи тощо) і неруйнівного (томографія теплобачення фото-і кінозйомка аерофотозйомка) отримання зображень методи отримання збері-гання та обробки великого обrsquoєму даних в банках даних тощо При розробці методів стиснення первинної інформації використовували методи еліптичного та параболічного перетворень зображень і відеопотоків а також фрактальні ме-тоди стискаючих відображень методи дробових хаусдорфовських розмірнос-тей При розробці методів обробки нечіткої та стохастичної первинної вимірю-вальної інформації використовували теорію штучних нейронних мереж Кохо-нена мереж прямого поширення а також еволюційні методи генетичних алго-ритмів При дослідженні характеристик засобів МЗ (похибка точність збіж-ність результатів відтворюваність тощо) використовували оригінальні експе-риментальні методики та установки а також діюче в ливарних цехах шес-ти підприємств технологічне обладнання та засоби вимірювань

Наукова новизна одержаних результатів Наукова новизна одержаних результатів дисертаційної роботи полягає в створенні теоретичних основ вибо-ру та імплементації а також розробки методів та засобів МЗ процесу вимірю-

5вання параметрів складних ливарних систем в управлінні різноманітними лива-рними технологіями Отримані наступні основні наукові результати

1 Висунуто і підтверджено наукове положення про те що bull з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути інтерпретований як

складний шляхом нарощування кількості параметрів що враховуються при по-будові моделюючого відображення за рахунок більш глибокої дискретизації обrsquoєкта на підрівні та елементи

bull з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений на мікро макро або мета рівнях в залежності від мети і завдань вимірювань для автома-тизованого управління

bull будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений у вигляді пристрою спо-собу або речовини в залежності від виду функціонального призначення МЗ ли-варної технології

2 Вперше виконана класифікація обrsquoєктів ЛВ з точки зору їх МЗ за облас-тями видами рівнями дискретизації підсистемами характеристиками інтенси-вності процесу мети і laquoзрізуraquo (стадії) вимірювань що дозволило запропонувати метод автоматизованого вибору комплексу МЗ для кожного класу на основі ін-телектуального класифікатора у вигляді комплексованої нейронної мережі laquoме-режа прямого поширення ndash мережа Кохоненаraquo

3 Отримав подальший розвиток метод вимірювання температури рухомої металевої поверхні який полягає у використанні для цієї мети ковзної термопа-ри що дозволило застосувати його в управлінні твердінням неперервних мід-них виливків в багатострумковому водоохолоджуваному кристалізаторі

4 Отримав подальший розвиток метод вимірювання мікроструктури мід-них сплавів який полягає у застосуванні до цифрових зображень відповідних мікроструктур еліптичного перетворення що дозволило в on-line режимі зводи-ти різноманіття двовимірного цифрового кольорового зображення до результа-ту вимірювання у вигляді числа яке легко вбудовується в систему управління технологічними процесами ЛВ

5 Вперше запропоновано метод вимірювання електролітичної якості литих мідних анодів який полягає в розпізнаванні кожного пікселя цифрового зобра-ження поверхні мідного анода шляхом порівняння його RGB-розкладання за паралелепіпедом якості поточної плавки а також метод визначення RGB-координат паралелепіпеда якості шляхом попереднього отримання і обробки спектрограми металу що дозволило організувати неруйнівний он-лайн конт-роль параметрів якості процесу отримання надчистої електролітичної міді

6 Отримав подальший розвиток метод вимірювання нерівномірності тем-ператури поверхні сталевої вставки в біметалічний виливок перед заливкою алюмінієм який полягає в застосуванні для цього тепловізора з подальшим елі-птичним перетворенням отриманого цифрового зображення що дозволило здійснювати управління технологією біметалевого лиття на ранній проміжній стадії процесу

7 Отримав подальший розвиток метод вимірювання ступеня зварюваності елементів біметалевого виливка який полягає в застосуванні для цієї мети циф-рової фотографії перерізу зони зварюваності з подальшою її обробкою в цилін-

6дричних координатах що дозволило використовувати отриманий результат ви-мірювання для управління технологічним процесом біметалевого лиття

8 Вперше запропоновано універсальний метод вимірювання герметичності виливків з сірого чавуну шляхом еліптичного перетворення вимірювального сигналу від виливка ndash зображення металографічного мікрошліфа ndash з подальшим перерахунком результату такого перетворення на запропоновану в роботі нову одиницю вимірювання опору матеріалу просочуванню (герметичності) laquoегraquo що дозволило значно підвищити точність вимірювання

9 Вперше запропоновано експрес-метод вимірювання герметичності вили-вків із сірого чавуну шляхом продавлювання крізь його тіло контрольної ріди-ни який полягає у відеофіксації моменту початку протікання та параболічної обробці відеопотоку від поверхні зразка з наступним перерахунком на нову одиницю вимірювання опору матеріалу просочуванню (герметичності) laquoегraquo що дозволило значно підвищити точність вимірювання і знизити час що проходить від моменту початку протікання до моменту його виявлення та отримання ре-зультату вимірювання

10 Отримав подальший розвиток метод вимірювання приросту теплової енергії в піщано-смоляній ливарній формі який полягає в застосуванні для цьо-го інтегрального датчика теплової енергії у вигляді ділянки ливарної форми з того ж матеріалу яка змінює свою газопроникність в залежності від інтенсив-ності і тривалості нагрівання що дозволило запропонувати засоби для неруйні-вного для ливарної форми вимірювання результат якого використовується в управлінні процесами лиття

11 Отримав подальший розвиток метод вимірювання щільності гетероген-ного формувального матеріалу який полягає у визначенні ємності локального конденсатора який представляє собою фрагмент ливарної оснастки обкладки між якими заповнені цим матеріалом що дозволило вимірювати щільність ді-лянок форми у важкодоступних місцях без її руйнування і використовувати ре-зультати вимірювання в управлінні процесами лиття

12 Отримав подальший розвиток метод неруйнівного вимірювання пара-метрів структури ливарної форми з органічними добавками що полягає у вико-ристанні для цього рентгенівської компrsquoютерної томографії з подальшим пара-болічним перетворенням результатів останньої що дозволило отримувати точні дані про переміщення компонентів форми при заповненні оснастки і викорис-товувати ці дані на етапі проектування комбінованих ливарних технологій

Практичне значення одержаних результатів Підтверджена практична можливість адекватного за швидкодією точністю та достатністю використання нових методів і моделей для ефективного вимірювання проміжних і вихідних параметрів в підсистемах управління ЛВ

Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації МЗ управління ЛВ та її підсистеми laquoMETALMEASraquo laquoCASTMEASraquo і laquoENVIRMEASraquo Системи МЗ управління технологічними процесами виготов-лення виливків що базуються на отриманих у дисертації моделях і методах пройшли наступні виробничі випробування

1 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-

7скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo при управ-лінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного ви-ливка із безкисневої катодної міді В результаті випробувань встановлено що підсистема МЗ laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномірність показника якості мідного виливка (структура пористість) в межах 16 стренг на 25

2 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo яка базується на зго-ртках відображень у вигляді спектра отриманого на приладі для спектрального аналізу при управлінні рафінуванням міді В результаті випробувань встанов-лено що використання підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чис-тоти міді у виливках на рівні не більше ніж 0001 з кожної домішки

3 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бімета-левих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на тепловізійному досліджен-ні температури поверхні сталевої вставки перед заливкою алюмінієм і згортках фотографій макрошліфів зони стику різних металів В якості обrsquoєкта випробу-вання використовували технологічний процес лиття біметалевих сталь-алюмінієвих виливків laquoсекція радіатораraquo під тиском в металеві форми Встано-влено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo дало можливість зни-зити дефекти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

4 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo при управлінні техно-логічним процесом лиття в піщані форми з метою підвищення герметичності чавунних виливків для теплообмінного обладнання laquoтруба ребристаraquo В резуль-таті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

5 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболонкові форми виливків laquoблок крісельний електроннийraquo і laquoкорпус пульта управління фіксації дверей в пілот-ську кабіну екіпажуraquo В результаті випробувань встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоздатність авіа-ційної продукції що містить згадані виливки

6 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquoraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків laquoбара-банraquo в піщані форми В результаті виробничих випробувань встановлено що використання розробленої підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість дефектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

7 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою при виготовленні чавунних виливків laquoрешіткаraquo методом лиття в піщано-глинисті форми з біодобавками В результа-ті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo

8дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прискорити рекульти-вацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

Сумарний річний економічний ефект від реалізації розробок на всіх пере-рахованих підприємствах склав близько 200000 грн (у цінах 2013 р)

Запропоновані методи а також алгоритми і програми розроблені для їх-ньої реалізації впроваджені в навчальний процес в Одеському національному політехнічному університеті і використовуються в навчальних дисциплі-нах курсовому проектуванні а також при керівництві аспірантами та диплом-ними роботами магістрів

Особистий внесок здобувача полягає в удосконаленні існуючих і розробці нових теоретичних моделей а також математичних фізичних та технологічних методів вибору і створення систем вимірювань для забезпечення автоматизова-ного управління складними процесами та обладнанням в ливарному виробниц-тві з важковимірюваними параметрами

Дисертантом створено теоретичні основи інтелектуального методу підт-римки прийняття рішення при виборі МЗ для управління підсистемами ЛВ [1] моделі динамічних підсистем ЛВ [2 49 51 70] методи імплементації метроло-гічних рішень в ЛВ [18 22 23] основи метрологічної підтримки управлін-ня технологічними процесами неперервного багатострумкового мідного лиття [3 16 17 19 21 41 ndash 45 47 48 50] моделі виникнення графітових пор в сірих чавунах [7 ndash 10 38 40] засоби складних технічних [26 28 31 52 55 61 62 63] і організаційних [27 54] вимірювань в технологях ЛВ методи неруйнівних ви-мірювань параметрів обrsquoєктів ЛВ [32 57 58 59] методи одержання просторо-во-часових відображень від обrsquoєктів вимірювань та використання таких відо-бражень в якості вимірювань в системах управління [69 71 72] методи вимі-рювання параметрів ливарних матеріалів [6 56 66 67] наприклад за допомо-гою компrsquoютерних томограм [4] і тепловізорів [64] моделі управління екологі-чною безпекою ЛВ та методи вимірювання необхідних параметрів [11 14 15 29 30 33 35 36 46 73] методи інтелектуальної обробки метрологічної інфор-мації при перетворенні нечітких стохастичних даних від обrsquoєкта вимірювання в управлінні литтям неметалевих та художніх виробів [5 12 20 34 37 39 60 65] нечіткі параметри технологічних процесів нанесення покриттів і метроло-гічні методи їх оцінки [13 24 25 53 68]

Автор брав участь у виробничих випробуваннях результатів досліджень на шести підприємствах та оцінці їх техніко-економічної ефективності

Апробація результатів дисертації Матеріали дисертації доповідалися і обговорювалися на IV VII XI XV ХХІ ХХІІ семінарах laquoМоделювання в при-кладних наукових дослідженняхraquo (Одеса 1997 2000 2004 2008 2013 2014) Міжнародних конференціях laquoШляхи підвищення якості та екологічності ливар-них процесівraquo (Одеса 1998 2002) Міжнародній науково-практичній конферен-ції laquoЕкологія річкових басейнівraquo (Володимир 1999) IV VII ndash IX Міжнародних науково-технічних конференціях laquoПідвищення якості і економічності ливарних процесівraquo (Одеса 2000 2003 ndash 2005) IX міжнародній науково-технічній конфе-ренції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo (Запоріжжя 2000) ІІ Міжнародній науково-практичній конференції laquoДинаміка наукових дослі-

9джень ndash 2003raquo (Дніпропетровськ 2003) Науково-технічній конференції laquoНові та нетрадиційні технології в ресурсо- та енергозбереженніraquo (Одеса 2004) 39-й науковій конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інфор-маційні технології та телекомунікаційні мережіraquo (Одеса 2004) Міжнародних науково-практичних конференціях laquoІнформаційні технології і інформаційна безпека в науці техніці та освіті laquoІНФОТЕХ-2011raquo і laquoІНФОТЕХ-2013raquoraquo (Сева-стополь 2011 2013) Міжнародній науково-практичній конференції-виставці laquoЛВ технології матеріали обладнання економіка та екологіяraquo (Київ 2011) X всеукраїнській науково-технічній конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo (Одеса 2011) VIII Міжнародній науково-практичній конференції laquoЛитво ndash 2012raquo (Запоріжжя 2012) ХІІІ Міжнародній науково-технічній конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo (За-поріжжя 2012) Міжнародній науково-технічній конференції laquoАвтоматизація проблеми ідеї рішенняraquo (Севастополь 2012) IV Міжнародній науково-технічній конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo (Ки-їв 2012) Міжнародній науково-практичній конференції laquoЛиття Металур-гія 2013raquo (Запоріжжя 2013) Міжнародній конференції з автоматичного управ-ління присвяченій 100-річчю з дня народження академіка О Р Івахненка laquoАв-томатика ndash 2013raquo (Миколаїв 2013) Міжнародній українсько-японської конфе-ренції з питань науково-промислового співробітництва (Одеса 2013) Міжна-родній науково-технічній конференції молодих вчених аспірантів і студентів laquoСучасні технології проектування керуючих і мехатронних системraquo (Севасто-поль 2013) а також на розширеному засіданні наукового семінару кафедри ме-талорізальних верстатів метрології та сертифікації Одеського національного політехнічного університету (Одеса 2015)

Публікації Результати дисертації викладені в 73 наукових публікаціях у тому числі 28 статтях у журналах зі спеціального переліку МОН України (з них 1 ndash у міжнародному виданні 6 входять до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus Worldcat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY) 4 ndash у збірниках наукових робіт які не входять до спе-ціального переліку МОН України а також 41 ndash в матеріалах конференцій і се-мінарів

Структура дисертації Дисертація складається із вступу пrsquoяти розділів трьох додатків Загальний обrsquoєм дисертації ndash 430 стор з них додатків ndash 101 стор Дисертація містить 121 рисунок 37 таблиць та посилання на 387 нау-кових джерел

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступi наведена загальна характеристика роботи яка підкреслює її акту-

альність відповідність державним науковим програмам чинним вимогам нау-кову новизну та практичне значення визначені обrsquoєкт та предмет дослідження сформульовані його мета та задачі

У першому розділі проаналізовано методи та засоби МЗ управління склад-ними технологічними процесами лиття зокрема особливості МЗ управління

10складними процесами ЛВ специфіку параметрів областей ЛВ як обrsquoєктів вимірювання а також проблеми вибо-ру та імплементації МЗ для окремих галузей ЛВ

Аналіз структури найбільш розпо-всюджених способів лиття дозволяє виділити області застосування МЗ в ЛВ та головні цілі управління проце-сами в межах цих областей які потре-бують постійного моніторингу а от-же і постійного вимірювання їхніх параметрів (рис 1)

До цих областей віднесені ndash вимірювання у виливку мета ndash

отримання якісного металу і в підсум-ку придатного виливка приклади неперервне лиття мідних злитків лит-тя в кокіль мідних анодів лиття біметалевих виливків тощо

ndash вимірювання у ливарній формі мета ndash отримання якісного та недорогого виливка приклади лиття в піщані форми сталевих та чавунних виливків лиття в оболонкові форми алюмінієвих виливків тощо

ndash вимірювання у сфері зовнішнього впливу ЛВ мета ndash забезпечення якості життя заснованої на естетиці промислового та художнього литва та екологічній безпеці ЛВ приклади неметалеве та художнє лиття художні нанопокриття на виливках а також екологія навколишніх для ЛВ атмосфери біосфери та грунту

У другому розділі представлена система laquoFOUNDMEASraquo створення та ім-плементації МЗ АСУ ЛВ З точки зору МЗ серед різних характеристик ливар-них процесів найбільший інтерес представляють такі їхні параметри які необ-хідні та достатні для вирішення завдань управління і які можуть бути отримані в результаті вимірювання ЛВ з погляду МЗ АСУ являє собою поле екстрема-льних станів матеріалів і обладнання з трудновимірюваними параметрами тому перший етап створення МЗ ndash вибір МЗ для конкретних параметрів ЛВ ndash є вкрай складною задачею для її laquoручногоraquo розвrsquoязання

В роботі кожний вибір МЗ для конкретних параметрів ЛВ починається з аналізу технологічної схеми процесу лиття яка отримується із технічного за-вдання на розробку МЗ Далі в системі laquoFOUNDMEASraquo будуються структурні схеми АСУ відповідними технологіями (приклад на рис 2) які визначають пе-релік та метрологічний зміст таких точок

Чим точніше будуть охарактеризовані ТВ тим точніше виявляться резуль-тати останніх і відповідно вище ефективність АСУ і якість виливків

Далі в роботі виконано окрему класифікацію головних атрибутів ЛВ вра-ховуваних при виборі МЗ

Рівень складності ЛВ був класифікований за такими ознаками ndash з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути інтерпретований як

Область ІІІ Вимірювання у сфері дії ЛВ

Область ІІ Вимірювання в формі

Комплексна область Вимірювання у виливку

та сфері дії ЛВ

Покращення

екології

Підвищ

ення естетичності

Підвищення

якості

Зниження

собівартості Область І Вимірю-вання у виливку

Рисунок 1 ndash Області застосування МЗ

в ливарному виробництві та цілі управління

11складний шляхом нарощування кількості параметрів що врахо-вуються при побудові моделю-ючого відображення за раху-нок більш глибокої дискретиза-ції обrsquoєкта на підрівні та еле-менти

ndash з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений на мікро макро або мета рівнях в залежності від мети і завдань вимірювань для автоматизованого управ-ління

ndash будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений у вигляді пристрою спо-собу або речовини в залежності від виду функціонального призначення МЗ ли-варної технології

Проблеми МЗ ЛВ які випливають з його технологічних особливостей були класифіковані за такими ознаками

ndash мета вимірювань попередній експеримент поточна діагностика безпо-середньо управління

ndash етап (період) технологічного процесу на якому проводиться вимірюван-ня вхідні параметри проміжні параметри вихідні параметри

Метрологічні характеристики процесів керованих в ЛВ були класифіко-вані за такими ознаками

ndash швидкоплинні процеси ndash проблемні з точки зору on-line вимірювання їх-ніх параметрів для цілей управління

ndash високоінтенсивні процеси ndash проблемні з точки зору величини діапазонів вимірювань їхніх параметрів

ndash багатопараметричні процеси ndash проблемні з точки зору ефективного ви-користання усіх виміряних параметрів в системі управління

ndash багатоекстремальні процеси ndash проблемні з точки зору кількості та якості вимірювань що забезпечують необхідну і достаточну інформацію для задач ба-гатоекстремальної оптимізації

ndash багатокритеріальні процеси ndash проблемні з точки зору кількості та якості вимірювань які забезпечують необхідну і достаточну інформацію для задач ба-гатокритеріальної оптимізації

ndash процеси які самоорганізуються ndash проблемні з точки зору вимірювання внутрішніх динамічних характеристик

Проблеми МЗ ЛВ які випливають з його метрологічних особливостей були класифіковані за такими ознаками

ndash за методами отримання первинної вимірювальної інформації методи із запізнюванням (великі виливки остигають у формі тривалий час) руйнівні ме-тоди (форму або виливок при вимірюванні доводиться розрізати) непрямі ме-тоди (наприклад вимірювання температури поверхні по оцінюваній laquoна окоraquo

Хімічний склад

катоду

Хімічний склад

розплаву

Технологічний процес лиття у виливниці мідних анодів

Розрахунок управляючих

впливів

Хімічний склад анода

Фото поверхні анода

Електрол

із

Рисунок 2 ndash Приклад структурної схеми АСУ технологічним процесом лиття у виливниці

мідних анодів із зазначенням точок вимірювань

12швидкості переміщення по ній крапель рідини) небезпечні для життя методи (високі температури вибухонебезпечність високочастотні магнітні поля)

ndash по вигляду первинної вимірювальної інформації багатовимірність (вели-кий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного виміру) не-стабільність (наприклад від виливка до виливка)

ndash за методами обробки вимірювальної інформації експертні оцінки (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікація за еталоном laquoручнийraquo підрахунок

ndash за метрологічними характеристикам результатів вимірювань відсутність on-line доступу точність чутливість робастність результату (вплив на резуль-тат дослідження різного роду статистичних викидів)

За кожним класом в кожному з перерахованих атрибутів в базі даних за-кріплені цифрові коди які при обrsquoєднанні в результаті комплексного аналізу того або іншого техпроцесу ЛВ та мети і форми його метрологічного монітори-нгу перетворюються на кодове слово ndash число за допомогою якого нейронна мережа системи laquoFOUNDMEASraquo пропонує в якості підтримки прийняття рі-шення найкращі методи та засоби вимірювань а також можливі напрямки їх-нього впровадження в ЛВ

Формою представлення таких пропозицій є методи отримання і згортки просторово-часових відображень одержуваних від ТВ які обрані нейронною мережею Кохонена із тих що є в базі даних системи Якщо в базі даних не зна-ходиться прийнятного метода або засобів то система сповіщає про це користу-вача який повинен надалі розробляти нові методи та засоби під конкретну ТВ та вимоги до неї

Методи отримання і згортки просторово-часових відображень одер-жуваних від ТВ Відкритий перелік методів отримання просторово-часових ві-дображень одержуваних від ТВ в обrsquoєкті вимірювання ndash це перш за все фізи-чні методи томографії морфологічної чутливості ємнісний вбудованих дат-чиків а також інтелектуальні методи генетичного алгоритму інтелектуального моніторингу інтелектуальних інrsquoєкцій та інші Відкритий перелік методів згор-тки просторово-часових відображень ndash це згортка за допомогою розрахунку ро-змірності відображення згортка за допомогою стискуючих відображень а та-кож згортка в результат еліптичного або параболічного перетворень

В автоматизованій людино-машинній системі laquoFOUNDMEASraquo передбаче-на також підсистема імплементації вибраного методу вимірювань тобто про-грамної і апаратної реалізації вибраного методу в заданій технології Мета ndash за-безпечення якості та конкурентоспроможності МЗ

Загальна схема системи laquoFOUNDMEASraquo вибору МЗ технологічних проце-сів лиття представлена на рис 3

У третьому розділі описана підсистема метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в галузі управління властивостями виливка

31 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом непере-рвного лиття мідної катанки У цьому процесі виливок виходить в одну тех-нологічну операцію при витягуванні стренги з розплаву через систему laquoграфі-товий кристалізатор ndash первинний охолоджувач ndash вторинний охолоджувачraquo ви-тягуючої машині неперервного лиття (рис 4)

13В результаті аналізу технологічного процесу неперервного лиття мідної ка-

танки визначені ТВ на структурній схемі АСУ (рис 5) і сформульований laquoКом-плекс вимог до МЗ АСУraquo обробка якого з допомогою нейронної мережі Кохо-нена дозволила поставити завдання створення МЗ

ndash розробити нове МЗ для вимірювання температури поверхні стренг ndash розробити нове МЗ для оцінки мікроструктури мідного сплаву яке під-

ходить для вбудовування в АСУ

Точка вимірювання 2 Відображення ndash фотографія

мікрошліфа Обробка ndash програма розрахунку

середнього розміру зерна

1 ПОЧАТКОВІ ДАНІ схема технологічного процесу вимоги до виливка

2 АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ

Результат 1 перелік вимірюваних параметрів

Результат 2 схема управління технологічним процесом з laquoточками вимірюваньraquo

3 КОДУВАННЯ Результати метрологічні коди

laquoточок вимірюваньraquo

Код точки 1 2 1 135 1 1 2

Код точки 2 2 1 135 1 1 2

4 ВИБІР МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ (ДЛЯ ТОЧОК 1 І 2) Результат 1 Метод отримання відображення

Результат 2 Метод обробки проміжної інформації (відображення)

Результат 3 Спосіб імплементації методів відображення та обробки

ОСНОВНІ ЕТАПИ

КЛАСИФІКАЦІЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ОБrsquoЄКТА

ВИМІРЮВАННЯ

По обrsquoєкту

По процесу

По вимірюванню

ПІДГОТОВЧІ ЕТАПИ

КЛАСИФІКАЦІЯ МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

НАВЧАННЯ НЕЙРОННОЇ МЕРЕЖІ КОХОНЕНА

Точка вимірювання 1 Відображення ndash від екрану тепловізора Обробка ndash

параболічне перетворення

ПРИКЛАД ПРОПОНОВАНОГО РІШЕННЯ

НАВЧЕНА НЕЙРОННАМЕРЕЖА КОХОНЕНА

Слой Кохонена

bull bull

Распределительный слой

laquoМертвыйraquo нейрон

Диагноз 1 Диагноз К Метод для 1 точки Метод для 2 точки

Мертвий нейрон

Шар Кохонена

Розподільчий шар

Рисунок 3 ndash Загальна схема системи вибору та імплементації

МЗ laquoFOUNDMEASraquo для технологічних процесів лиття

14Переливний жолоб від плавильної печі

Раздаточная печь

Індуктор

Перегородка

Вісь Х ливарної машини (перед площиною розріза)

Вісь Y ливарноїмашини

Кристалізатор із охолоджувателем

Стренга катанки

До витягаючого пристрою

y16 y15 y14 y13 y12 y11 y10

y9

x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8

Покривний флюс

Канал

asymp

Температура

поверхні стренг

Мікрострук-тура металу

Технологічний процес

неперервного лиття мідної

катанки

Регулятор витрати води

Режим витягування

Температура розплава

Розрахунок управляючих

впливів

Рисунок 4 ndash Конструктивна схема багатострумкової установки для

лиття мідної катанки

Рисунок 5 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом неперервного

лиття мідної катанки (для одного струмка)

Вимірювання температури поверхні стренг за допомогою паразитної термо-пари Для вимірювання температури по-верхні яка рухається із відносно великою швидкістю стренги була розроблена (Зонд для вимірювання температури поверхні тіла ГО Оборський БА Моргун ЮБ Моргун ІВ Прокопович ndash Патент Укра-їни на корисну модель Заявка u201506612 пріоритет від 060715) па-разитна термопара без спаю коли laquoпара-зитraquo не здійснює впливу на показники прибору в цілому (рис 6) Оскільки тер-

мопарні дроти не спаяні між собою як у звичайної термопари на місці їхнього контакту зі стренгою утворюються дві laquoпаразитніraquo термопари хромельстренга і стренгаалюмель

Якщо припустити що температури стренги в точках контактів практично рівні обидві паразитні термопари компенсують ЕРС повrsquoязані зі стренгою і можуть вимірюватися як одна при цьому контакт таких laquoокремихraquo термопар зі

стренгою значно кращій ніж у спаю термопари хромельалюмель зі стренгою

Недоліки існуючого масивного зон-да полягають в тому що конструкція чу-тливого елемента має істотну інерцій-ність за температурою та паразитне ви-промінювання тепла в навколишнє сере-довище

В пропонованому зонді (рис 7) зниження похибки вимірювання досяга-ється тим що в зонді присутні термоеле-ктроди 1 і 2 виконані у вигляді компен-

V=3

03

5 м

с

Термоелектрод А

Термоелектрод В

Пружне притискування

empty 816

Рисунок 6 ndash Схема laquoпаразитноїraquo термопари

Рисунок 7 ndash Температурний зонд

для пропонуємого методу вимірювання температури

рухомих поверхонь

15саційних спіралей Ці термоелектроди створюють термопару закріплену в ізо-льованому сердечнику 3 в стакані 4 Виводи 6 7 закріплені в кришці 5 Робочий кінець термопари 8 не має спаю а термоелектроди вільно контактують з повер-хнею тіла температура якого вимірюється

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідної катанки в ПуАТ laquoОде-ський завод laquoОдескабельraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

32 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад розплаву а на проміжному виході ndash хімічний склад анода а також фотог-рафії його поверхні до і після електролізу Остаточний вихід технологічного процесу ndash хімічний склад мідного катода (мета управління)

На структурній схемі АСУ (рис 2) виділені laquoточки вимірюваньraquo ndash ті реа-льні laquoфізичніraquo місця на устаткуванні що здійснює техпроцес або на предмет праці (в даному випадку це мідний анод ndash проміжний результат загального ли-варно-гальванічного технологічного процесу отримання чистої катодної міді) За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управ-ління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розроблення МЗ для АСУ тех-нологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

ndash МЗ для визначення хімічного складу мідного сплаву методом спектраль-ного аналізу

ndash МЗ для оцінки відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода

Метод вимірювання хімічного складу анода Хімічний склад мідного анода вимірювали laquoстандартнимraquo методом спектрального аналізу

Метод вимірювання відносної площі дефектів Під час виготовлення анода на його поверхні можуть формуватися ділянки які не беруть участь в електро-лізі при подальшому виготовленні катода (laquoбитіraquo ділянки) із-за наявності на поверхні непровідних матеріалів попадання на поверхню анода фарби від по-верхні виливниці утворення оксидів тощо Раніше відносну площу laquoбитихraquo ді-лянок анодів визначали візуально порівнюючи безпосередньо поверхню анода з таблицями балів наявності перерахованих дефектів Недоліки такого визна-чення очевидні низька точність через похибки дискретизації всіх можливих ва-ріантів поверхні на бали а також низька точність і субrsquoєктивізм при віднесенні тієї чи іншої laquoспоглядаємоїraquo поверхні до того чи іншого балу

Пропонований метод позбавлений цих недоліків оскільки вимірювання здійснюється автоматично з неперервним виходом Вимірювання відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода в пропонованому методі здійснюється шляхом компrsquoютерної обробки кольорової цифрової фотографії поверхні Експериментально в загальній зоні RGB-розкладання виділяється де-яка зона відповідна бездефектній поверхні ndash деякий laquoпаралелепіпед якостіraquo попадання в який свідчить про те що на поверхні анода в точці що відповідає даному пікселю дефектів немає Далі RGB-розкладання кожного пікселя що міститься у вихідних даних піддається компrsquoютерній обробці результат якої ndash одне число Fвідн і є результатом вимірювання

16Діапазон вимірювань пропонованого методу становить від 0 до 100 laquoби-

тоїraquo поверхні Діапазон показань пропонованого методу становить 0 ndash 1 за шкалою якості

поверхні анода Похибка методу Запропонований метод вимірювання відноситься до не-

прямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта ви-мірювань до його результатів Це призводить до можливого накопичення похи-бки вимірювання на кожному етапі перетворень Встановлено що сумарна мак-симально можлива похибка цілком допустима в машинобудуванні виробництві Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання дефектів повер-хні мідного аноду для прототипу і пропонованого методу наведено в табл 1

Таблиця 1 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобів вимірювання дефектів поверхні мідного литого аноду Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонуємий метод поріг чутливості 710 plusmn пікс 1 пікс діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 до IJ пікс 0 до IJ пікс

похибка plusmn 10 plusmn 35 Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідних анодів на металургій-

ному підприємстві laquoПанком-Юнraquo із позитивним техніко-економічним ефектом 33 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття

під тиском біметалевих виливків Структурна схема АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків наведена на рис 8

Технологічний процес лиття біметалевого

виливка (до заливки алюмінію)

Температура заливки

Розрахунок управляючого

впливу

Фотографіямакрошліфа Режим

нагріву вставки

Температура поверхні вставки

Технологічний процес лиття

(заливка и охолодження біметалевого виливка)

Рисунок 8 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом

лиття під тиском біметалевих виливків

На вході засобів вимірювань в пропонованому методі знаходиться склад-ний електромагнітний потік випромінюваний від поверхні тіла що нагріваєть-ся і описуваний великою кількістю змінних На виході методу ndash єдине число За допомогою нейронної мережі Кохонена а також із врахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розробки МЗ для АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків

17ndash МЗ для вимірювання параметрів термічного стану (інтегральної темпера-

тури поверхні) сталевої вставки перед заливанням її алюмінієм ndash МЗ для оцінки зварюваності біметалевої виливка у місці зrsquoєднання сталі і

алюмінію Вимірювання температури поверхні сталевих вставок за допомогою теп-

ловізора Для первинної обробки інфрачервоного випромінювання не підходять звичайні відеокамери тому у даному випадку необхідний тепловізор В резуль-таті виходить кольорове цифрове зображення підігрітої вставки приклад якого наведено на рис 9

Рисунок 9 ndash Зображення підігрітої вставки отримане за допомогою тепловізора

Мінімальна вимірювана зміна інтенсивності випромінювання Експериме-нтально встановлено що метод розпізнає різні випромінювання що відрізня-ються середньою температурою відповідного пікселя в 001 К

Мінімальний вимірюваний поріг зрушення теплової картини без зміни ін-тенсивності Експериментально встановлено що метод розпізнає різні випро-мінювання що відрізняються в просторі на 1 піксель на матриці тепловізора що відповідає 007 К

Запропонований метод відноситься до непрямих з великою кількістю пере-творень вимірюваної величини від обrsquoєкта вимірювань до його результатів Це призводить до накопичення похибки на кожному етапі перетворень Але сума-рна максимально можлива помилка допустима (до 10 ) в цій сфері ливарного виробництва

Порівняння метрологічних характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для прототипу і запропонованого методу наведено в табл 2

Таблиця 2 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки

Характеристика Прототип (вимірювання температури в одній точці)

Пропонований метод (вимірювання інтегральної

температури) чутливість 10 plusmn 1 degС 1 plusmn 05 degС

поріг чутливості ndash по температурі 5 degС 11 degС ndash по часу 15 с 05 с діапазон показань 50 ndash 500 degС 50 ndash 500 degС

діапазон вимірювань 50 ndash 200 degС 50 ndash 200 degС

похибка plusmn 20 plusmn 8

18У пропонованому методі первинна метрологічна інформація одержувана

від тепловізора у вигляді плоского зображення піддається еліптичному перет-воренню яке зводить значення інтенсивностей кожного пікселя зображення до одного числа такий результат дозволяє оцінити рівномірність нагрівання пове-рхні

Метрологічна оцінка незварюваності компонентів біметалевого виливка Якщо з якихось причин елементи біметалу не зварюються між собою на їх ме-жі на макрошліфі поперечного розрізу чітко спостерігаються щілиноподіб-ні чорні ділянки (рис 10)

Незварюваністьсталі та алюмінію

Алюміній

Сталь

α1

Зони незварювання

α2

а б

Рисунок 10 ndash Зони незварювання на макрошліфі розрізу біметалевого виливка (а) та схема до оцінки незварювання (б)

В існуючому способі оцінку незварюваності проводили візуально за

субrsquoєктивною оцінкою довжині щілиноподібних чорних ділянок Така оцінка не відрізняється ані точністю ані чутливістю і погано вбудовується в АСУ литтям біметалевих виливків Натомість із зображення такого шліфа ступінь незварю-ваності може бути виміряна кількісно Для цього пропонується метод згідно з яким круглий слід поверхні дотику після оцифровки і обробки в циліндричних координатах перетворюється на набір кутів α1 α2 α3 на кожен з яких спира-ється відповідна пошкоджена ділянка (рис 10) В подальшому ступінь незва-рюваності Ѕн розраховується за формулою

1 2н

2

S α + α +=

π (1)

Мінімальна вимірювана зміна незварюваності Експериментально встанов-лено що метод розпізнає різні сумарні кути незварюваності що відрізняються різницею в 002 рад

Точність засобу вимірювань Запропонований метод вимірювання відно-ситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта до його результатів Сумарна максимально можлива помилка (до 10 ) цілком допустима в цій сфері ливарного виробництва Порівняння метрологіч-них характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для про-тотипу і запропонованого методу наведено в табл 3

19Таблиця 3 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонований метод

чутливість 1 plusmn 009 1 plusmn 003 поріг чутливості 03 ndash 05 рад 001 ndash 003 рад діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 ndash 1 0 ndash 1 похибка plusmn 8 plusmn 06

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям біметалевих виливків в ДП

laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo із позитивним тех-ніко-економічним ефектом

У четвертому розділі представлена підсистема МЗ laquoCASTMEASraquo в обла-сті управління ливарною формою

41 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття в землю чавунних виливків На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад лігатури та її кількість а також інтенсивність пові-тряного охолодження форми після заливки а на виході ndash герметичність вилив-ків та їхня мікроструктура

Відповідна цьому струк-турна схема АСУ технологі-чним процесом лиття чавун-них виливків наведена на рис 11

В результаті аналізу тех-нологічного процесу сфор-мульована задача розробки нового МЗ для АСУ техноло-гічним процесом лиття в пі-щані форми чавунних вилив-ків з підвищеною герме-тичністю

ndash МЗ для вимірювання герметичності металу виливка ndash МЗ для оцінки мікроструктури чавуну виливка яка підходить для вбудо-

ви в АСУ (див вище) МЗ для вимірювання герметичності металу виливка Герметичність ndash це

опір матеріалу проникненню В даний час існує декілька методик по визначен-ню герметичності чавунів В одній з них крізь чавунну пластину у вакуумний простір пропускають водень вимірюючи при цьому зміну тиску Недоліком цього методу є те що форма зразка є двоякоувігнутим диском під впливом ви-сокого тиску в робочій частині зразка виникають напруження стискування які різко спотворюють реальну герметичність чавуну Інша методика дослідження герметичності сірого чавуну заснована на продавлюванні крізь зразок рідини В якості рідини для випробувань використовують керосин

Основним недоліком цих методів є те що навіть сам факт появлення течі в

Технологічний процес лиття

чавунних виливків у піщану форму

Склад та кількість лігатури

Розрахунок управлінь-ських дій

Герметичність виливка

Інтенсивність обдування форми

Фотографія мікрошліфа

Рисунок 11 ndash Структурна схема АСУ

технологічним процесом лиття чавунних виливків в піщані форми

20ньому визначається візуально Якщо необхідно провести вимірювання то про яку точності може йти мова якщо кількість рідини що просочилася визнача-ється за допомогою гігроскопічного тампона який зважується до і після проти-рання контрольної поверхні Однак і це ndash не основний недолік Мова йде про вимірювання часу У небезпечних і особливо відповідальних випадках напри-клад просочування радіоактивних рідин саме час вимірювання може зіграти фатальну роль в управлінні системою в цілому а в цьому методі-прототипі він вочевидь високий

У пропонованому методі вимірювання ці недоліки усунені Метод фактич-но являє собою два різних варіанти які обrsquoєднує єдина нова одиниця герметич-ності laquoегraquo (Стандарт підприємства laquoОдеський ливарний завод laquoЦентролітraquo СТ ОЛЗ 030369 ndash 1997) Фізичний сенс laquoегraquo заснований на законі просочуван-ня Дарсі У кожному з двох варіантів методу одиниця герметичності ег вимірю-ється і розраховується по-різному

Перший варіант експрес-метод вимірювання герметичності У ньому на відміну від методу-прототипу поява перших ознак течі вловлюється не візуа-льно а цифровим приладом (відеокамерою) далі вимірювальний сигнал надхо-дить у компrsquoютер на параболічне перетворення яке як відомо змінює колір кожного пікселя зображення з чорного на білий якщо в місці зображення від-повідному цьому пікселю за спостережуваний проміжок часу відбулося хоча б найменша зміна яскравості (наприклад в результаті появи просочування рідини крізь метал) Деяке ускладнення засобів вимірювання (відеокамера компrsquoютер) порівняно з прототипом з лишком компенсується при використанні методу у відповідальних випадках

Оскільки у випадку вимірювання герметичності методом протікання вели-ке значення має не тільки точність такого виміру але і час який витрачається на нього провели дослідження впливу порогу чутливості методу встановлено-го користувачем на час визначення наявності течі Збільшення порогу чутливо призводить до монотонного зростання часу виявлення течі причому з деякого значення порогу візуальне виявлення виявляється більш швидким ніж за допо-могою методу що встановлює природну межу порога

Таким чином у першому варіанті нового методу вимірювальний сигнал ndash відеопотік від поверхні зразка обробка сигналу ndash параболічне перетворення ві-деопотоку в параметр W формула для визначення герметичності GІ

IP tGWω

=η

[ег] (2)

де Р ndash тиск просочування МПа ω ndash площа просочування м2 W ndash кількість ріди-ни мndash6 t ndash час с η ndash динамічна вrsquoязкість Пас

З виразу (2) випливає що герметичність ndash такий опір матеріалу проникнен-ню рідини що має вrsquoязкість η і знаходиться під тиском Р при якому за час t че-рез майданчик ω проникає W мілілітрів рідини

Один ег ndash це така герметичність при якій за 1 с крізь площу в 1 м2 про-сочується 1 м3 рідини що знаходиться під надлишковим тиском який дорі-внює 1 Па при вrsquoязкості 1 Пас

21Питому герметичність визначали як відношення герметичності GІ до квад-

рату товщини зразка δ Діапазон вимірювань для визначення факту протікання від 0 (протікання

немає) до 1 (протікання є) для вимірювання герметичності виливка від 0 до 100 eг

Похибка методу Метод вимірювання відноситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини Розрахункова сумарна мак-симально можлива похибка (до 5 ) цілком припустима у технічних вимірюван-нях Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання герметично-сти для кращого з відомих і запропонованого експрес-методу наведене в табл 4

Таблиця 4 ndash Порівняльні метрологічні характеристики методів вимірювання герметичності

Характеристика Прототип Пропонований метод

Факт протікання Герметичність Факт

протікання Герметичність

чутливість ndash 5 plusmn 1 г ndash 1 plusmn 001 eг діапазон

вимірювання 0 ndash 1 0 ndash 20 г 0 ndash 1 от 0 до 100 eг

похибка plusmn 114 plusmn 91 plusmn 25 plusmn 25 Другий варіант універсальний метод вимірювання герметичності В цьо-

му варіанті вимірювальний сигнал ndash зображення мікрошліфа зразка обробка вимірювального сигналу ndash еліптичне перетворення зображення формула для визначення герметичності GІІ

II р звгр

8G K K Ll amπ

= [ег] (3)

где Kр ndash розмірний коефіцієнт Kзв ndash коефіцієнт звивистості включень a lгр m ndash параметри які отримуються в результаті елиптичного перетворення зображен-ня мікрошліфа

Цей варіант методу є універсальним оскільки для його реалізації не потрі-бне спеціальне обладнання для laquoпродавлюванняraquo зразків Він незамінний в тих випадках коли постійний моніторинг мікроструктури сірого чавуну виливків є найважливішою умовою забезпечення мінімально допустимої герметичності останніх

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям чавунних виливків у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

42 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми Розглянута в цьому розділі АСУ відноситься до комбінованих оскільки в переліку враховуваних параметрів є не тільки технологічні але й організаційні Аналізом технологічної схеми встано-влено що на вході АСУ ndash склад піщано-смоляної формувальної суміші темпе-ратура формоутворюючої оснастки а також стан обслуговуючого персоналу а на виході ndash газопроникність інтегруючого датчика який встановлюється у фо-

22рму та інтелектуального да-тчика вбудованого в орга-нізаційну систему

Відповідна до цього структурна схема АСУ тех-нологічним процесом лиття в оболонкові форми вилив-ків з алюмінієвих сплавів наведена на рис 12 На схемі передбачені дві під-системи виробнича яка управляє параметрами тех-нології і організаційна ndash керуюча персоналом цеху В якості laquoточок вимірю-ваньraquo визначено газопрони-кність інтегруючого датчи-ка стан персоналу і фотог-рафія поверхні виливка

За допомогою нейрон-ної мережі Кохонена а та-кож з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розробили завдання створення МЗ АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в обо-лонкові форми

ndash МЗ для вимірювання інтегральної дії на стан оболонкової форми темпе-ратури та часу

ndash МЗ для оцінки організаційного стану персоналу ливарного цеху ndash МЗ для оцінки якості виливків по зовнішньому вигляду їх поверхні Метод вимірювання кількості поглиненого тепла за допомогою інтегру-

ючих датчиків При аналізі процесів що відбуваються в системі laquoвиливок ndash формаraquo час є найважливішим фактором Наприклад мало нагріти деякий обrsquoєкт до температури фізичного або хімічного перетворення необхідно при цій температурі витримати цей обrsquoєкт для завершення перетворення Це озна-чає що мало мати інформацію про максимальному температуру якої досягав обrsquoєкт необхідно також знати скільки часу тривав такий стан тобто вміти ви-мірювати деяку інтегральну характеристику температури у часі тобто фактич-но вимірювати енергію отриману обrsquoєктом в процесі нагрівання

Прототипу такого методу вимірювання в МЗ ЛВ не існує У роботі запро-поновано новий інтегральний метод вимірювання такої енергії Це дало змогу запропонувати засоби вимірювання у вигляді інтегральних датчиків минулого термічного стану перетворення чутливих елементів яких дозволяє після заве-ршення процесу судити про термічні умови в яких перебував елемент Завдяки цьому проміжні показники (температура форми і час протягом якого вона впливала) виводяться до списку вихідних показників що в свою чергу дозво-ляє відмовитися від важкої ідеї що вимірювати в формі в процесі охолодження

Виробничапідсистема

Організаційнапідсистема

Стан обслуговую-

чого персоналу

Від інтегруючого датчика

Технологічний процес лиття алюмінієвих виливків

в оболонкові форми

Склад формувальної

суміші

Розрахунок управлін-ський дій

Від інтелектуального датчика

Температура оснастки

Фотографія поверхні виливка

Розрахунок управлін-ський дій

Рисунок 12 ndash Структурна схема комбінованої АСУ технологічним процесом лиття виливків з алюмінієвих сплавів в оболонкові форми

23відливка В якості чутливого елемента засобу вимірювання в роботі служив стовпчик піщано-смоляних сумішей або стовпчик порошку легкоплавкого скла Порошки знаходяться в спеціа-льному оснащенні ndash датчику що до-зволяє з одного боку нагрівати стовп-чик усередині досліджуваного обrsquoєкта а з іншого ndash прикладати до нього механічне зусилля (рис 13)

При надходженні тепла з боку поверхні А (рис 13) стовпчик порош-ку односторонньо нагрівається при цьому його фізико-хімічний стан змі-нюється не одночасно а по мірі про-грівання від металевого дна приладу

Відомо що при торцевому нагріванні і стисканні стовпа піщано-смоляних сумішей можливе утворення двох шарів різної щільності результат ланцюж-ка фізико-хімічних процесів вихідного стиснення laquoсухоїraquo суміші і laquoпластично-гоraquo стиснення суміші в якій звrsquoязуюче ndash новолачна смола ndash знаходиться в розмrsquoякшеному від нагрівання стані Подальший нагрів за рахунок поліконден-сації смоли фіксує ці стани чутливого елемента У підсумку газопроникність елемента Г служить деякою інтегральною функцією температури і часу нагрі-вання чутливого елемента

0

Г ( )к

f T dτ⎛ ⎞

= τ τ⎜ ⎟⎝ ⎠int (4)

де τ ndash час закінчення спостерігання с Т ndash температура в контрольній точці К Метрологічна оцінка (вимірювання) якості поверхневого шару По-

поверховий шар готових виливків оцінювали в балах за двома факторами ная-вності пригару та раковин за 5-бальною шкалою для кожного фактора

Розроблене МЗ впроваджено в ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут телевізійної технікиraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

43 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття крупних сталевих виливків

Як випливає з технологічної схеми процесу лиття великих сталевих вилив-ків на вході знаходиться склад формувальної суміші і температура заливання сталі а на виході ndash фотографія поверхні виливка що свідчить про наявність і кількість пригару Крім того на проміжному етапі при формоутворенні здійс-нюється вимірювання щільності форми яке виконується неруйнівним ємнісним методом Відповідна структурна схема АСУ технологічним процесом лиття сталевих виливків в піщані форми наведена на рис 14

В результаті аналізу технологічного процесу лиття великих сталевих вили-вків за допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розроблено завдання створення нового МЗ

Oslash20

60

А

2 1 3 4 5 6 Рисунок 13 ndash Схема датчика кількості

поглиненого піщаною ливарною формою тепла 1 ndash керамічний стакан 2 ndash металеве (мідне) дно 3 ndash стовпчик

порошку чутливого елемента 4 ndash пористий металокерамічний поршень 5 ndash пружина 6 ndash упор

24ndash МЗ для вимірю-

вання щільності піщаної ливарної форми

ndash МЗ для вимірю-вання зовнішнього ви-гляду виливка яке під-ходить для вбудови в АСУ

Ємнісний метод неруйнівного вимірю-вання щільності піщаної форми Систематичний моніторинг щільності ливарних форм в цілому або окремих її ділянок ускладнений через від-сутність ефективних методів такого контролю без руйнування форми Дійсно від співвідношення густин різних ділянок форми багато в чому залежить інтен-сивність процесів тепломасообміну у останньої а отже і якості виливків На жаль коли форма виготовлена неможливо без її руйнування виміряти щільність її фрагментів що різко обмежує можливості постійного моніторингу форм на ливарному конвеєрі

Метод запропонований в даній роботі полягає у безпосередньому вимі-рюванні електричної ємності конденсатора обкладки якого є складовою части-ною оснастки в якій форма отримана Такий підхід дозволяє забезпечити стабі-льні геометричні параметри конденсатора і високу точність вимірювань

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям сталевих виливків в ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПрогресraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

У пrsquoятому розділі представлена підсистема МЗ laquoENVIRMEASraquo в області управління сферою впливу ливарного виробництва

Під сферою впливу в роботі розуміли процеси які безпосередньо не вхо-дять в даний конкретний спосіб лиття (внутрішня сфера) але тим не менш суттєво впливають на якість життя людини (зовнішня сфера) Сюди можна від-нести проблеми екології ndash якості навколишнього середовища людини ергоно-міки ndash особливостей та можливостей функціонування людини в системах лю-дина річ середа естетики ndash різного роду творів мистецтва декоративних пок-риттів тощо (велика частка творів мистецтва виконана литтям) та ін

51 Метрологічне забезпечення АСУ сферою впливу ливарного вироб-ництва Екосистема відвалів ЛВ є самовідтворюваною але відновні процеси протікають в ній повільно Це пояснюється низькою біологічною активністю відпрацьованих формувальних і стрижневих сумішей Якщо цю властивість на-дати сумішам до вивезення у відвал ще на стадії виробничого циклу то процес відновлення їх у природі можна значно прискорити З цією метою у формува-льну суміш вводили насіння різних рослин При цьому насіння не тільки сприя-

Технологічний процес виготовлення крупних сталевих виливків

Щільність форми

Техноло-гічний процес виготов-лення піщаної форми

Температура заливання

Розрахунокуправля-ючих дій

Фотографія поверхні

Склад форм суміші

Зали-вання форми рідкою сталлю

Рисунок 14 ndash Структурна схема АСУ технологічним

процесом лиття крупних сталевих виливків

25ли формуванню біологічної активності сумішей але й виступали в ролі добав-ки що підвищує податливість ливарної форми Оскільки при цьому вдається також розвrsquoязувати завдання підвищення якості виливків маємо комбіновану область АСУ ЛВ і відповідне цьому МЗ

На вході системи комбінованої АСУ ndash склад формувальної суміші із біодо-бавками конструкція ливарної форми і температура заливки металу а на вихо-ді ndash фотографії поверхні виливка і відвалів ливарних цехів томограма ливарної форми а також біологічні властивості води і насіння які побували в ливарній формі (рис 15)

ЕКОЛОГІЯ ОТОЧУЮЧОГО СЕРЕДОВИЩА

Результат елиптичного перетворення

Концентрація небезпечних компонентів

Питома площа відтворених ділянок

Результат параболічного перетворення

Склад формувальної

суміші

Розрахунокуправля-ючіх дій

Аерофотозrsquoйом-ка відвалів

Температура заливання чувуну Томограма

форми

Схожість насінняпісля вибивки

Біоаналіз фільтр вод

Фото поверхнівиливка

ЛИВАРНИЙЦЕХ

браку по горячих тріщинах

Товщина робочого

шару форми

Рисунок 15 ndash Структурна схема комбінованої АСУ

Для визначення зон ливарної форми в яких насіння виживуть або вигорять

після заливання рідкого металу розглянули розподіл температури в перерізі сирої піщано-глинистої ливарної форми

За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань було поставлено та розвrsquoязано завдання розро-бки нового метрологічного забезпечення для комбінованої АСУ

ndash МЗ для вимірювання якості поверхні виливка з його фотографії ndash МЗ для вимірювання параметрів фільтраційних вод в зоні відвалів ЛВ ndash МЗ для лабораторного вимірювання схожості насіння у ґрунті після ви-

бивки ливарної форми ndash МЗ для аерофото та відео зйомки поверхонь ливарних відвалів та вимі-

рювання параметрами покриття їх сходами насіння ndash МЗ для вимірювання структури матеріалу форми з біодобавками Останню задачу вирішували шляхом розробки методів неруйнівного вимі-

рювання які включають компrsquoютерну томографію середовища і подальшу об-робку її результатів шляхом розрахунку хаусдорфовської розмірності тобто зведення томографічного зображення до одного числа

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ якістю чавунних виливків та екологією ЛВ у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

2652 Метрологічне забезпечення АСУ естетико-художньою сферою ли-

варного виробництва АСУ процесами неметалевого і художнього лиття а та-кож нанесенням художніх покриттів представлена схемою на рис 16

На вході системи автома-тизованого замкненого управ-ління ndash склади матеріалів що використовуються і параметри технологічних процесів а на виході ndash фотографії поверхонь виливків а також механічні властивості виливків і покрит-тів Особливістю вихідних па-раметрів у цьому випадку є їх laquoнечіткістьraquo неможливість ви-мірювання з заданою точністю з-за неповторюваності худож-ніх виливків їх невідтворюва-ності від виливка до виливка

Це робить метрологічний інформаційний канал в АСУ розмитим стохастичним що вимагає для вирішення основної задачі МЗ ndash поставки в замкнений контур управління даних про поточні значення тих або інших вихідних параметрів ndash інтелектуальних методів обробки неповної і нечіткої інформації Для підтримки МЗ АСУ такими системами в роботі використовували інтелектуальні методи генетичні алгоритми та нейронні мережі

Генетичні алгоритми вирішували завдання прогнозування та оптимізації систем на основі нечітких результатів вимірювань технічної діагностики та компенсації латентних порушень в роботі складних систем багатоцільової оп-тимізації методом комплексного генетичного алгоритму та еволюційної оптимі-зації слабкозвrsquoязаних технічних систем Нейронні мережі призначалися для вбудовування в засоби вимірюваненя для АСУ технологічними процесами лит-тя і після відповідного навчання laquoзаймалисяraquo розпізнаванням прихованих за художньою оболонкою технічних образів необхідних для ефективного пошуку управлінських рішень в області ливарної технології

ВИСНОВКИ

Дисертація містить нові науково обґрунтовані результати проведених здо-

бувачем досліджень які розвrsquoязують наукову проблему розробки та удоскона-лення теоретичних основ і нових універсальних підходів до вибору систем та імплементації МЗ управління складними важкодоступними ливарними систе-мами з важковимірюваними параметрами дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірювань підвищувати якість продукції ЛВ

Художнє

та неметалеве лиття нанесення

покриттів

Матеріали

Розрахунок управляючих дій за

допомогою інтелектуальних інформаційних технологій

Мікрофото поверхні

Параметритехнології Механічні

властивості

Фотографія виливка

Рисунок 16 ndash Схема АСУ процесами неметалевого і художнього лиття

а також нанесенням художніх покриттів

271 Аналізом літературних джерел і виробничих даних встановлено що ли-

варним виробництвом (на сьогоднішній день існують понад сотні принципово різних промислових способів лиття) надзвичайно важко керувати оскільки йо-го вхідні проміжні та вихідні характеристики відносяться до важковимірюва-них швидкозмінних багатовимірних широкодіапазонних важкодоступних ві-дкладених і прихованих Все це створює проблеми МЗ ЛВ оскільки існуючі методи і засоби які призначені для цього відрізняються

bull за методами одержання первинної вимірювальної інформації запізню-ванням (великі виливки остигають в формі тривалий час) руйнівним впливом на процеси (форму виливок доводиться розрізати) побічністю (наприклад ви-мірювання температури поверхні оцінюється laquoна окоraquo за швидкістю перемі-щення по ній крапель рідини) небезпекою для життя (високі температури ви-бухонебезпечність високочастотні магнітні поля тощо)

bull за видом надання первинної вимірювальної інформації багатомірністю (великий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного вимірю-вання) нестабільністю (наприклад від виливка до виливка)

bull за методами обробки вимірювальної інформації домінуванням експерт-них оцінок (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікації за еталонами і laquoруч-ногоraquo підрахунку

bull за метрологічними характеристиками результатів вимірювань відсут-ність on-line доступу низька точність низька чутливість низька надійність ре-зультату вимірювання (вплив на результат різного роду статистичних викидів)

2 Виконана класифікація МЗ ЛВ за напрямками вхідні характеристики ndash що вимірювати навіщо вимірювати та вихідні ndash як і чим вимірювати Це дозво-лило для розвrsquoязання науково-технічної проблеми створення та імплементації ефективного МЗ системи управління ЛВ запропонувати метод інтелектуальної обробки вхідних характеристик за допомогою нейронної мережі Кохонена яка підбирає до кожного набору останніх (коду ТВ) можливі методи і засоби вимі-рювання Якщо такі є в базі даних системи їх треба придбати і застосувати якщо є тільки метод вимірювання необхідно розробити спроектувати і вигото-вити засіб що реалізує цей метод якщо й метод не існує ndash необхідна наукова робота по його створенню У будь-якому випадку необхідно виконати імпле-ментацію методів і засобів під конкретні умови технологічних процесів лиття

3 Для реалізації цього методу створена автоматизована людино-машинна система вибору МЗ ЛВ laquoFOUNDMEASraquo (laquofoundry measurementsraquo ndash ливарні ви-мірювання) та її підсистеми laquoMETALMEASraquo для області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo для області якості продукції ЛВ та laquoENVIRMEASraquo для області сфери зовнішнього впливу ЛВ що містить підсистеми вибору такого забезпечення отримання вимірювальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ вибору методу згортки таких відображень до ре-зультату вимірювання а також оцінки якості і конкурентоспроможності новос-творюваних метрологічних систем

4 Для обrsquoєктів ЛВ з метою отримання первинної метрологічної інформації (просторово-часового відображення) від laquoточок вимірюваньraquo прийнятих в робо-ті запропоновані та імплементовані фізичні методи (ємнісний індукційний та

28рентгенографічний) термічні (термопари спектроскопи laquoпряміraquo та інфрачер-воні термометри) гідравлічні (прилади для вимірювання герметичності просо-чування) біологічні (життєздатність флори і фауни) методи отримання зобра-жень та відеорядів (фото- та кінозйомка томографія теплобачення) а також ін-телектуальні методи інтегруючих датчиків і латентних інформаційних інrsquoєкцій

5 Для обrsquoєктів ЛВ з метою згортки первинної метрологічної інформації до результату вимірювання запропоновано згортка за допомогою розрахунку роз-мірностей відображення (топологічної розмірності Мінковського розмірності Хаусдорфа-Безиковича фрактальної розмірності інформаційної розмірності кореляційної розмірності) а також згортка за допомогою стискаючих відобра-жень і згортка в результат еліптичного та параболічного перетворень що до-зволило зводити великий обсяг первинної вимірювальної інформації до одного числа

6 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття мідного неперервного виливка із безкисневої катодної міді лиття в виливниці мідних анодів і лиття під тиском біметалевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірювання тем-ператури поверхні мідної катанки в русі вимірювання мікроструктури безкис-невої міді шляхом еліптичного перетворення її цифрового зображення вимірю-вання електрогальванічних якостей мідних анодів шляхом попиксельної оцінки відповідності кольору фотографії анода еталону який налаштовується за ре-зультатами спектрального аналізу металу виливка вимірювання нерівномірнос-тей у розподілі температури поверхні сталевих вставок перед заливкою алюмі-нієм за допомогою тепловізора а також вимірювання незварюваємості елемен-тів біметалу за допомогою компrsquoютерної обробки фотографій мікрошліфів в зоні зварювання сталі і алюмінію

7 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття в землю герметичних чавунних виливків лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми і лиття в землю ве-ликих сталевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірюван-ня герметичності сірого чавуну шляхом параболічного перетворення відеозйо-мки з місця протікання для експрес-вимірювання та еліптичного перетворення зображення мікрошліфа сірого чавуну для універсального вимірювання запро-понована і сертифікована на підприємстві (одеський завод laquoЦентролитraquo) нова одиниця вимірювання герметичності laquoегraquo Розроблено методи та засоби МЗ ви-мірювання за допомогою запропонованого в роботі інтегрального датчика теп-лової енергії яка поглинається піщано-смоляною формою при її виготовленні а також неруйнівного вимірювання щільності піщаної форми в процесі її вигото-влення за допомогою ємнісного датчика

8 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoENVIRMEASraquo при управлінні технологічними процесами неметалевого і художнього лиття та на-несення художніх покриттів а також при управлінні екологічним станом на-вколишнього середовища технологічними методами Розроблено методи та за-соби МЗ інтелектуального вимірювання параметрів виливків в умовах неповних та (або) нечітких даних а також вимірювання laquoзовнішніхraquo для ЛВ параметрів

29кількості шкідливих речовин повrsquoязаних з технологією лиття в повітрі водой-мах та ґрунті параметрів відновлення навколишнього середовища тощо

9 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного виливка В результаті випробувань встановлено що підсистема laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномір-ність показника якості мідного виливка в межах 16 стренг приблизно на 25

10 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo В результаті випробувань встановлено що використання під-системи laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чистоти міді на рівні не більше ніж 0001 за кожною домішкою

11 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бі-металевих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на згортках фотографій мак-рошліфів зони стику різних металів Встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo в реальному виробництві дало можливість знизити дефек-ти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

12 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в піщані форми В результаті випро-бувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

13 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболо-нкові форми В результаті випробувань встановлено що застосування підсисте-ми laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоспроможність продукції

14 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ в області оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків В результаті виробничих випробувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість де-фектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

15 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролітraquo були проведені випробування підсистеми МЗ в галузі екології ЛВ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою В результаті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прис-корити рекультивацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

2ніви Наприклад що означають такі на перший погляд зрозумілі параметри як laquoтемпература формиraquo або laquoтиск газів в ливарній форміraquo якщо ці найважливіші характеристики ливарних процесів можуть в різних точках форми відрізнятися на порядки В результаті laquoуправлінняraquo за такими даними кількість ливарного браку наразі залишається неприпустимо великою наприклад для виливків із середньовуглецевих сталей до 20 ndash 30

В цих умовах проблеми складності ЛВ природним шляхом транспонуються в проблеми метрологічного забезпечення (МЗ) адже отримуючи на вході скла-дні просторово-часові відображення обrsquoєкта вимірювань ці МЗ повинні перет-ворити їх до виду зручного для використання в управлінні У той же час тільки в одного простого зображення ndash деякої laquoкартинкиraquo за якою змушені приймати рішення технологи ndash мільйони параметрів а якщо мова йде про відеопотоки то це дуже велике число ще багаторазово зростає Зрозуміло що управляти будь-яким обrsquoєктом маючи такий laquoрезультат вимірюванняraquo надзвичайно складно Необхідно різко зменшувати розмірність вихідних даних згорнувши їх бажа-но до одного числа причому це число не може обчислюватися просто (напри-клад як середнє арифметичне) а повинно відображати весь спектр інформації що міститься в тому ж зображенні Не варто також забувати що ЛВ ndash надзви-чайно різнопланове тут і сотні різних фізико-хімічних laquoхолоднихraquo процесів ви-готовлення ливарних форм і сотні laquoгарячихraquo процесів отримання і обробки рі-дких металів і сотні різних варіантів фізичного поєднання цих підмножин і гі-дравліка металів і хімія органічних і неорганічних речовин і механіка і еколо-гія і нарешті естетика продукції лиття

В цих умовах на перше місце часто виходить проблема вибору МЗ для чис-ленних і різноманітних laquoточок вимірюванняraquo (ТВ) на карті технологічного про-цесу причому далеко не завжди можливості цього вибору обмежуються наяв-ними відомими методами і покупними засобами вимірювань ndash часто фахівцю-метрологу доводиться першим проходити весь ланцюг від наукової розробки нового методу до створення і впровадження нових засобів його реалізації в конкретних умовах реального виробництва

Тому дослідження спрямовані на розробку теоретичних основ і нових уні-версальних підходів до вибору методів та імплементації засобів МЗ управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними па-раметрами що дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірю-вань підвищувати якість продукції ЛВ є досить актуальними

Звrsquoязок роботи з науковими програмами планами темами Дисерта-ційна робота виконувалась у відповідності з науково-дослідними роботами Одеського національного політехнічного університету 26-28 laquoОптимізація технологічних процесів одержання виливків шляхом управління тепломасооб-міном в ливарній форміraquo (номер державної реєстрації 0112U002910) 86-28 laquoПі-двищення якості виливків із залізовуглецевих і кольорових сплавів за рахунок управління ливарними процесамиraquo (0114U000637) 608-24 laquoІнформаційне мо-делювання складних технічних систем для потреб проектування та управлінняraquo (0105U002185) 639-59 laquoРішення задач лазерної метрології напівпровідникових

3сполук з використанням інтелектуальної системи підтримки прийняття рішеньraquo (0109U002614) 665-145 laquoАналіз і розпізнавання зображень на базі субградієнт-них ітеративних алгоритмів у просторі вейвлет-перетворенняraquo (0109U008468) 690-46 laquoОцінка і прогнозування екологічних ризиківraquo (0113U001460) 688-62 laquoІнтеркалібрація результатів дистанційного зондування мережі метеорологіч-них радарів високої роздільностіraquo (0113U001458) 683-135 laquoТеоретичні основи побудови та методи реалізації в реальному часі динамічних математичних мо-делей зміни станів складних обrsquoєктівraquo (0114U002772) і 683-135 laquoПасивна бага-тоенергетична томографія ядерного палива з метою визначення кількісних по-казників безпеки обrsquoєктів ядерної енергетикиraquo (0113U001453)

Мета і задачі дослідження Метою роботи є створення універсальної системи вибору та імплементації

МЗ сучасного ЛВ впровадження якої дозволить суттєво підвищити ефектив-ність систем управління останнім і як наслідок ndash якість продукції ЛВ і оточу-ючого це виробництво середовища

Для досягнення цієї мети в роботі були вирішені такі головні задачі ndash виконаний аналіз методів та засобів МЗ складних технологічних процесів

із важковимірюваними параметрами зокрема виявлені особливості управління складними обrsquoєктами ЛВ і проблеми його автоматизації оцінена роль МЗ в управлінні складними технологічними процесами і встановлені недоліки існу-ючих засобів отримання і перетворення вимірювальної інформації від обrsquoєктів ЛВ та сфери його оточення сформульовані вимоги до структури та змісту ро-боти загальної системи вибору методів і створення засобів вимірювань а також імплементації їх у реальне виробництво

ndash розроблена загальна система laquoFOUNDMEASraquo (measurements in foundry) створення та імплементації МЗ управління ЛВ у вигляді трьох підсистем для трьох областей її застосування підсистема laquoMETALMEASraquo (measurements in metallurgy) в області вимірювання параметрів виливка підсистема laquoCASTMEASraquo (measurements in casting) в області вимірювання параметрів ли-варної форми і підсистема laquoENVIRMEASraquo (measurements in environment) в об-ласті вимірювання параметрів сфери впливу ЛВ естетики екології тощо яка містить підсистеми наукового вибору такого забезпечення отримання вимірю-вальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ у межах обrsquoєкта вибору методу згортки таких відображень а також оцінки якості і кон-курентоспроможності метрологічних систем

ndash в рамках розробки та імплементації підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo для замкнутих систем управління ЛВ створено методи та засоби

bull вимірювання температури поверхні мідної катанки в русі а також чисе-льного вимірювання мікроструктури міді

bull вимірювання електролітичної якості мідних литих анодів bull вимірювання нерівномірностей у розподілі температури поверхні стале-

вих вставок перед заливкою алюмінієм ndash в рамках розробки та імплементації підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo для

замкнутих систем управління ЛВ створено методи та засоби вимірювання bull герметичності сірого чавуну

4bull щільності піщаних ливарних форм bull інтегральних характеристик впливу температури і часу на стан

звrsquoязуючого оболонкових піщано-смоляних форм ndash в рамках розробки та імплементації підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo для

замкнутих систем управління ЛВ створено методи та засоби вимірювання bull структури формувальних сумішей що містять випалювані добавки bull параметрів екологічного стану оточуючого ливарні цехи середовища

концентрацій шкідливих речовин в атмосфері і відвалах параметрів рекульти-вації відвалів

ndash виконані практичні випробування результатів досліджень на шести підп-риємствах різноманітних галузей машинобудування з позитивним технічним екологічним і економічним ефектами

Обrsquoєктом дослідження є процеси вимірювання в контурах управління складними технологіями та обладнанням ЛВ при різних фізичних мето-дах одержання а також при різних формах подання та різних методах перетво-рення первинної вимірювальної інформації

Предметом дослідження є методи і засоби вимірювання важковимірюва-них параметрів ЛВ шляхом отримання і обробки просторово-часових відобра-жень від предметів праці результати яких необхідні і достатні для їх викорис-тання в МЗ управління ЛВ

Методи дослідження При побудові загальної системи та окремих підсис-тем вибору методів і створення засобів вимірювань а також імплементації їх у реальне виробництво використовували математичний апарат інтелектуального класифікатора ndash штучної нейронної мережі Кохонена При розробці теоретич-них основ побудови системи МЗ управління складними обrsquoєктами ЛВ з важко-вимірюваними параметрами використовували математичні методи теорії вимі-рювань теорії тепломасообміну теорії автоматичного управління При розроб-ці методів отримання первинної інформації у вигляді просторово-часових відо-бражень від обrsquoєктів вимірювань використовували методи руйнуючого (перері-зи мікро і макро шліфи тощо) і неруйнівного (томографія теплобачення фото-і кінозйомка аерофотозйомка) отримання зображень методи отримання збері-гання та обробки великого обrsquoєму даних в банках даних тощо При розробці методів стиснення первинної інформації використовували методи еліптичного та параболічного перетворень зображень і відеопотоків а також фрактальні ме-тоди стискаючих відображень методи дробових хаусдорфовських розмірнос-тей При розробці методів обробки нечіткої та стохастичної первинної вимірю-вальної інформації використовували теорію штучних нейронних мереж Кохо-нена мереж прямого поширення а також еволюційні методи генетичних алго-ритмів При дослідженні характеристик засобів МЗ (похибка точність збіж-ність результатів відтворюваність тощо) використовували оригінальні експе-риментальні методики та установки а також діюче в ливарних цехах шес-ти підприємств технологічне обладнання та засоби вимірювань

Наукова новизна одержаних результатів Наукова новизна одержаних результатів дисертаційної роботи полягає в створенні теоретичних основ вибо-ру та імплементації а також розробки методів та засобів МЗ процесу вимірю-

5вання параметрів складних ливарних систем в управлінні різноманітними лива-рними технологіями Отримані наступні основні наукові результати

1 Висунуто і підтверджено наукове положення про те що bull з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути інтерпретований як

складний шляхом нарощування кількості параметрів що враховуються при по-будові моделюючого відображення за рахунок більш глибокої дискретизації обrsquoєкта на підрівні та елементи

bull з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений на мікро макро або мета рівнях в залежності від мети і завдань вимірювань для автома-тизованого управління

bull будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений у вигляді пристрою спо-собу або речовини в залежності від виду функціонального призначення МЗ ли-варної технології

2 Вперше виконана класифікація обrsquoєктів ЛВ з точки зору їх МЗ за облас-тями видами рівнями дискретизації підсистемами характеристиками інтенси-вності процесу мети і laquoзрізуraquo (стадії) вимірювань що дозволило запропонувати метод автоматизованого вибору комплексу МЗ для кожного класу на основі ін-телектуального класифікатора у вигляді комплексованої нейронної мережі laquoме-режа прямого поширення ndash мережа Кохоненаraquo

3 Отримав подальший розвиток метод вимірювання температури рухомої металевої поверхні який полягає у використанні для цієї мети ковзної термопа-ри що дозволило застосувати його в управлінні твердінням неперервних мід-них виливків в багатострумковому водоохолоджуваному кристалізаторі

4 Отримав подальший розвиток метод вимірювання мікроструктури мід-них сплавів який полягає у застосуванні до цифрових зображень відповідних мікроструктур еліптичного перетворення що дозволило в on-line режимі зводи-ти різноманіття двовимірного цифрового кольорового зображення до результа-ту вимірювання у вигляді числа яке легко вбудовується в систему управління технологічними процесами ЛВ

5 Вперше запропоновано метод вимірювання електролітичної якості литих мідних анодів який полягає в розпізнаванні кожного пікселя цифрового зобра-ження поверхні мідного анода шляхом порівняння його RGB-розкладання за паралелепіпедом якості поточної плавки а також метод визначення RGB-координат паралелепіпеда якості шляхом попереднього отримання і обробки спектрограми металу що дозволило організувати неруйнівний он-лайн конт-роль параметрів якості процесу отримання надчистої електролітичної міді

6 Отримав подальший розвиток метод вимірювання нерівномірності тем-ператури поверхні сталевої вставки в біметалічний виливок перед заливкою алюмінієм який полягає в застосуванні для цього тепловізора з подальшим елі-птичним перетворенням отриманого цифрового зображення що дозволило здійснювати управління технологією біметалевого лиття на ранній проміжній стадії процесу

7 Отримав подальший розвиток метод вимірювання ступеня зварюваності елементів біметалевого виливка який полягає в застосуванні для цієї мети циф-рової фотографії перерізу зони зварюваності з подальшою її обробкою в цилін-

6дричних координатах що дозволило використовувати отриманий результат ви-мірювання для управління технологічним процесом біметалевого лиття

8 Вперше запропоновано універсальний метод вимірювання герметичності виливків з сірого чавуну шляхом еліптичного перетворення вимірювального сигналу від виливка ndash зображення металографічного мікрошліфа ndash з подальшим перерахунком результату такого перетворення на запропоновану в роботі нову одиницю вимірювання опору матеріалу просочуванню (герметичності) laquoегraquo що дозволило значно підвищити точність вимірювання

9 Вперше запропоновано експрес-метод вимірювання герметичності вили-вків із сірого чавуну шляхом продавлювання крізь його тіло контрольної ріди-ни який полягає у відеофіксації моменту початку протікання та параболічної обробці відеопотоку від поверхні зразка з наступним перерахунком на нову одиницю вимірювання опору матеріалу просочуванню (герметичності) laquoегraquo що дозволило значно підвищити точність вимірювання і знизити час що проходить від моменту початку протікання до моменту його виявлення та отримання ре-зультату вимірювання

10 Отримав подальший розвиток метод вимірювання приросту теплової енергії в піщано-смоляній ливарній формі який полягає в застосуванні для цьо-го інтегрального датчика теплової енергії у вигляді ділянки ливарної форми з того ж матеріалу яка змінює свою газопроникність в залежності від інтенсив-ності і тривалості нагрівання що дозволило запропонувати засоби для неруйні-вного для ливарної форми вимірювання результат якого використовується в управлінні процесами лиття

11 Отримав подальший розвиток метод вимірювання щільності гетероген-ного формувального матеріалу який полягає у визначенні ємності локального конденсатора який представляє собою фрагмент ливарної оснастки обкладки між якими заповнені цим матеріалом що дозволило вимірювати щільність ді-лянок форми у важкодоступних місцях без її руйнування і використовувати ре-зультати вимірювання в управлінні процесами лиття

12 Отримав подальший розвиток метод неруйнівного вимірювання пара-метрів структури ливарної форми з органічними добавками що полягає у вико-ристанні для цього рентгенівської компrsquoютерної томографії з подальшим пара-болічним перетворенням результатів останньої що дозволило отримувати точні дані про переміщення компонентів форми при заповненні оснастки і викорис-товувати ці дані на етапі проектування комбінованих ливарних технологій

Практичне значення одержаних результатів Підтверджена практична можливість адекватного за швидкодією точністю та достатністю використання нових методів і моделей для ефективного вимірювання проміжних і вихідних параметрів в підсистемах управління ЛВ

Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації МЗ управління ЛВ та її підсистеми laquoMETALMEASraquo laquoCASTMEASraquo і laquoENVIRMEASraquo Системи МЗ управління технологічними процесами виготов-лення виливків що базуються на отриманих у дисертації моделях і методах пройшли наступні виробничі випробування

1 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-

7скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo при управ-лінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного ви-ливка із безкисневої катодної міді В результаті випробувань встановлено що підсистема МЗ laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномірність показника якості мідного виливка (структура пористість) в межах 16 стренг на 25

2 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo яка базується на зго-ртках відображень у вигляді спектра отриманого на приладі для спектрального аналізу при управлінні рафінуванням міді В результаті випробувань встанов-лено що використання підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чис-тоти міді у виливках на рівні не більше ніж 0001 з кожної домішки

3 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бімета-левих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на тепловізійному досліджен-ні температури поверхні сталевої вставки перед заливкою алюмінієм і згортках фотографій макрошліфів зони стику різних металів В якості обrsquoєкта випробу-вання використовували технологічний процес лиття біметалевих сталь-алюмінієвих виливків laquoсекція радіатораraquo під тиском в металеві форми Встано-влено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo дало можливість зни-зити дефекти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

4 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo при управлінні техно-логічним процесом лиття в піщані форми з метою підвищення герметичності чавунних виливків для теплообмінного обладнання laquoтруба ребристаraquo В резуль-таті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

5 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболонкові форми виливків laquoблок крісельний електроннийraquo і laquoкорпус пульта управління фіксації дверей в пілот-ську кабіну екіпажуraquo В результаті випробувань встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоздатність авіа-ційної продукції що містить згадані виливки

6 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquoraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків laquoбара-банraquo в піщані форми В результаті виробничих випробувань встановлено що використання розробленої підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість дефектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

7 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою при виготовленні чавунних виливків laquoрешіткаraquo методом лиття в піщано-глинисті форми з біодобавками В результа-ті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo

8дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прискорити рекульти-вацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

Сумарний річний економічний ефект від реалізації розробок на всіх пере-рахованих підприємствах склав близько 200000 грн (у цінах 2013 р)

Запропоновані методи а також алгоритми і програми розроблені для їх-ньої реалізації впроваджені в навчальний процес в Одеському національному політехнічному університеті і використовуються в навчальних дисциплі-нах курсовому проектуванні а також при керівництві аспірантами та диплом-ними роботами магістрів

Особистий внесок здобувача полягає в удосконаленні існуючих і розробці нових теоретичних моделей а також математичних фізичних та технологічних методів вибору і створення систем вимірювань для забезпечення автоматизова-ного управління складними процесами та обладнанням в ливарному виробниц-тві з важковимірюваними параметрами

Дисертантом створено теоретичні основи інтелектуального методу підт-римки прийняття рішення при виборі МЗ для управління підсистемами ЛВ [1] моделі динамічних підсистем ЛВ [2 49 51 70] методи імплементації метроло-гічних рішень в ЛВ [18 22 23] основи метрологічної підтримки управлін-ня технологічними процесами неперервного багатострумкового мідного лиття [3 16 17 19 21 41 ndash 45 47 48 50] моделі виникнення графітових пор в сірих чавунах [7 ndash 10 38 40] засоби складних технічних [26 28 31 52 55 61 62 63] і організаційних [27 54] вимірювань в технологях ЛВ методи неруйнівних ви-мірювань параметрів обrsquoєктів ЛВ [32 57 58 59] методи одержання просторо-во-часових відображень від обrsquoєктів вимірювань та використання таких відо-бражень в якості вимірювань в системах управління [69 71 72] методи вимі-рювання параметрів ливарних матеріалів [6 56 66 67] наприклад за допомо-гою компrsquoютерних томограм [4] і тепловізорів [64] моделі управління екологі-чною безпекою ЛВ та методи вимірювання необхідних параметрів [11 14 15 29 30 33 35 36 46 73] методи інтелектуальної обробки метрологічної інфор-мації при перетворенні нечітких стохастичних даних від обrsquoєкта вимірювання в управлінні литтям неметалевих та художніх виробів [5 12 20 34 37 39 60 65] нечіткі параметри технологічних процесів нанесення покриттів і метроло-гічні методи їх оцінки [13 24 25 53 68]

Автор брав участь у виробничих випробуваннях результатів досліджень на шести підприємствах та оцінці їх техніко-економічної ефективності

Апробація результатів дисертації Матеріали дисертації доповідалися і обговорювалися на IV VII XI XV ХХІ ХХІІ семінарах laquoМоделювання в при-кладних наукових дослідженняхraquo (Одеса 1997 2000 2004 2008 2013 2014) Міжнародних конференціях laquoШляхи підвищення якості та екологічності ливар-них процесівraquo (Одеса 1998 2002) Міжнародній науково-практичній конферен-ції laquoЕкологія річкових басейнівraquo (Володимир 1999) IV VII ndash IX Міжнародних науково-технічних конференціях laquoПідвищення якості і економічності ливарних процесівraquo (Одеса 2000 2003 ndash 2005) IX міжнародній науково-технічній конфе-ренції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo (Запоріжжя 2000) ІІ Міжнародній науково-практичній конференції laquoДинаміка наукових дослі-

9джень ndash 2003raquo (Дніпропетровськ 2003) Науково-технічній конференції laquoНові та нетрадиційні технології в ресурсо- та енергозбереженніraquo (Одеса 2004) 39-й науковій конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інфор-маційні технології та телекомунікаційні мережіraquo (Одеса 2004) Міжнародних науково-практичних конференціях laquoІнформаційні технології і інформаційна безпека в науці техніці та освіті laquoІНФОТЕХ-2011raquo і laquoІНФОТЕХ-2013raquoraquo (Сева-стополь 2011 2013) Міжнародній науково-практичній конференції-виставці laquoЛВ технології матеріали обладнання економіка та екологіяraquo (Київ 2011) X всеукраїнській науково-технічній конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo (Одеса 2011) VIII Міжнародній науково-практичній конференції laquoЛитво ndash 2012raquo (Запоріжжя 2012) ХІІІ Міжнародній науково-технічній конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo (За-поріжжя 2012) Міжнародній науково-технічній конференції laquoАвтоматизація проблеми ідеї рішенняraquo (Севастополь 2012) IV Міжнародній науково-технічній конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo (Ки-їв 2012) Міжнародній науково-практичній конференції laquoЛиття Металур-гія 2013raquo (Запоріжжя 2013) Міжнародній конференції з автоматичного управ-ління присвяченій 100-річчю з дня народження академіка О Р Івахненка laquoАв-томатика ndash 2013raquo (Миколаїв 2013) Міжнародній українсько-японської конфе-ренції з питань науково-промислового співробітництва (Одеса 2013) Міжна-родній науково-технічній конференції молодих вчених аспірантів і студентів laquoСучасні технології проектування керуючих і мехатронних системraquo (Севасто-поль 2013) а також на розширеному засіданні наукового семінару кафедри ме-талорізальних верстатів метрології та сертифікації Одеського національного політехнічного університету (Одеса 2015)

Публікації Результати дисертації викладені в 73 наукових публікаціях у тому числі 28 статтях у журналах зі спеціального переліку МОН України (з них 1 ndash у міжнародному виданні 6 входять до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus Worldcat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY) 4 ndash у збірниках наукових робіт які не входять до спе-ціального переліку МОН України а також 41 ndash в матеріалах конференцій і се-мінарів

Структура дисертації Дисертація складається із вступу пrsquoяти розділів трьох додатків Загальний обrsquoєм дисертації ndash 430 стор з них додатків ndash 101 стор Дисертація містить 121 рисунок 37 таблиць та посилання на 387 нау-кових джерел

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступi наведена загальна характеристика роботи яка підкреслює її акту-

альність відповідність державним науковим програмам чинним вимогам нау-кову новизну та практичне значення визначені обrsquoєкт та предмет дослідження сформульовані його мета та задачі

У першому розділі проаналізовано методи та засоби МЗ управління склад-ними технологічними процесами лиття зокрема особливості МЗ управління

10складними процесами ЛВ специфіку параметрів областей ЛВ як обrsquoєктів вимірювання а також проблеми вибо-ру та імплементації МЗ для окремих галузей ЛВ

Аналіз структури найбільш розпо-всюджених способів лиття дозволяє виділити області застосування МЗ в ЛВ та головні цілі управління проце-сами в межах цих областей які потре-бують постійного моніторингу а от-же і постійного вимірювання їхніх параметрів (рис 1)

До цих областей віднесені ndash вимірювання у виливку мета ndash

отримання якісного металу і в підсум-ку придатного виливка приклади неперервне лиття мідних злитків лит-тя в кокіль мідних анодів лиття біметалевих виливків тощо

ndash вимірювання у ливарній формі мета ndash отримання якісного та недорогого виливка приклади лиття в піщані форми сталевих та чавунних виливків лиття в оболонкові форми алюмінієвих виливків тощо

ndash вимірювання у сфері зовнішнього впливу ЛВ мета ndash забезпечення якості життя заснованої на естетиці промислового та художнього литва та екологічній безпеці ЛВ приклади неметалеве та художнє лиття художні нанопокриття на виливках а також екологія навколишніх для ЛВ атмосфери біосфери та грунту

У другому розділі представлена система laquoFOUNDMEASraquo створення та ім-плементації МЗ АСУ ЛВ З точки зору МЗ серед різних характеристик ливар-них процесів найбільший інтерес представляють такі їхні параметри які необ-хідні та достатні для вирішення завдань управління і які можуть бути отримані в результаті вимірювання ЛВ з погляду МЗ АСУ являє собою поле екстрема-льних станів матеріалів і обладнання з трудновимірюваними параметрами тому перший етап створення МЗ ndash вибір МЗ для конкретних параметрів ЛВ ndash є вкрай складною задачею для її laquoручногоraquo розвrsquoязання

В роботі кожний вибір МЗ для конкретних параметрів ЛВ починається з аналізу технологічної схеми процесу лиття яка отримується із технічного за-вдання на розробку МЗ Далі в системі laquoFOUNDMEASraquo будуються структурні схеми АСУ відповідними технологіями (приклад на рис 2) які визначають пе-релік та метрологічний зміст таких точок

Чим точніше будуть охарактеризовані ТВ тим точніше виявляться резуль-тати останніх і відповідно вище ефективність АСУ і якість виливків

Далі в роботі виконано окрему класифікацію головних атрибутів ЛВ вра-ховуваних при виборі МЗ

Рівень складності ЛВ був класифікований за такими ознаками ndash з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути інтерпретований як

Область ІІІ Вимірювання у сфері дії ЛВ

Область ІІ Вимірювання в формі

Комплексна область Вимірювання у виливку

та сфері дії ЛВ

Покращення

екології

Підвищ

ення естетичності

Підвищення

якості

Зниження

собівартості Область І Вимірю-вання у виливку

Рисунок 1 ndash Області застосування МЗ

в ливарному виробництві та цілі управління

11складний шляхом нарощування кількості параметрів що врахо-вуються при побудові моделю-ючого відображення за раху-нок більш глибокої дискретиза-ції обrsquoєкта на підрівні та еле-менти

ndash з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений на мікро макро або мета рівнях в залежності від мети і завдань вимірювань для автоматизованого управ-ління

ndash будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений у вигляді пристрою спо-собу або речовини в залежності від виду функціонального призначення МЗ ли-варної технології

Проблеми МЗ ЛВ які випливають з його технологічних особливостей були класифіковані за такими ознаками

ndash мета вимірювань попередній експеримент поточна діагностика безпо-середньо управління

ndash етап (період) технологічного процесу на якому проводиться вимірюван-ня вхідні параметри проміжні параметри вихідні параметри

Метрологічні характеристики процесів керованих в ЛВ були класифіко-вані за такими ознаками

ndash швидкоплинні процеси ndash проблемні з точки зору on-line вимірювання їх-ніх параметрів для цілей управління

ndash високоінтенсивні процеси ndash проблемні з точки зору величини діапазонів вимірювань їхніх параметрів

ndash багатопараметричні процеси ndash проблемні з точки зору ефективного ви-користання усіх виміряних параметрів в системі управління

ndash багатоекстремальні процеси ndash проблемні з точки зору кількості та якості вимірювань що забезпечують необхідну і достаточну інформацію для задач ба-гатоекстремальної оптимізації

ndash багатокритеріальні процеси ndash проблемні з точки зору кількості та якості вимірювань які забезпечують необхідну і достаточну інформацію для задач ба-гатокритеріальної оптимізації

ndash процеси які самоорганізуються ndash проблемні з точки зору вимірювання внутрішніх динамічних характеристик

Проблеми МЗ ЛВ які випливають з його метрологічних особливостей були класифіковані за такими ознаками

ndash за методами отримання первинної вимірювальної інформації методи із запізнюванням (великі виливки остигають у формі тривалий час) руйнівні ме-тоди (форму або виливок при вимірюванні доводиться розрізати) непрямі ме-тоди (наприклад вимірювання температури поверхні по оцінюваній laquoна окоraquo

Хімічний склад

катоду

Хімічний склад

розплаву

Технологічний процес лиття у виливниці мідних анодів

Розрахунок управляючих

впливів

Хімічний склад анода

Фото поверхні анода

Електрол

із

Рисунок 2 ndash Приклад структурної схеми АСУ технологічним процесом лиття у виливниці

мідних анодів із зазначенням точок вимірювань

12швидкості переміщення по ній крапель рідини) небезпечні для життя методи (високі температури вибухонебезпечність високочастотні магнітні поля)

ndash по вигляду первинної вимірювальної інформації багатовимірність (вели-кий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного виміру) не-стабільність (наприклад від виливка до виливка)

ndash за методами обробки вимірювальної інформації експертні оцінки (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікація за еталоном laquoручнийraquo підрахунок

ndash за метрологічними характеристикам результатів вимірювань відсутність on-line доступу точність чутливість робастність результату (вплив на резуль-тат дослідження різного роду статистичних викидів)

За кожним класом в кожному з перерахованих атрибутів в базі даних за-кріплені цифрові коди які при обrsquoєднанні в результаті комплексного аналізу того або іншого техпроцесу ЛВ та мети і форми його метрологічного монітори-нгу перетворюються на кодове слово ndash число за допомогою якого нейронна мережа системи laquoFOUNDMEASraquo пропонує в якості підтримки прийняття рі-шення найкращі методи та засоби вимірювань а також можливі напрямки їх-нього впровадження в ЛВ

Формою представлення таких пропозицій є методи отримання і згортки просторово-часових відображень одержуваних від ТВ які обрані нейронною мережею Кохонена із тих що є в базі даних системи Якщо в базі даних не зна-ходиться прийнятного метода або засобів то система сповіщає про це користу-вача який повинен надалі розробляти нові методи та засоби під конкретну ТВ та вимоги до неї

Методи отримання і згортки просторово-часових відображень одер-жуваних від ТВ Відкритий перелік методів отримання просторово-часових ві-дображень одержуваних від ТВ в обrsquoєкті вимірювання ndash це перш за все фізи-чні методи томографії морфологічної чутливості ємнісний вбудованих дат-чиків а також інтелектуальні методи генетичного алгоритму інтелектуального моніторингу інтелектуальних інrsquoєкцій та інші Відкритий перелік методів згор-тки просторово-часових відображень ndash це згортка за допомогою розрахунку ро-змірності відображення згортка за допомогою стискуючих відображень а та-кож згортка в результат еліптичного або параболічного перетворень

В автоматизованій людино-машинній системі laquoFOUNDMEASraquo передбаче-на також підсистема імплементації вибраного методу вимірювань тобто про-грамної і апаратної реалізації вибраного методу в заданій технології Мета ndash за-безпечення якості та конкурентоспроможності МЗ

Загальна схема системи laquoFOUNDMEASraquo вибору МЗ технологічних проце-сів лиття представлена на рис 3

У третьому розділі описана підсистема метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в галузі управління властивостями виливка

31 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом непере-рвного лиття мідної катанки У цьому процесі виливок виходить в одну тех-нологічну операцію при витягуванні стренги з розплаву через систему laquoграфі-товий кристалізатор ndash первинний охолоджувач ndash вторинний охолоджувачraquo ви-тягуючої машині неперервного лиття (рис 4)

13В результаті аналізу технологічного процесу неперервного лиття мідної ка-

танки визначені ТВ на структурній схемі АСУ (рис 5) і сформульований laquoКом-плекс вимог до МЗ АСУraquo обробка якого з допомогою нейронної мережі Кохо-нена дозволила поставити завдання створення МЗ

ndash розробити нове МЗ для вимірювання температури поверхні стренг ndash розробити нове МЗ для оцінки мікроструктури мідного сплаву яке під-

ходить для вбудовування в АСУ

Точка вимірювання 2 Відображення ndash фотографія

мікрошліфа Обробка ndash програма розрахунку

середнього розміру зерна

1 ПОЧАТКОВІ ДАНІ схема технологічного процесу вимоги до виливка

2 АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ

Результат 1 перелік вимірюваних параметрів

Результат 2 схема управління технологічним процесом з laquoточками вимірюваньraquo

3 КОДУВАННЯ Результати метрологічні коди

laquoточок вимірюваньraquo

Код точки 1 2 1 135 1 1 2

Код точки 2 2 1 135 1 1 2

4 ВИБІР МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ (ДЛЯ ТОЧОК 1 І 2) Результат 1 Метод отримання відображення

Результат 2 Метод обробки проміжної інформації (відображення)

Результат 3 Спосіб імплементації методів відображення та обробки

ОСНОВНІ ЕТАПИ

КЛАСИФІКАЦІЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ОБrsquoЄКТА

ВИМІРЮВАННЯ

По обrsquoєкту

По процесу

По вимірюванню

ПІДГОТОВЧІ ЕТАПИ

КЛАСИФІКАЦІЯ МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

НАВЧАННЯ НЕЙРОННОЇ МЕРЕЖІ КОХОНЕНА

Точка вимірювання 1 Відображення ndash від екрану тепловізора Обробка ndash

параболічне перетворення

ПРИКЛАД ПРОПОНОВАНОГО РІШЕННЯ

НАВЧЕНА НЕЙРОННАМЕРЕЖА КОХОНЕНА

Слой Кохонена

bull bull

Распределительный слой

laquoМертвыйraquo нейрон

Диагноз 1 Диагноз К Метод для 1 точки Метод для 2 точки

Мертвий нейрон

Шар Кохонена

Розподільчий шар

Рисунок 3 ndash Загальна схема системи вибору та імплементації

МЗ laquoFOUNDMEASraquo для технологічних процесів лиття

14Переливний жолоб від плавильної печі

Раздаточная печь

Індуктор

Перегородка

Вісь Х ливарної машини (перед площиною розріза)

Вісь Y ливарноїмашини

Кристалізатор із охолоджувателем

Стренга катанки

До витягаючого пристрою

y16 y15 y14 y13 y12 y11 y10

y9

x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8

Покривний флюс

Канал

asymp

Температура

поверхні стренг

Мікрострук-тура металу

Технологічний процес

неперервного лиття мідної

катанки

Регулятор витрати води

Режим витягування

Температура розплава

Розрахунок управляючих

впливів

Рисунок 4 ndash Конструктивна схема багатострумкової установки для

лиття мідної катанки

Рисунок 5 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом неперервного

лиття мідної катанки (для одного струмка)

Вимірювання температури поверхні стренг за допомогою паразитної термо-пари Для вимірювання температури по-верхні яка рухається із відносно великою швидкістю стренги була розроблена (Зонд для вимірювання температури поверхні тіла ГО Оборський БА Моргун ЮБ Моргун ІВ Прокопович ndash Патент Укра-їни на корисну модель Заявка u201506612 пріоритет від 060715) па-разитна термопара без спаю коли laquoпара-зитraquo не здійснює впливу на показники прибору в цілому (рис 6) Оскільки тер-

мопарні дроти не спаяні між собою як у звичайної термопари на місці їхнього контакту зі стренгою утворюються дві laquoпаразитніraquo термопари хромельстренга і стренгаалюмель

Якщо припустити що температури стренги в точках контактів практично рівні обидві паразитні термопари компенсують ЕРС повrsquoязані зі стренгою і можуть вимірюватися як одна при цьому контакт таких laquoокремихraquo термопар зі

стренгою значно кращій ніж у спаю термопари хромельалюмель зі стренгою

Недоліки існуючого масивного зон-да полягають в тому що конструкція чу-тливого елемента має істотну інерцій-ність за температурою та паразитне ви-промінювання тепла в навколишнє сере-довище

В пропонованому зонді (рис 7) зниження похибки вимірювання досяга-ється тим що в зонді присутні термоеле-ктроди 1 і 2 виконані у вигляді компен-

V=3

03

5 м

с

Термоелектрод А

Термоелектрод В

Пружне притискування

empty 816

Рисунок 6 ndash Схема laquoпаразитноїraquo термопари

Рисунок 7 ndash Температурний зонд

для пропонуємого методу вимірювання температури

рухомих поверхонь

15саційних спіралей Ці термоелектроди створюють термопару закріплену в ізо-льованому сердечнику 3 в стакані 4 Виводи 6 7 закріплені в кришці 5 Робочий кінець термопари 8 не має спаю а термоелектроди вільно контактують з повер-хнею тіла температура якого вимірюється

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідної катанки в ПуАТ laquoОде-ський завод laquoОдескабельraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

32 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад розплаву а на проміжному виході ndash хімічний склад анода а також фотог-рафії його поверхні до і після електролізу Остаточний вихід технологічного процесу ndash хімічний склад мідного катода (мета управління)

На структурній схемі АСУ (рис 2) виділені laquoточки вимірюваньraquo ndash ті реа-льні laquoфізичніraquo місця на устаткуванні що здійснює техпроцес або на предмет праці (в даному випадку це мідний анод ndash проміжний результат загального ли-варно-гальванічного технологічного процесу отримання чистої катодної міді) За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управ-ління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розроблення МЗ для АСУ тех-нологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

ndash МЗ для визначення хімічного складу мідного сплаву методом спектраль-ного аналізу

ndash МЗ для оцінки відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода

Метод вимірювання хімічного складу анода Хімічний склад мідного анода вимірювали laquoстандартнимraquo методом спектрального аналізу

Метод вимірювання відносної площі дефектів Під час виготовлення анода на його поверхні можуть формуватися ділянки які не беруть участь в електро-лізі при подальшому виготовленні катода (laquoбитіraquo ділянки) із-за наявності на поверхні непровідних матеріалів попадання на поверхню анода фарби від по-верхні виливниці утворення оксидів тощо Раніше відносну площу laquoбитихraquo ді-лянок анодів визначали візуально порівнюючи безпосередньо поверхню анода з таблицями балів наявності перерахованих дефектів Недоліки такого визна-чення очевидні низька точність через похибки дискретизації всіх можливих ва-ріантів поверхні на бали а також низька точність і субrsquoєктивізм при віднесенні тієї чи іншої laquoспоглядаємоїraquo поверхні до того чи іншого балу

Пропонований метод позбавлений цих недоліків оскільки вимірювання здійснюється автоматично з неперервним виходом Вимірювання відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода в пропонованому методі здійснюється шляхом компrsquoютерної обробки кольорової цифрової фотографії поверхні Експериментально в загальній зоні RGB-розкладання виділяється де-яка зона відповідна бездефектній поверхні ndash деякий laquoпаралелепіпед якостіraquo попадання в який свідчить про те що на поверхні анода в точці що відповідає даному пікселю дефектів немає Далі RGB-розкладання кожного пікселя що міститься у вихідних даних піддається компrsquoютерній обробці результат якої ndash одне число Fвідн і є результатом вимірювання

16Діапазон вимірювань пропонованого методу становить від 0 до 100 laquoби-

тоїraquo поверхні Діапазон показань пропонованого методу становить 0 ndash 1 за шкалою якості

поверхні анода Похибка методу Запропонований метод вимірювання відноситься до не-

прямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта ви-мірювань до його результатів Це призводить до можливого накопичення похи-бки вимірювання на кожному етапі перетворень Встановлено що сумарна мак-симально можлива похибка цілком допустима в машинобудуванні виробництві Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання дефектів повер-хні мідного аноду для прототипу і пропонованого методу наведено в табл 1

Таблиця 1 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобів вимірювання дефектів поверхні мідного литого аноду Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонуємий метод поріг чутливості 710 plusmn пікс 1 пікс діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 до IJ пікс 0 до IJ пікс

похибка plusmn 10 plusmn 35 Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідних анодів на металургій-

ному підприємстві laquoПанком-Юнraquo із позитивним техніко-економічним ефектом 33 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття

під тиском біметалевих виливків Структурна схема АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків наведена на рис 8

Технологічний процес лиття біметалевого

виливка (до заливки алюмінію)

Температура заливки

Розрахунок управляючого

впливу

Фотографіямакрошліфа Режим

нагріву вставки

Температура поверхні вставки

Технологічний процес лиття

(заливка и охолодження біметалевого виливка)

Рисунок 8 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом

лиття під тиском біметалевих виливків

На вході засобів вимірювань в пропонованому методі знаходиться склад-ний електромагнітний потік випромінюваний від поверхні тіла що нагріваєть-ся і описуваний великою кількістю змінних На виході методу ndash єдине число За допомогою нейронної мережі Кохонена а також із врахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розробки МЗ для АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків

17ndash МЗ для вимірювання параметрів термічного стану (інтегральної темпера-

тури поверхні) сталевої вставки перед заливанням її алюмінієм ndash МЗ для оцінки зварюваності біметалевої виливка у місці зrsquoєднання сталі і

алюмінію Вимірювання температури поверхні сталевих вставок за допомогою теп-

ловізора Для первинної обробки інфрачервоного випромінювання не підходять звичайні відеокамери тому у даному випадку необхідний тепловізор В резуль-таті виходить кольорове цифрове зображення підігрітої вставки приклад якого наведено на рис 9

Рисунок 9 ndash Зображення підігрітої вставки отримане за допомогою тепловізора

Мінімальна вимірювана зміна інтенсивності випромінювання Експериме-нтально встановлено що метод розпізнає різні випромінювання що відрізня-ються середньою температурою відповідного пікселя в 001 К

Мінімальний вимірюваний поріг зрушення теплової картини без зміни ін-тенсивності Експериментально встановлено що метод розпізнає різні випро-мінювання що відрізняються в просторі на 1 піксель на матриці тепловізора що відповідає 007 К

Запропонований метод відноситься до непрямих з великою кількістю пере-творень вимірюваної величини від обrsquoєкта вимірювань до його результатів Це призводить до накопичення похибки на кожному етапі перетворень Але сума-рна максимально можлива помилка допустима (до 10 ) в цій сфері ливарного виробництва

Порівняння метрологічних характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для прототипу і запропонованого методу наведено в табл 2

Таблиця 2 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки

Характеристика Прототип (вимірювання температури в одній точці)

Пропонований метод (вимірювання інтегральної

температури) чутливість 10 plusmn 1 degС 1 plusmn 05 degС

поріг чутливості ndash по температурі 5 degС 11 degС ndash по часу 15 с 05 с діапазон показань 50 ndash 500 degС 50 ndash 500 degС

діапазон вимірювань 50 ndash 200 degС 50 ndash 200 degС

похибка plusmn 20 plusmn 8

18У пропонованому методі первинна метрологічна інформація одержувана

від тепловізора у вигляді плоского зображення піддається еліптичному перет-воренню яке зводить значення інтенсивностей кожного пікселя зображення до одного числа такий результат дозволяє оцінити рівномірність нагрівання пове-рхні

Метрологічна оцінка незварюваності компонентів біметалевого виливка Якщо з якихось причин елементи біметалу не зварюються між собою на їх ме-жі на макрошліфі поперечного розрізу чітко спостерігаються щілиноподіб-ні чорні ділянки (рис 10)

Незварюваністьсталі та алюмінію

Алюміній

Сталь

α1

Зони незварювання

α2

а б

Рисунок 10 ndash Зони незварювання на макрошліфі розрізу біметалевого виливка (а) та схема до оцінки незварювання (б)

В існуючому способі оцінку незварюваності проводили візуально за

субrsquoєктивною оцінкою довжині щілиноподібних чорних ділянок Така оцінка не відрізняється ані точністю ані чутливістю і погано вбудовується в АСУ литтям біметалевих виливків Натомість із зображення такого шліфа ступінь незварю-ваності може бути виміряна кількісно Для цього пропонується метод згідно з яким круглий слід поверхні дотику після оцифровки і обробки в циліндричних координатах перетворюється на набір кутів α1 α2 α3 на кожен з яких спира-ється відповідна пошкоджена ділянка (рис 10) В подальшому ступінь незва-рюваності Ѕн розраховується за формулою

1 2н

2

S α + α +=

π (1)

Мінімальна вимірювана зміна незварюваності Експериментально встанов-лено що метод розпізнає різні сумарні кути незварюваності що відрізняються різницею в 002 рад

Точність засобу вимірювань Запропонований метод вимірювання відно-ситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта до його результатів Сумарна максимально можлива помилка (до 10 ) цілком допустима в цій сфері ливарного виробництва Порівняння метрологіч-них характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для про-тотипу і запропонованого методу наведено в табл 3

19Таблиця 3 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонований метод

чутливість 1 plusmn 009 1 plusmn 003 поріг чутливості 03 ndash 05 рад 001 ndash 003 рад діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 ndash 1 0 ndash 1 похибка plusmn 8 plusmn 06

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям біметалевих виливків в ДП

laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo із позитивним тех-ніко-економічним ефектом

У четвертому розділі представлена підсистема МЗ laquoCASTMEASraquo в обла-сті управління ливарною формою

41 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття в землю чавунних виливків На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад лігатури та її кількість а також інтенсивність пові-тряного охолодження форми після заливки а на виході ndash герметичність вилив-ків та їхня мікроструктура

Відповідна цьому струк-турна схема АСУ технологі-чним процесом лиття чавун-них виливків наведена на рис 11

В результаті аналізу тех-нологічного процесу сфор-мульована задача розробки нового МЗ для АСУ техноло-гічним процесом лиття в пі-щані форми чавунних вилив-ків з підвищеною герме-тичністю

ndash МЗ для вимірювання герметичності металу виливка ndash МЗ для оцінки мікроструктури чавуну виливка яка підходить для вбудо-

ви в АСУ (див вище) МЗ для вимірювання герметичності металу виливка Герметичність ndash це

опір матеріалу проникненню В даний час існує декілька методик по визначен-ню герметичності чавунів В одній з них крізь чавунну пластину у вакуумний простір пропускають водень вимірюючи при цьому зміну тиску Недоліком цього методу є те що форма зразка є двоякоувігнутим диском під впливом ви-сокого тиску в робочій частині зразка виникають напруження стискування які різко спотворюють реальну герметичність чавуну Інша методика дослідження герметичності сірого чавуну заснована на продавлюванні крізь зразок рідини В якості рідини для випробувань використовують керосин

Основним недоліком цих методів є те що навіть сам факт появлення течі в

Технологічний процес лиття

чавунних виливків у піщану форму

Склад та кількість лігатури

Розрахунок управлінь-ських дій

Герметичність виливка

Інтенсивність обдування форми

Фотографія мікрошліфа

Рисунок 11 ndash Структурна схема АСУ

технологічним процесом лиття чавунних виливків в піщані форми

20ньому визначається візуально Якщо необхідно провести вимірювання то про яку точності може йти мова якщо кількість рідини що просочилася визнача-ється за допомогою гігроскопічного тампона який зважується до і після проти-рання контрольної поверхні Однак і це ndash не основний недолік Мова йде про вимірювання часу У небезпечних і особливо відповідальних випадках напри-клад просочування радіоактивних рідин саме час вимірювання може зіграти фатальну роль в управлінні системою в цілому а в цьому методі-прототипі він вочевидь високий

У пропонованому методі вимірювання ці недоліки усунені Метод фактич-но являє собою два різних варіанти які обrsquoєднує єдина нова одиниця герметич-ності laquoегraquo (Стандарт підприємства laquoОдеський ливарний завод laquoЦентролітraquo СТ ОЛЗ 030369 ndash 1997) Фізичний сенс laquoегraquo заснований на законі просочуван-ня Дарсі У кожному з двох варіантів методу одиниця герметичності ег вимірю-ється і розраховується по-різному

Перший варіант експрес-метод вимірювання герметичності У ньому на відміну від методу-прототипу поява перших ознак течі вловлюється не візуа-льно а цифровим приладом (відеокамерою) далі вимірювальний сигнал надхо-дить у компrsquoютер на параболічне перетворення яке як відомо змінює колір кожного пікселя зображення з чорного на білий якщо в місці зображення від-повідному цьому пікселю за спостережуваний проміжок часу відбулося хоча б найменша зміна яскравості (наприклад в результаті появи просочування рідини крізь метал) Деяке ускладнення засобів вимірювання (відеокамера компrsquoютер) порівняно з прототипом з лишком компенсується при використанні методу у відповідальних випадках

Оскільки у випадку вимірювання герметичності методом протікання вели-ке значення має не тільки точність такого виміру але і час який витрачається на нього провели дослідження впливу порогу чутливості методу встановлено-го користувачем на час визначення наявності течі Збільшення порогу чутливо призводить до монотонного зростання часу виявлення течі причому з деякого значення порогу візуальне виявлення виявляється більш швидким ніж за допо-могою методу що встановлює природну межу порога

Таким чином у першому варіанті нового методу вимірювальний сигнал ndash відеопотік від поверхні зразка обробка сигналу ndash параболічне перетворення ві-деопотоку в параметр W формула для визначення герметичності GІ

IP tGWω

=η

[ег] (2)

де Р ndash тиск просочування МПа ω ndash площа просочування м2 W ndash кількість ріди-ни мndash6 t ndash час с η ndash динамічна вrsquoязкість Пас

З виразу (2) випливає що герметичність ndash такий опір матеріалу проникнен-ню рідини що має вrsquoязкість η і знаходиться під тиском Р при якому за час t че-рез майданчик ω проникає W мілілітрів рідини

Один ег ndash це така герметичність при якій за 1 с крізь площу в 1 м2 про-сочується 1 м3 рідини що знаходиться під надлишковим тиском який дорі-внює 1 Па при вrsquoязкості 1 Пас

21Питому герметичність визначали як відношення герметичності GІ до квад-

рату товщини зразка δ Діапазон вимірювань для визначення факту протікання від 0 (протікання

немає) до 1 (протікання є) для вимірювання герметичності виливка від 0 до 100 eг

Похибка методу Метод вимірювання відноситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини Розрахункова сумарна мак-симально можлива похибка (до 5 ) цілком припустима у технічних вимірюван-нях Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання герметично-сти для кращого з відомих і запропонованого експрес-методу наведене в табл 4

Таблиця 4 ndash Порівняльні метрологічні характеристики методів вимірювання герметичності

Характеристика Прототип Пропонований метод

Факт протікання Герметичність Факт

протікання Герметичність

чутливість ndash 5 plusmn 1 г ndash 1 plusmn 001 eг діапазон

вимірювання 0 ndash 1 0 ndash 20 г 0 ndash 1 от 0 до 100 eг

похибка plusmn 114 plusmn 91 plusmn 25 plusmn 25 Другий варіант універсальний метод вимірювання герметичності В цьо-

му варіанті вимірювальний сигнал ndash зображення мікрошліфа зразка обробка вимірювального сигналу ndash еліптичне перетворення зображення формула для визначення герметичності GІІ

II р звгр

8G K K Ll amπ

= [ег] (3)

где Kр ndash розмірний коефіцієнт Kзв ndash коефіцієнт звивистості включень a lгр m ndash параметри які отримуються в результаті елиптичного перетворення зображен-ня мікрошліфа

Цей варіант методу є універсальним оскільки для його реалізації не потрі-бне спеціальне обладнання для laquoпродавлюванняraquo зразків Він незамінний в тих випадках коли постійний моніторинг мікроструктури сірого чавуну виливків є найважливішою умовою забезпечення мінімально допустимої герметичності останніх

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям чавунних виливків у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

42 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми Розглянута в цьому розділі АСУ відноситься до комбінованих оскільки в переліку враховуваних параметрів є не тільки технологічні але й організаційні Аналізом технологічної схеми встано-влено що на вході АСУ ndash склад піщано-смоляної формувальної суміші темпе-ратура формоутворюючої оснастки а також стан обслуговуючого персоналу а на виході ndash газопроникність інтегруючого датчика який встановлюється у фо-

22рму та інтелектуального да-тчика вбудованого в орга-нізаційну систему

Відповідна до цього структурна схема АСУ тех-нологічним процесом лиття в оболонкові форми вилив-ків з алюмінієвих сплавів наведена на рис 12 На схемі передбачені дві під-системи виробнича яка управляє параметрами тех-нології і організаційна ndash керуюча персоналом цеху В якості laquoточок вимірю-ваньraquo визначено газопрони-кність інтегруючого датчи-ка стан персоналу і фотог-рафія поверхні виливка

За допомогою нейрон-ної мережі Кохонена а та-кож з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розробили завдання створення МЗ АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в обо-лонкові форми

ndash МЗ для вимірювання інтегральної дії на стан оболонкової форми темпе-ратури та часу

ndash МЗ для оцінки організаційного стану персоналу ливарного цеху ndash МЗ для оцінки якості виливків по зовнішньому вигляду їх поверхні Метод вимірювання кількості поглиненого тепла за допомогою інтегру-

ючих датчиків При аналізі процесів що відбуваються в системі laquoвиливок ndash формаraquo час є найважливішим фактором Наприклад мало нагріти деякий обrsquoєкт до температури фізичного або хімічного перетворення необхідно при цій температурі витримати цей обrsquoєкт для завершення перетворення Це озна-чає що мало мати інформацію про максимальному температуру якої досягав обrsquoєкт необхідно також знати скільки часу тривав такий стан тобто вміти ви-мірювати деяку інтегральну характеристику температури у часі тобто фактич-но вимірювати енергію отриману обrsquoєктом в процесі нагрівання

Прототипу такого методу вимірювання в МЗ ЛВ не існує У роботі запро-поновано новий інтегральний метод вимірювання такої енергії Це дало змогу запропонувати засоби вимірювання у вигляді інтегральних датчиків минулого термічного стану перетворення чутливих елементів яких дозволяє після заве-ршення процесу судити про термічні умови в яких перебував елемент Завдяки цьому проміжні показники (температура форми і час протягом якого вона впливала) виводяться до списку вихідних показників що в свою чергу дозво-ляє відмовитися від важкої ідеї що вимірювати в формі в процесі охолодження

Виробничапідсистема

Організаційнапідсистема

Стан обслуговую-

чого персоналу

Від інтегруючого датчика

Технологічний процес лиття алюмінієвих виливків

в оболонкові форми

Склад формувальної

суміші

Розрахунок управлін-ський дій

Від інтелектуального датчика

Температура оснастки

Фотографія поверхні виливка

Розрахунок управлін-ський дій

Рисунок 12 ndash Структурна схема комбінованої АСУ технологічним процесом лиття виливків з алюмінієвих сплавів в оболонкові форми

23відливка В якості чутливого елемента засобу вимірювання в роботі служив стовпчик піщано-смоляних сумішей або стовпчик порошку легкоплавкого скла Порошки знаходяться в спеціа-льному оснащенні ndash датчику що до-зволяє з одного боку нагрівати стовп-чик усередині досліджуваного обrsquoєкта а з іншого ndash прикладати до нього механічне зусилля (рис 13)

При надходженні тепла з боку поверхні А (рис 13) стовпчик порош-ку односторонньо нагрівається при цьому його фізико-хімічний стан змі-нюється не одночасно а по мірі про-грівання від металевого дна приладу

Відомо що при торцевому нагріванні і стисканні стовпа піщано-смоляних сумішей можливе утворення двох шарів різної щільності результат ланцюж-ка фізико-хімічних процесів вихідного стиснення laquoсухоїraquo суміші і laquoпластично-гоraquo стиснення суміші в якій звrsquoязуюче ndash новолачна смола ndash знаходиться в розмrsquoякшеному від нагрівання стані Подальший нагрів за рахунок поліконден-сації смоли фіксує ці стани чутливого елемента У підсумку газопроникність елемента Г служить деякою інтегральною функцією температури і часу нагрі-вання чутливого елемента

0

Г ( )к

f T dτ⎛ ⎞

= τ τ⎜ ⎟⎝ ⎠int (4)

де τ ndash час закінчення спостерігання с Т ndash температура в контрольній точці К Метрологічна оцінка (вимірювання) якості поверхневого шару По-

поверховий шар готових виливків оцінювали в балах за двома факторами ная-вності пригару та раковин за 5-бальною шкалою для кожного фактора

Розроблене МЗ впроваджено в ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут телевізійної технікиraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

43 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття крупних сталевих виливків

Як випливає з технологічної схеми процесу лиття великих сталевих вилив-ків на вході знаходиться склад формувальної суміші і температура заливання сталі а на виході ndash фотографія поверхні виливка що свідчить про наявність і кількість пригару Крім того на проміжному етапі при формоутворенні здійс-нюється вимірювання щільності форми яке виконується неруйнівним ємнісним методом Відповідна структурна схема АСУ технологічним процесом лиття сталевих виливків в піщані форми наведена на рис 14

В результаті аналізу технологічного процесу лиття великих сталевих вили-вків за допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розроблено завдання створення нового МЗ

Oslash20

60

А

2 1 3 4 5 6 Рисунок 13 ndash Схема датчика кількості

поглиненого піщаною ливарною формою тепла 1 ndash керамічний стакан 2 ndash металеве (мідне) дно 3 ndash стовпчик

порошку чутливого елемента 4 ndash пористий металокерамічний поршень 5 ndash пружина 6 ndash упор

24ndash МЗ для вимірю-

вання щільності піщаної ливарної форми

ndash МЗ для вимірю-вання зовнішнього ви-гляду виливка яке під-ходить для вбудови в АСУ

Ємнісний метод неруйнівного вимірю-вання щільності піщаної форми Систематичний моніторинг щільності ливарних форм в цілому або окремих її ділянок ускладнений через від-сутність ефективних методів такого контролю без руйнування форми Дійсно від співвідношення густин різних ділянок форми багато в чому залежить інтен-сивність процесів тепломасообміну у останньої а отже і якості виливків На жаль коли форма виготовлена неможливо без її руйнування виміряти щільність її фрагментів що різко обмежує можливості постійного моніторингу форм на ливарному конвеєрі

Метод запропонований в даній роботі полягає у безпосередньому вимі-рюванні електричної ємності конденсатора обкладки якого є складовою части-ною оснастки в якій форма отримана Такий підхід дозволяє забезпечити стабі-льні геометричні параметри конденсатора і високу точність вимірювань

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям сталевих виливків в ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПрогресraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

У пrsquoятому розділі представлена підсистема МЗ laquoENVIRMEASraquo в області управління сферою впливу ливарного виробництва

Під сферою впливу в роботі розуміли процеси які безпосередньо не вхо-дять в даний конкретний спосіб лиття (внутрішня сфера) але тим не менш суттєво впливають на якість життя людини (зовнішня сфера) Сюди можна від-нести проблеми екології ndash якості навколишнього середовища людини ергоно-міки ndash особливостей та можливостей функціонування людини в системах лю-дина річ середа естетики ndash різного роду творів мистецтва декоративних пок-риттів тощо (велика частка творів мистецтва виконана литтям) та ін

51 Метрологічне забезпечення АСУ сферою впливу ливарного вироб-ництва Екосистема відвалів ЛВ є самовідтворюваною але відновні процеси протікають в ній повільно Це пояснюється низькою біологічною активністю відпрацьованих формувальних і стрижневих сумішей Якщо цю властивість на-дати сумішам до вивезення у відвал ще на стадії виробничого циклу то процес відновлення їх у природі можна значно прискорити З цією метою у формува-льну суміш вводили насіння різних рослин При цьому насіння не тільки сприя-

Технологічний процес виготовлення крупних сталевих виливків

Щільність форми

Техноло-гічний процес виготов-лення піщаної форми

Температура заливання

Розрахунокуправля-ючих дій

Фотографія поверхні

Склад форм суміші

Зали-вання форми рідкою сталлю

Рисунок 14 ndash Структурна схема АСУ технологічним

процесом лиття крупних сталевих виливків

25ли формуванню біологічної активності сумішей але й виступали в ролі добав-ки що підвищує податливість ливарної форми Оскільки при цьому вдається також розвrsquoязувати завдання підвищення якості виливків маємо комбіновану область АСУ ЛВ і відповідне цьому МЗ

На вході системи комбінованої АСУ ndash склад формувальної суміші із біодо-бавками конструкція ливарної форми і температура заливки металу а на вихо-ді ndash фотографії поверхні виливка і відвалів ливарних цехів томограма ливарної форми а також біологічні властивості води і насіння які побували в ливарній формі (рис 15)

ЕКОЛОГІЯ ОТОЧУЮЧОГО СЕРЕДОВИЩА

Результат елиптичного перетворення

Концентрація небезпечних компонентів

Питома площа відтворених ділянок

Результат параболічного перетворення

Склад формувальної

суміші

Розрахунокуправля-ючіх дій

Аерофотозrsquoйом-ка відвалів

Температура заливання чувуну Томограма

форми

Схожість насінняпісля вибивки

Біоаналіз фільтр вод

Фото поверхнівиливка

ЛИВАРНИЙЦЕХ

браку по горячих тріщинах

Товщина робочого

шару форми

Рисунок 15 ndash Структурна схема комбінованої АСУ

Для визначення зон ливарної форми в яких насіння виживуть або вигорять

після заливання рідкого металу розглянули розподіл температури в перерізі сирої піщано-глинистої ливарної форми

За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань було поставлено та розвrsquoязано завдання розро-бки нового метрологічного забезпечення для комбінованої АСУ

ndash МЗ для вимірювання якості поверхні виливка з його фотографії ndash МЗ для вимірювання параметрів фільтраційних вод в зоні відвалів ЛВ ndash МЗ для лабораторного вимірювання схожості насіння у ґрунті після ви-

бивки ливарної форми ndash МЗ для аерофото та відео зйомки поверхонь ливарних відвалів та вимі-

рювання параметрами покриття їх сходами насіння ndash МЗ для вимірювання структури матеріалу форми з біодобавками Останню задачу вирішували шляхом розробки методів неруйнівного вимі-

рювання які включають компrsquoютерну томографію середовища і подальшу об-робку її результатів шляхом розрахунку хаусдорфовської розмірності тобто зведення томографічного зображення до одного числа

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ якістю чавунних виливків та екологією ЛВ у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

2652 Метрологічне забезпечення АСУ естетико-художньою сферою ли-

варного виробництва АСУ процесами неметалевого і художнього лиття а та-кож нанесенням художніх покриттів представлена схемою на рис 16

На вході системи автома-тизованого замкненого управ-ління ndash склади матеріалів що використовуються і параметри технологічних процесів а на виході ndash фотографії поверхонь виливків а також механічні властивості виливків і покрит-тів Особливістю вихідних па-раметрів у цьому випадку є їх laquoнечіткістьraquo неможливість ви-мірювання з заданою точністю з-за неповторюваності худож-ніх виливків їх невідтворюва-ності від виливка до виливка

Це робить метрологічний інформаційний канал в АСУ розмитим стохастичним що вимагає для вирішення основної задачі МЗ ndash поставки в замкнений контур управління даних про поточні значення тих або інших вихідних параметрів ndash інтелектуальних методів обробки неповної і нечіткої інформації Для підтримки МЗ АСУ такими системами в роботі використовували інтелектуальні методи генетичні алгоритми та нейронні мережі

Генетичні алгоритми вирішували завдання прогнозування та оптимізації систем на основі нечітких результатів вимірювань технічної діагностики та компенсації латентних порушень в роботі складних систем багатоцільової оп-тимізації методом комплексного генетичного алгоритму та еволюційної оптимі-зації слабкозвrsquoязаних технічних систем Нейронні мережі призначалися для вбудовування в засоби вимірюваненя для АСУ технологічними процесами лит-тя і після відповідного навчання laquoзаймалисяraquo розпізнаванням прихованих за художньою оболонкою технічних образів необхідних для ефективного пошуку управлінських рішень в області ливарної технології

ВИСНОВКИ

Дисертація містить нові науково обґрунтовані результати проведених здо-

бувачем досліджень які розвrsquoязують наукову проблему розробки та удоскона-лення теоретичних основ і нових універсальних підходів до вибору систем та імплементації МЗ управління складними важкодоступними ливарними систе-мами з важковимірюваними параметрами дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірювань підвищувати якість продукції ЛВ

Художнє

та неметалеве лиття нанесення

покриттів

Матеріали

Розрахунок управляючих дій за

допомогою інтелектуальних інформаційних технологій

Мікрофото поверхні

Параметритехнології Механічні

властивості

Фотографія виливка

Рисунок 16 ndash Схема АСУ процесами неметалевого і художнього лиття

а також нанесенням художніх покриттів

271 Аналізом літературних джерел і виробничих даних встановлено що ли-

варним виробництвом (на сьогоднішній день існують понад сотні принципово різних промислових способів лиття) надзвичайно важко керувати оскільки йо-го вхідні проміжні та вихідні характеристики відносяться до важковимірюва-них швидкозмінних багатовимірних широкодіапазонних важкодоступних ві-дкладених і прихованих Все це створює проблеми МЗ ЛВ оскільки існуючі методи і засоби які призначені для цього відрізняються

bull за методами одержання первинної вимірювальної інформації запізню-ванням (великі виливки остигають в формі тривалий час) руйнівним впливом на процеси (форму виливок доводиться розрізати) побічністю (наприклад ви-мірювання температури поверхні оцінюється laquoна окоraquo за швидкістю перемі-щення по ній крапель рідини) небезпекою для життя (високі температури ви-бухонебезпечність високочастотні магнітні поля тощо)

bull за видом надання первинної вимірювальної інформації багатомірністю (великий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного вимірю-вання) нестабільністю (наприклад від виливка до виливка)

bull за методами обробки вимірювальної інформації домінуванням експерт-них оцінок (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікації за еталонами і laquoруч-ногоraquo підрахунку

bull за метрологічними характеристиками результатів вимірювань відсут-ність on-line доступу низька точність низька чутливість низька надійність ре-зультату вимірювання (вплив на результат різного роду статистичних викидів)

2 Виконана класифікація МЗ ЛВ за напрямками вхідні характеристики ndash що вимірювати навіщо вимірювати та вихідні ndash як і чим вимірювати Це дозво-лило для розвrsquoязання науково-технічної проблеми створення та імплементації ефективного МЗ системи управління ЛВ запропонувати метод інтелектуальної обробки вхідних характеристик за допомогою нейронної мережі Кохонена яка підбирає до кожного набору останніх (коду ТВ) можливі методи і засоби вимі-рювання Якщо такі є в базі даних системи їх треба придбати і застосувати якщо є тільки метод вимірювання необхідно розробити спроектувати і вигото-вити засіб що реалізує цей метод якщо й метод не існує ndash необхідна наукова робота по його створенню У будь-якому випадку необхідно виконати імпле-ментацію методів і засобів під конкретні умови технологічних процесів лиття

3 Для реалізації цього методу створена автоматизована людино-машинна система вибору МЗ ЛВ laquoFOUNDMEASraquo (laquofoundry measurementsraquo ndash ливарні ви-мірювання) та її підсистеми laquoMETALMEASraquo для області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo для області якості продукції ЛВ та laquoENVIRMEASraquo для області сфери зовнішнього впливу ЛВ що містить підсистеми вибору такого забезпечення отримання вимірювальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ вибору методу згортки таких відображень до ре-зультату вимірювання а також оцінки якості і конкурентоспроможності новос-творюваних метрологічних систем

4 Для обrsquoєктів ЛВ з метою отримання первинної метрологічної інформації (просторово-часового відображення) від laquoточок вимірюваньraquo прийнятих в робо-ті запропоновані та імплементовані фізичні методи (ємнісний індукційний та

28рентгенографічний) термічні (термопари спектроскопи laquoпряміraquo та інфрачер-воні термометри) гідравлічні (прилади для вимірювання герметичності просо-чування) біологічні (життєздатність флори і фауни) методи отримання зобра-жень та відеорядів (фото- та кінозйомка томографія теплобачення) а також ін-телектуальні методи інтегруючих датчиків і латентних інформаційних інrsquoєкцій

5 Для обrsquoєктів ЛВ з метою згортки первинної метрологічної інформації до результату вимірювання запропоновано згортка за допомогою розрахунку роз-мірностей відображення (топологічної розмірності Мінковського розмірності Хаусдорфа-Безиковича фрактальної розмірності інформаційної розмірності кореляційної розмірності) а також згортка за допомогою стискаючих відобра-жень і згортка в результат еліптичного та параболічного перетворень що до-зволило зводити великий обсяг первинної вимірювальної інформації до одного числа

6 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття мідного неперервного виливка із безкисневої катодної міді лиття в виливниці мідних анодів і лиття під тиском біметалевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірювання тем-ператури поверхні мідної катанки в русі вимірювання мікроструктури безкис-невої міді шляхом еліптичного перетворення її цифрового зображення вимірю-вання електрогальванічних якостей мідних анодів шляхом попиксельної оцінки відповідності кольору фотографії анода еталону який налаштовується за ре-зультатами спектрального аналізу металу виливка вимірювання нерівномірнос-тей у розподілі температури поверхні сталевих вставок перед заливкою алюмі-нієм за допомогою тепловізора а також вимірювання незварюваємості елемен-тів біметалу за допомогою компrsquoютерної обробки фотографій мікрошліфів в зоні зварювання сталі і алюмінію

7 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття в землю герметичних чавунних виливків лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми і лиття в землю ве-ликих сталевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірюван-ня герметичності сірого чавуну шляхом параболічного перетворення відеозйо-мки з місця протікання для експрес-вимірювання та еліптичного перетворення зображення мікрошліфа сірого чавуну для універсального вимірювання запро-понована і сертифікована на підприємстві (одеський завод laquoЦентролитraquo) нова одиниця вимірювання герметичності laquoегraquo Розроблено методи та засоби МЗ ви-мірювання за допомогою запропонованого в роботі інтегрального датчика теп-лової енергії яка поглинається піщано-смоляною формою при її виготовленні а також неруйнівного вимірювання щільності піщаної форми в процесі її вигото-влення за допомогою ємнісного датчика

8 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoENVIRMEASraquo при управлінні технологічними процесами неметалевого і художнього лиття та на-несення художніх покриттів а також при управлінні екологічним станом на-вколишнього середовища технологічними методами Розроблено методи та за-соби МЗ інтелектуального вимірювання параметрів виливків в умовах неповних та (або) нечітких даних а також вимірювання laquoзовнішніхraquo для ЛВ параметрів

29кількості шкідливих речовин повrsquoязаних з технологією лиття в повітрі водой-мах та ґрунті параметрів відновлення навколишнього середовища тощо

9 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного виливка В результаті випробувань встановлено що підсистема laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномір-ність показника якості мідного виливка в межах 16 стренг приблизно на 25

10 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo В результаті випробувань встановлено що використання під-системи laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чистоти міді на рівні не більше ніж 0001 за кожною домішкою

11 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бі-металевих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на згортках фотографій мак-рошліфів зони стику різних металів Встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo в реальному виробництві дало можливість знизити дефек-ти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

12 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в піщані форми В результаті випро-бувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

13 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболо-нкові форми В результаті випробувань встановлено що застосування підсисте-ми laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоспроможність продукції

14 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ в області оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків В результаті виробничих випробувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість де-фектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

15 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролітraquo були проведені випробування підсистеми МЗ в галузі екології ЛВ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою В результаті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прис-корити рекультивацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

3сполук з використанням інтелектуальної системи підтримки прийняття рішеньraquo (0109U002614) 665-145 laquoАналіз і розпізнавання зображень на базі субградієнт-них ітеративних алгоритмів у просторі вейвлет-перетворенняraquo (0109U008468) 690-46 laquoОцінка і прогнозування екологічних ризиківraquo (0113U001460) 688-62 laquoІнтеркалібрація результатів дистанційного зондування мережі метеорологіч-них радарів високої роздільностіraquo (0113U001458) 683-135 laquoТеоретичні основи побудови та методи реалізації в реальному часі динамічних математичних мо-делей зміни станів складних обrsquoєктівraquo (0114U002772) і 683-135 laquoПасивна бага-тоенергетична томографія ядерного палива з метою визначення кількісних по-казників безпеки обrsquoєктів ядерної енергетикиraquo (0113U001453)

Мета і задачі дослідження Метою роботи є створення універсальної системи вибору та імплементації

МЗ сучасного ЛВ впровадження якої дозволить суттєво підвищити ефектив-ність систем управління останнім і як наслідок ndash якість продукції ЛВ і оточу-ючого це виробництво середовища

Для досягнення цієї мети в роботі були вирішені такі головні задачі ndash виконаний аналіз методів та засобів МЗ складних технологічних процесів

із важковимірюваними параметрами зокрема виявлені особливості управління складними обrsquoєктами ЛВ і проблеми його автоматизації оцінена роль МЗ в управлінні складними технологічними процесами і встановлені недоліки існу-ючих засобів отримання і перетворення вимірювальної інформації від обrsquoєктів ЛВ та сфери його оточення сформульовані вимоги до структури та змісту ро-боти загальної системи вибору методів і створення засобів вимірювань а також імплементації їх у реальне виробництво

ndash розроблена загальна система laquoFOUNDMEASraquo (measurements in foundry) створення та імплементації МЗ управління ЛВ у вигляді трьох підсистем для трьох областей її застосування підсистема laquoMETALMEASraquo (measurements in metallurgy) в області вимірювання параметрів виливка підсистема laquoCASTMEASraquo (measurements in casting) в області вимірювання параметрів ли-варної форми і підсистема laquoENVIRMEASraquo (measurements in environment) в об-ласті вимірювання параметрів сфери впливу ЛВ естетики екології тощо яка містить підсистеми наукового вибору такого забезпечення отримання вимірю-вальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ у межах обrsquoєкта вибору методу згортки таких відображень а також оцінки якості і кон-курентоспроможності метрологічних систем

ndash в рамках розробки та імплементації підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo для замкнутих систем управління ЛВ створено методи та засоби

bull вимірювання температури поверхні мідної катанки в русі а також чисе-льного вимірювання мікроструктури міді

bull вимірювання електролітичної якості мідних литих анодів bull вимірювання нерівномірностей у розподілі температури поверхні стале-

вих вставок перед заливкою алюмінієм ndash в рамках розробки та імплементації підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo для

замкнутих систем управління ЛВ створено методи та засоби вимірювання bull герметичності сірого чавуну

4bull щільності піщаних ливарних форм bull інтегральних характеристик впливу температури і часу на стан

звrsquoязуючого оболонкових піщано-смоляних форм ndash в рамках розробки та імплементації підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo для

замкнутих систем управління ЛВ створено методи та засоби вимірювання bull структури формувальних сумішей що містять випалювані добавки bull параметрів екологічного стану оточуючого ливарні цехи середовища

концентрацій шкідливих речовин в атмосфері і відвалах параметрів рекульти-вації відвалів

ndash виконані практичні випробування результатів досліджень на шести підп-риємствах різноманітних галузей машинобудування з позитивним технічним екологічним і економічним ефектами

Обrsquoєктом дослідження є процеси вимірювання в контурах управління складними технологіями та обладнанням ЛВ при різних фізичних мето-дах одержання а також при різних формах подання та різних методах перетво-рення первинної вимірювальної інформації

Предметом дослідження є методи і засоби вимірювання важковимірюва-них параметрів ЛВ шляхом отримання і обробки просторово-часових відобра-жень від предметів праці результати яких необхідні і достатні для їх викорис-тання в МЗ управління ЛВ

Методи дослідження При побудові загальної системи та окремих підсис-тем вибору методів і створення засобів вимірювань а також імплементації їх у реальне виробництво використовували математичний апарат інтелектуального класифікатора ndash штучної нейронної мережі Кохонена При розробці теоретич-них основ побудови системи МЗ управління складними обrsquoєктами ЛВ з важко-вимірюваними параметрами використовували математичні методи теорії вимі-рювань теорії тепломасообміну теорії автоматичного управління При розроб-ці методів отримання первинної інформації у вигляді просторово-часових відо-бражень від обrsquoєктів вимірювань використовували методи руйнуючого (перері-зи мікро і макро шліфи тощо) і неруйнівного (томографія теплобачення фото-і кінозйомка аерофотозйомка) отримання зображень методи отримання збері-гання та обробки великого обrsquoєму даних в банках даних тощо При розробці методів стиснення первинної інформації використовували методи еліптичного та параболічного перетворень зображень і відеопотоків а також фрактальні ме-тоди стискаючих відображень методи дробових хаусдорфовських розмірнос-тей При розробці методів обробки нечіткої та стохастичної первинної вимірю-вальної інформації використовували теорію штучних нейронних мереж Кохо-нена мереж прямого поширення а також еволюційні методи генетичних алго-ритмів При дослідженні характеристик засобів МЗ (похибка точність збіж-ність результатів відтворюваність тощо) використовували оригінальні експе-риментальні методики та установки а також діюче в ливарних цехах шес-ти підприємств технологічне обладнання та засоби вимірювань

Наукова новизна одержаних результатів Наукова новизна одержаних результатів дисертаційної роботи полягає в створенні теоретичних основ вибо-ру та імплементації а також розробки методів та засобів МЗ процесу вимірю-

5вання параметрів складних ливарних систем в управлінні різноманітними лива-рними технологіями Отримані наступні основні наукові результати

1 Висунуто і підтверджено наукове положення про те що bull з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути інтерпретований як

складний шляхом нарощування кількості параметрів що враховуються при по-будові моделюючого відображення за рахунок більш глибокої дискретизації обrsquoєкта на підрівні та елементи

bull з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений на мікро макро або мета рівнях в залежності від мети і завдань вимірювань для автома-тизованого управління

bull будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений у вигляді пристрою спо-собу або речовини в залежності від виду функціонального призначення МЗ ли-варної технології

2 Вперше виконана класифікація обrsquoєктів ЛВ з точки зору їх МЗ за облас-тями видами рівнями дискретизації підсистемами характеристиками інтенси-вності процесу мети і laquoзрізуraquo (стадії) вимірювань що дозволило запропонувати метод автоматизованого вибору комплексу МЗ для кожного класу на основі ін-телектуального класифікатора у вигляді комплексованої нейронної мережі laquoме-режа прямого поширення ndash мережа Кохоненаraquo

3 Отримав подальший розвиток метод вимірювання температури рухомої металевої поверхні який полягає у використанні для цієї мети ковзної термопа-ри що дозволило застосувати його в управлінні твердінням неперервних мід-них виливків в багатострумковому водоохолоджуваному кристалізаторі

4 Отримав подальший розвиток метод вимірювання мікроструктури мід-них сплавів який полягає у застосуванні до цифрових зображень відповідних мікроструктур еліптичного перетворення що дозволило в on-line режимі зводи-ти різноманіття двовимірного цифрового кольорового зображення до результа-ту вимірювання у вигляді числа яке легко вбудовується в систему управління технологічними процесами ЛВ

5 Вперше запропоновано метод вимірювання електролітичної якості литих мідних анодів який полягає в розпізнаванні кожного пікселя цифрового зобра-ження поверхні мідного анода шляхом порівняння його RGB-розкладання за паралелепіпедом якості поточної плавки а також метод визначення RGB-координат паралелепіпеда якості шляхом попереднього отримання і обробки спектрограми металу що дозволило організувати неруйнівний он-лайн конт-роль параметрів якості процесу отримання надчистої електролітичної міді

6 Отримав подальший розвиток метод вимірювання нерівномірності тем-ператури поверхні сталевої вставки в біметалічний виливок перед заливкою алюмінієм який полягає в застосуванні для цього тепловізора з подальшим елі-птичним перетворенням отриманого цифрового зображення що дозволило здійснювати управління технологією біметалевого лиття на ранній проміжній стадії процесу

7 Отримав подальший розвиток метод вимірювання ступеня зварюваності елементів біметалевого виливка який полягає в застосуванні для цієї мети циф-рової фотографії перерізу зони зварюваності з подальшою її обробкою в цилін-

6дричних координатах що дозволило використовувати отриманий результат ви-мірювання для управління технологічним процесом біметалевого лиття

8 Вперше запропоновано універсальний метод вимірювання герметичності виливків з сірого чавуну шляхом еліптичного перетворення вимірювального сигналу від виливка ndash зображення металографічного мікрошліфа ndash з подальшим перерахунком результату такого перетворення на запропоновану в роботі нову одиницю вимірювання опору матеріалу просочуванню (герметичності) laquoегraquo що дозволило значно підвищити точність вимірювання

9 Вперше запропоновано експрес-метод вимірювання герметичності вили-вків із сірого чавуну шляхом продавлювання крізь його тіло контрольної ріди-ни який полягає у відеофіксації моменту початку протікання та параболічної обробці відеопотоку від поверхні зразка з наступним перерахунком на нову одиницю вимірювання опору матеріалу просочуванню (герметичності) laquoегraquo що дозволило значно підвищити точність вимірювання і знизити час що проходить від моменту початку протікання до моменту його виявлення та отримання ре-зультату вимірювання

10 Отримав подальший розвиток метод вимірювання приросту теплової енергії в піщано-смоляній ливарній формі який полягає в застосуванні для цьо-го інтегрального датчика теплової енергії у вигляді ділянки ливарної форми з того ж матеріалу яка змінює свою газопроникність в залежності від інтенсив-ності і тривалості нагрівання що дозволило запропонувати засоби для неруйні-вного для ливарної форми вимірювання результат якого використовується в управлінні процесами лиття

11 Отримав подальший розвиток метод вимірювання щільності гетероген-ного формувального матеріалу який полягає у визначенні ємності локального конденсатора який представляє собою фрагмент ливарної оснастки обкладки між якими заповнені цим матеріалом що дозволило вимірювати щільність ді-лянок форми у важкодоступних місцях без її руйнування і використовувати ре-зультати вимірювання в управлінні процесами лиття

12 Отримав подальший розвиток метод неруйнівного вимірювання пара-метрів структури ливарної форми з органічними добавками що полягає у вико-ристанні для цього рентгенівської компrsquoютерної томографії з подальшим пара-болічним перетворенням результатів останньої що дозволило отримувати точні дані про переміщення компонентів форми при заповненні оснастки і викорис-товувати ці дані на етапі проектування комбінованих ливарних технологій

Практичне значення одержаних результатів Підтверджена практична можливість адекватного за швидкодією точністю та достатністю використання нових методів і моделей для ефективного вимірювання проміжних і вихідних параметрів в підсистемах управління ЛВ

Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації МЗ управління ЛВ та її підсистеми laquoMETALMEASraquo laquoCASTMEASraquo і laquoENVIRMEASraquo Системи МЗ управління технологічними процесами виготов-лення виливків що базуються на отриманих у дисертації моделях і методах пройшли наступні виробничі випробування

1 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-

7скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo при управ-лінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного ви-ливка із безкисневої катодної міді В результаті випробувань встановлено що підсистема МЗ laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномірність показника якості мідного виливка (структура пористість) в межах 16 стренг на 25

2 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo яка базується на зго-ртках відображень у вигляді спектра отриманого на приладі для спектрального аналізу при управлінні рафінуванням міді В результаті випробувань встанов-лено що використання підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чис-тоти міді у виливках на рівні не більше ніж 0001 з кожної домішки

3 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бімета-левих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на тепловізійному досліджен-ні температури поверхні сталевої вставки перед заливкою алюмінієм і згортках фотографій макрошліфів зони стику різних металів В якості обrsquoєкта випробу-вання використовували технологічний процес лиття біметалевих сталь-алюмінієвих виливків laquoсекція радіатораraquo під тиском в металеві форми Встано-влено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo дало можливість зни-зити дефекти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

4 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo при управлінні техно-логічним процесом лиття в піщані форми з метою підвищення герметичності чавунних виливків для теплообмінного обладнання laquoтруба ребристаraquo В резуль-таті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

5 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболонкові форми виливків laquoблок крісельний електроннийraquo і laquoкорпус пульта управління фіксації дверей в пілот-ську кабіну екіпажуraquo В результаті випробувань встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоздатність авіа-ційної продукції що містить згадані виливки

6 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquoraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків laquoбара-банraquo в піщані форми В результаті виробничих випробувань встановлено що використання розробленої підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість дефектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

7 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою при виготовленні чавунних виливків laquoрешіткаraquo методом лиття в піщано-глинисті форми з біодобавками В результа-ті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo

8дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прискорити рекульти-вацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

Сумарний річний економічний ефект від реалізації розробок на всіх пере-рахованих підприємствах склав близько 200000 грн (у цінах 2013 р)

Запропоновані методи а також алгоритми і програми розроблені для їх-ньої реалізації впроваджені в навчальний процес в Одеському національному політехнічному університеті і використовуються в навчальних дисциплі-нах курсовому проектуванні а також при керівництві аспірантами та диплом-ними роботами магістрів

Особистий внесок здобувача полягає в удосконаленні існуючих і розробці нових теоретичних моделей а також математичних фізичних та технологічних методів вибору і створення систем вимірювань для забезпечення автоматизова-ного управління складними процесами та обладнанням в ливарному виробниц-тві з важковимірюваними параметрами

Дисертантом створено теоретичні основи інтелектуального методу підт-римки прийняття рішення при виборі МЗ для управління підсистемами ЛВ [1] моделі динамічних підсистем ЛВ [2 49 51 70] методи імплементації метроло-гічних рішень в ЛВ [18 22 23] основи метрологічної підтримки управлін-ня технологічними процесами неперервного багатострумкового мідного лиття [3 16 17 19 21 41 ndash 45 47 48 50] моделі виникнення графітових пор в сірих чавунах [7 ndash 10 38 40] засоби складних технічних [26 28 31 52 55 61 62 63] і організаційних [27 54] вимірювань в технологях ЛВ методи неруйнівних ви-мірювань параметрів обrsquoєктів ЛВ [32 57 58 59] методи одержання просторо-во-часових відображень від обrsquoєктів вимірювань та використання таких відо-бражень в якості вимірювань в системах управління [69 71 72] методи вимі-рювання параметрів ливарних матеріалів [6 56 66 67] наприклад за допомо-гою компrsquoютерних томограм [4] і тепловізорів [64] моделі управління екологі-чною безпекою ЛВ та методи вимірювання необхідних параметрів [11 14 15 29 30 33 35 36 46 73] методи інтелектуальної обробки метрологічної інфор-мації при перетворенні нечітких стохастичних даних від обrsquoєкта вимірювання в управлінні литтям неметалевих та художніх виробів [5 12 20 34 37 39 60 65] нечіткі параметри технологічних процесів нанесення покриттів і метроло-гічні методи їх оцінки [13 24 25 53 68]

Автор брав участь у виробничих випробуваннях результатів досліджень на шести підприємствах та оцінці їх техніко-економічної ефективності

Апробація результатів дисертації Матеріали дисертації доповідалися і обговорювалися на IV VII XI XV ХХІ ХХІІ семінарах laquoМоделювання в при-кладних наукових дослідженняхraquo (Одеса 1997 2000 2004 2008 2013 2014) Міжнародних конференціях laquoШляхи підвищення якості та екологічності ливар-них процесівraquo (Одеса 1998 2002) Міжнародній науково-практичній конферен-ції laquoЕкологія річкових басейнівraquo (Володимир 1999) IV VII ndash IX Міжнародних науково-технічних конференціях laquoПідвищення якості і економічності ливарних процесівraquo (Одеса 2000 2003 ndash 2005) IX міжнародній науково-технічній конфе-ренції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo (Запоріжжя 2000) ІІ Міжнародній науково-практичній конференції laquoДинаміка наукових дослі-

9джень ndash 2003raquo (Дніпропетровськ 2003) Науково-технічній конференції laquoНові та нетрадиційні технології в ресурсо- та енергозбереженніraquo (Одеса 2004) 39-й науковій конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інфор-маційні технології та телекомунікаційні мережіraquo (Одеса 2004) Міжнародних науково-практичних конференціях laquoІнформаційні технології і інформаційна безпека в науці техніці та освіті laquoІНФОТЕХ-2011raquo і laquoІНФОТЕХ-2013raquoraquo (Сева-стополь 2011 2013) Міжнародній науково-практичній конференції-виставці laquoЛВ технології матеріали обладнання економіка та екологіяraquo (Київ 2011) X всеукраїнській науково-технічній конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo (Одеса 2011) VIII Міжнародній науково-практичній конференції laquoЛитво ndash 2012raquo (Запоріжжя 2012) ХІІІ Міжнародній науково-технічній конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo (За-поріжжя 2012) Міжнародній науково-технічній конференції laquoАвтоматизація проблеми ідеї рішенняraquo (Севастополь 2012) IV Міжнародній науково-технічній конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo (Ки-їв 2012) Міжнародній науково-практичній конференції laquoЛиття Металур-гія 2013raquo (Запоріжжя 2013) Міжнародній конференції з автоматичного управ-ління присвяченій 100-річчю з дня народження академіка О Р Івахненка laquoАв-томатика ndash 2013raquo (Миколаїв 2013) Міжнародній українсько-японської конфе-ренції з питань науково-промислового співробітництва (Одеса 2013) Міжна-родній науково-технічній конференції молодих вчених аспірантів і студентів laquoСучасні технології проектування керуючих і мехатронних системraquo (Севасто-поль 2013) а також на розширеному засіданні наукового семінару кафедри ме-талорізальних верстатів метрології та сертифікації Одеського національного політехнічного університету (Одеса 2015)

Публікації Результати дисертації викладені в 73 наукових публікаціях у тому числі 28 статтях у журналах зі спеціального переліку МОН України (з них 1 ndash у міжнародному виданні 6 входять до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus Worldcat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY) 4 ndash у збірниках наукових робіт які не входять до спе-ціального переліку МОН України а також 41 ndash в матеріалах конференцій і се-мінарів

Структура дисертації Дисертація складається із вступу пrsquoяти розділів трьох додатків Загальний обrsquoєм дисертації ndash 430 стор з них додатків ndash 101 стор Дисертація містить 121 рисунок 37 таблиць та посилання на 387 нау-кових джерел

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступi наведена загальна характеристика роботи яка підкреслює її акту-

альність відповідність державним науковим програмам чинним вимогам нау-кову новизну та практичне значення визначені обrsquoєкт та предмет дослідження сформульовані його мета та задачі

У першому розділі проаналізовано методи та засоби МЗ управління склад-ними технологічними процесами лиття зокрема особливості МЗ управління

10складними процесами ЛВ специфіку параметрів областей ЛВ як обrsquoєктів вимірювання а також проблеми вибо-ру та імплементації МЗ для окремих галузей ЛВ

Аналіз структури найбільш розпо-всюджених способів лиття дозволяє виділити області застосування МЗ в ЛВ та головні цілі управління проце-сами в межах цих областей які потре-бують постійного моніторингу а от-же і постійного вимірювання їхніх параметрів (рис 1)

До цих областей віднесені ndash вимірювання у виливку мета ndash

отримання якісного металу і в підсум-ку придатного виливка приклади неперервне лиття мідних злитків лит-тя в кокіль мідних анодів лиття біметалевих виливків тощо

ndash вимірювання у ливарній формі мета ndash отримання якісного та недорогого виливка приклади лиття в піщані форми сталевих та чавунних виливків лиття в оболонкові форми алюмінієвих виливків тощо

ndash вимірювання у сфері зовнішнього впливу ЛВ мета ndash забезпечення якості життя заснованої на естетиці промислового та художнього литва та екологічній безпеці ЛВ приклади неметалеве та художнє лиття художні нанопокриття на виливках а також екологія навколишніх для ЛВ атмосфери біосфери та грунту

У другому розділі представлена система laquoFOUNDMEASraquo створення та ім-плементації МЗ АСУ ЛВ З точки зору МЗ серед різних характеристик ливар-них процесів найбільший інтерес представляють такі їхні параметри які необ-хідні та достатні для вирішення завдань управління і які можуть бути отримані в результаті вимірювання ЛВ з погляду МЗ АСУ являє собою поле екстрема-льних станів матеріалів і обладнання з трудновимірюваними параметрами тому перший етап створення МЗ ndash вибір МЗ для конкретних параметрів ЛВ ndash є вкрай складною задачею для її laquoручногоraquo розвrsquoязання

В роботі кожний вибір МЗ для конкретних параметрів ЛВ починається з аналізу технологічної схеми процесу лиття яка отримується із технічного за-вдання на розробку МЗ Далі в системі laquoFOUNDMEASraquo будуються структурні схеми АСУ відповідними технологіями (приклад на рис 2) які визначають пе-релік та метрологічний зміст таких точок

Чим точніше будуть охарактеризовані ТВ тим точніше виявляться резуль-тати останніх і відповідно вище ефективність АСУ і якість виливків

Далі в роботі виконано окрему класифікацію головних атрибутів ЛВ вра-ховуваних при виборі МЗ

Рівень складності ЛВ був класифікований за такими ознаками ndash з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути інтерпретований як

Область ІІІ Вимірювання у сфері дії ЛВ

Область ІІ Вимірювання в формі

Комплексна область Вимірювання у виливку

та сфері дії ЛВ

Покращення

екології

Підвищ

ення естетичності

Підвищення

якості

Зниження

собівартості Область І Вимірю-вання у виливку

Рисунок 1 ndash Області застосування МЗ

в ливарному виробництві та цілі управління

11складний шляхом нарощування кількості параметрів що врахо-вуються при побудові моделю-ючого відображення за раху-нок більш глибокої дискретиза-ції обrsquoєкта на підрівні та еле-менти

ndash з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений на мікро макро або мета рівнях в залежності від мети і завдань вимірювань для автоматизованого управ-ління

ndash будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений у вигляді пристрою спо-собу або речовини в залежності від виду функціонального призначення МЗ ли-варної технології

Проблеми МЗ ЛВ які випливають з його технологічних особливостей були класифіковані за такими ознаками

ndash мета вимірювань попередній експеримент поточна діагностика безпо-середньо управління

ndash етап (період) технологічного процесу на якому проводиться вимірюван-ня вхідні параметри проміжні параметри вихідні параметри

Метрологічні характеристики процесів керованих в ЛВ були класифіко-вані за такими ознаками

ndash швидкоплинні процеси ndash проблемні з точки зору on-line вимірювання їх-ніх параметрів для цілей управління

ndash високоінтенсивні процеси ndash проблемні з точки зору величини діапазонів вимірювань їхніх параметрів

ndash багатопараметричні процеси ndash проблемні з точки зору ефективного ви-користання усіх виміряних параметрів в системі управління

ndash багатоекстремальні процеси ndash проблемні з точки зору кількості та якості вимірювань що забезпечують необхідну і достаточну інформацію для задач ба-гатоекстремальної оптимізації

ndash багатокритеріальні процеси ndash проблемні з точки зору кількості та якості вимірювань які забезпечують необхідну і достаточну інформацію для задач ба-гатокритеріальної оптимізації

ndash процеси які самоорганізуються ndash проблемні з точки зору вимірювання внутрішніх динамічних характеристик

Проблеми МЗ ЛВ які випливають з його метрологічних особливостей були класифіковані за такими ознаками

ndash за методами отримання первинної вимірювальної інформації методи із запізнюванням (великі виливки остигають у формі тривалий час) руйнівні ме-тоди (форму або виливок при вимірюванні доводиться розрізати) непрямі ме-тоди (наприклад вимірювання температури поверхні по оцінюваній laquoна окоraquo

Хімічний склад

катоду

Хімічний склад

розплаву

Технологічний процес лиття у виливниці мідних анодів

Розрахунок управляючих

впливів

Хімічний склад анода

Фото поверхні анода

Електрол

із

Рисунок 2 ndash Приклад структурної схеми АСУ технологічним процесом лиття у виливниці

мідних анодів із зазначенням точок вимірювань

12швидкості переміщення по ній крапель рідини) небезпечні для життя методи (високі температури вибухонебезпечність високочастотні магнітні поля)

ndash по вигляду первинної вимірювальної інформації багатовимірність (вели-кий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного виміру) не-стабільність (наприклад від виливка до виливка)

ndash за методами обробки вимірювальної інформації експертні оцінки (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікація за еталоном laquoручнийraquo підрахунок

ndash за метрологічними характеристикам результатів вимірювань відсутність on-line доступу точність чутливість робастність результату (вплив на резуль-тат дослідження різного роду статистичних викидів)

За кожним класом в кожному з перерахованих атрибутів в базі даних за-кріплені цифрові коди які при обrsquoєднанні в результаті комплексного аналізу того або іншого техпроцесу ЛВ та мети і форми його метрологічного монітори-нгу перетворюються на кодове слово ndash число за допомогою якого нейронна мережа системи laquoFOUNDMEASraquo пропонує в якості підтримки прийняття рі-шення найкращі методи та засоби вимірювань а також можливі напрямки їх-нього впровадження в ЛВ

Формою представлення таких пропозицій є методи отримання і згортки просторово-часових відображень одержуваних від ТВ які обрані нейронною мережею Кохонена із тих що є в базі даних системи Якщо в базі даних не зна-ходиться прийнятного метода або засобів то система сповіщає про це користу-вача який повинен надалі розробляти нові методи та засоби під конкретну ТВ та вимоги до неї

Методи отримання і згортки просторово-часових відображень одер-жуваних від ТВ Відкритий перелік методів отримання просторово-часових ві-дображень одержуваних від ТВ в обrsquoєкті вимірювання ndash це перш за все фізи-чні методи томографії морфологічної чутливості ємнісний вбудованих дат-чиків а також інтелектуальні методи генетичного алгоритму інтелектуального моніторингу інтелектуальних інrsquoєкцій та інші Відкритий перелік методів згор-тки просторово-часових відображень ndash це згортка за допомогою розрахунку ро-змірності відображення згортка за допомогою стискуючих відображень а та-кож згортка в результат еліптичного або параболічного перетворень

В автоматизованій людино-машинній системі laquoFOUNDMEASraquo передбаче-на також підсистема імплементації вибраного методу вимірювань тобто про-грамної і апаратної реалізації вибраного методу в заданій технології Мета ndash за-безпечення якості та конкурентоспроможності МЗ

Загальна схема системи laquoFOUNDMEASraquo вибору МЗ технологічних проце-сів лиття представлена на рис 3

У третьому розділі описана підсистема метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в галузі управління властивостями виливка

31 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом непере-рвного лиття мідної катанки У цьому процесі виливок виходить в одну тех-нологічну операцію при витягуванні стренги з розплаву через систему laquoграфі-товий кристалізатор ndash первинний охолоджувач ndash вторинний охолоджувачraquo ви-тягуючої машині неперервного лиття (рис 4)

13В результаті аналізу технологічного процесу неперервного лиття мідної ка-

танки визначені ТВ на структурній схемі АСУ (рис 5) і сформульований laquoКом-плекс вимог до МЗ АСУraquo обробка якого з допомогою нейронної мережі Кохо-нена дозволила поставити завдання створення МЗ

ndash розробити нове МЗ для вимірювання температури поверхні стренг ndash розробити нове МЗ для оцінки мікроструктури мідного сплаву яке під-

ходить для вбудовування в АСУ

Точка вимірювання 2 Відображення ndash фотографія

мікрошліфа Обробка ndash програма розрахунку

середнього розміру зерна

1 ПОЧАТКОВІ ДАНІ схема технологічного процесу вимоги до виливка

2 АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ

Результат 1 перелік вимірюваних параметрів

Результат 2 схема управління технологічним процесом з laquoточками вимірюваньraquo

3 КОДУВАННЯ Результати метрологічні коди

laquoточок вимірюваньraquo

Код точки 1 2 1 135 1 1 2

Код точки 2 2 1 135 1 1 2

4 ВИБІР МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ (ДЛЯ ТОЧОК 1 І 2) Результат 1 Метод отримання відображення

Результат 2 Метод обробки проміжної інформації (відображення)

Результат 3 Спосіб імплементації методів відображення та обробки

ОСНОВНІ ЕТАПИ

КЛАСИФІКАЦІЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ОБrsquoЄКТА

ВИМІРЮВАННЯ

По обrsquoєкту

По процесу

По вимірюванню

ПІДГОТОВЧІ ЕТАПИ

КЛАСИФІКАЦІЯ МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

НАВЧАННЯ НЕЙРОННОЇ МЕРЕЖІ КОХОНЕНА

Точка вимірювання 1 Відображення ndash від екрану тепловізора Обробка ndash

параболічне перетворення

ПРИКЛАД ПРОПОНОВАНОГО РІШЕННЯ

НАВЧЕНА НЕЙРОННАМЕРЕЖА КОХОНЕНА

Слой Кохонена

bull bull

Распределительный слой

laquoМертвыйraquo нейрон

Диагноз 1 Диагноз К Метод для 1 точки Метод для 2 точки

Мертвий нейрон

Шар Кохонена

Розподільчий шар

Рисунок 3 ndash Загальна схема системи вибору та імплементації

МЗ laquoFOUNDMEASraquo для технологічних процесів лиття

14Переливний жолоб від плавильної печі

Раздаточная печь

Індуктор

Перегородка

Вісь Х ливарної машини (перед площиною розріза)

Вісь Y ливарноїмашини

Кристалізатор із охолоджувателем

Стренга катанки

До витягаючого пристрою

y16 y15 y14 y13 y12 y11 y10

y9

x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8

Покривний флюс

Канал

asymp

Температура

поверхні стренг

Мікрострук-тура металу

Технологічний процес

неперервного лиття мідної

катанки

Регулятор витрати води

Режим витягування

Температура розплава

Розрахунок управляючих

впливів

Рисунок 4 ndash Конструктивна схема багатострумкової установки для

лиття мідної катанки

Рисунок 5 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом неперервного

лиття мідної катанки (для одного струмка)

Вимірювання температури поверхні стренг за допомогою паразитної термо-пари Для вимірювання температури по-верхні яка рухається із відносно великою швидкістю стренги була розроблена (Зонд для вимірювання температури поверхні тіла ГО Оборський БА Моргун ЮБ Моргун ІВ Прокопович ndash Патент Укра-їни на корисну модель Заявка u201506612 пріоритет від 060715) па-разитна термопара без спаю коли laquoпара-зитraquo не здійснює впливу на показники прибору в цілому (рис 6) Оскільки тер-

мопарні дроти не спаяні між собою як у звичайної термопари на місці їхнього контакту зі стренгою утворюються дві laquoпаразитніraquo термопари хромельстренга і стренгаалюмель

Якщо припустити що температури стренги в точках контактів практично рівні обидві паразитні термопари компенсують ЕРС повrsquoязані зі стренгою і можуть вимірюватися як одна при цьому контакт таких laquoокремихraquo термопар зі

стренгою значно кращій ніж у спаю термопари хромельалюмель зі стренгою

Недоліки існуючого масивного зон-да полягають в тому що конструкція чу-тливого елемента має істотну інерцій-ність за температурою та паразитне ви-промінювання тепла в навколишнє сере-довище

В пропонованому зонді (рис 7) зниження похибки вимірювання досяга-ється тим що в зонді присутні термоеле-ктроди 1 і 2 виконані у вигляді компен-

V=3

03

5 м

с

Термоелектрод А

Термоелектрод В

Пружне притискування

empty 816

Рисунок 6 ndash Схема laquoпаразитноїraquo термопари

Рисунок 7 ndash Температурний зонд

для пропонуємого методу вимірювання температури

рухомих поверхонь

15саційних спіралей Ці термоелектроди створюють термопару закріплену в ізо-льованому сердечнику 3 в стакані 4 Виводи 6 7 закріплені в кришці 5 Робочий кінець термопари 8 не має спаю а термоелектроди вільно контактують з повер-хнею тіла температура якого вимірюється

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідної катанки в ПуАТ laquoОде-ський завод laquoОдескабельraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

32 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад розплаву а на проміжному виході ndash хімічний склад анода а також фотог-рафії його поверхні до і після електролізу Остаточний вихід технологічного процесу ndash хімічний склад мідного катода (мета управління)

На структурній схемі АСУ (рис 2) виділені laquoточки вимірюваньraquo ndash ті реа-льні laquoфізичніraquo місця на устаткуванні що здійснює техпроцес або на предмет праці (в даному випадку це мідний анод ndash проміжний результат загального ли-варно-гальванічного технологічного процесу отримання чистої катодної міді) За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управ-ління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розроблення МЗ для АСУ тех-нологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

ndash МЗ для визначення хімічного складу мідного сплаву методом спектраль-ного аналізу

ndash МЗ для оцінки відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода

Метод вимірювання хімічного складу анода Хімічний склад мідного анода вимірювали laquoстандартнимraquo методом спектрального аналізу

Метод вимірювання відносної площі дефектів Під час виготовлення анода на його поверхні можуть формуватися ділянки які не беруть участь в електро-лізі при подальшому виготовленні катода (laquoбитіraquo ділянки) із-за наявності на поверхні непровідних матеріалів попадання на поверхню анода фарби від по-верхні виливниці утворення оксидів тощо Раніше відносну площу laquoбитихraquo ді-лянок анодів визначали візуально порівнюючи безпосередньо поверхню анода з таблицями балів наявності перерахованих дефектів Недоліки такого визна-чення очевидні низька точність через похибки дискретизації всіх можливих ва-ріантів поверхні на бали а також низька точність і субrsquoєктивізм при віднесенні тієї чи іншої laquoспоглядаємоїraquo поверхні до того чи іншого балу

Пропонований метод позбавлений цих недоліків оскільки вимірювання здійснюється автоматично з неперервним виходом Вимірювання відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода в пропонованому методі здійснюється шляхом компrsquoютерної обробки кольорової цифрової фотографії поверхні Експериментально в загальній зоні RGB-розкладання виділяється де-яка зона відповідна бездефектній поверхні ndash деякий laquoпаралелепіпед якостіraquo попадання в який свідчить про те що на поверхні анода в точці що відповідає даному пікселю дефектів немає Далі RGB-розкладання кожного пікселя що міститься у вихідних даних піддається компrsquoютерній обробці результат якої ndash одне число Fвідн і є результатом вимірювання

16Діапазон вимірювань пропонованого методу становить від 0 до 100 laquoби-

тоїraquo поверхні Діапазон показань пропонованого методу становить 0 ndash 1 за шкалою якості

поверхні анода Похибка методу Запропонований метод вимірювання відноситься до не-

прямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта ви-мірювань до його результатів Це призводить до можливого накопичення похи-бки вимірювання на кожному етапі перетворень Встановлено що сумарна мак-симально можлива похибка цілком допустима в машинобудуванні виробництві Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання дефектів повер-хні мідного аноду для прототипу і пропонованого методу наведено в табл 1

Таблиця 1 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобів вимірювання дефектів поверхні мідного литого аноду Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонуємий метод поріг чутливості 710 plusmn пікс 1 пікс діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 до IJ пікс 0 до IJ пікс

похибка plusmn 10 plusmn 35 Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідних анодів на металургій-

ному підприємстві laquoПанком-Юнraquo із позитивним техніко-економічним ефектом 33 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття

під тиском біметалевих виливків Структурна схема АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків наведена на рис 8

Технологічний процес лиття біметалевого

виливка (до заливки алюмінію)

Температура заливки

Розрахунок управляючого

впливу

Фотографіямакрошліфа Режим

нагріву вставки

Температура поверхні вставки

Технологічний процес лиття

(заливка и охолодження біметалевого виливка)

Рисунок 8 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом

лиття під тиском біметалевих виливків

На вході засобів вимірювань в пропонованому методі знаходиться склад-ний електромагнітний потік випромінюваний від поверхні тіла що нагріваєть-ся і описуваний великою кількістю змінних На виході методу ndash єдине число За допомогою нейронної мережі Кохонена а також із врахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розробки МЗ для АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків

17ndash МЗ для вимірювання параметрів термічного стану (інтегральної темпера-

тури поверхні) сталевої вставки перед заливанням її алюмінієм ndash МЗ для оцінки зварюваності біметалевої виливка у місці зrsquoєднання сталі і

алюмінію Вимірювання температури поверхні сталевих вставок за допомогою теп-

ловізора Для первинної обробки інфрачервоного випромінювання не підходять звичайні відеокамери тому у даному випадку необхідний тепловізор В резуль-таті виходить кольорове цифрове зображення підігрітої вставки приклад якого наведено на рис 9

Рисунок 9 ndash Зображення підігрітої вставки отримане за допомогою тепловізора

Мінімальна вимірювана зміна інтенсивності випромінювання Експериме-нтально встановлено що метод розпізнає різні випромінювання що відрізня-ються середньою температурою відповідного пікселя в 001 К

Мінімальний вимірюваний поріг зрушення теплової картини без зміни ін-тенсивності Експериментально встановлено що метод розпізнає різні випро-мінювання що відрізняються в просторі на 1 піксель на матриці тепловізора що відповідає 007 К

Запропонований метод відноситься до непрямих з великою кількістю пере-творень вимірюваної величини від обrsquoєкта вимірювань до його результатів Це призводить до накопичення похибки на кожному етапі перетворень Але сума-рна максимально можлива помилка допустима (до 10 ) в цій сфері ливарного виробництва

Порівняння метрологічних характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для прототипу і запропонованого методу наведено в табл 2

Таблиця 2 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки

Характеристика Прототип (вимірювання температури в одній точці)

Пропонований метод (вимірювання інтегральної

температури) чутливість 10 plusmn 1 degС 1 plusmn 05 degС

поріг чутливості ndash по температурі 5 degС 11 degС ndash по часу 15 с 05 с діапазон показань 50 ndash 500 degС 50 ndash 500 degС

діапазон вимірювань 50 ndash 200 degС 50 ndash 200 degС

похибка plusmn 20 plusmn 8

18У пропонованому методі первинна метрологічна інформація одержувана

від тепловізора у вигляді плоского зображення піддається еліптичному перет-воренню яке зводить значення інтенсивностей кожного пікселя зображення до одного числа такий результат дозволяє оцінити рівномірність нагрівання пове-рхні

Метрологічна оцінка незварюваності компонентів біметалевого виливка Якщо з якихось причин елементи біметалу не зварюються між собою на їх ме-жі на макрошліфі поперечного розрізу чітко спостерігаються щілиноподіб-ні чорні ділянки (рис 10)

Незварюваністьсталі та алюмінію

Алюміній

Сталь

α1

Зони незварювання

α2

а б

Рисунок 10 ndash Зони незварювання на макрошліфі розрізу біметалевого виливка (а) та схема до оцінки незварювання (б)

В існуючому способі оцінку незварюваності проводили візуально за

субrsquoєктивною оцінкою довжині щілиноподібних чорних ділянок Така оцінка не відрізняється ані точністю ані чутливістю і погано вбудовується в АСУ литтям біметалевих виливків Натомість із зображення такого шліфа ступінь незварю-ваності може бути виміряна кількісно Для цього пропонується метод згідно з яким круглий слід поверхні дотику після оцифровки і обробки в циліндричних координатах перетворюється на набір кутів α1 α2 α3 на кожен з яких спира-ється відповідна пошкоджена ділянка (рис 10) В подальшому ступінь незва-рюваності Ѕн розраховується за формулою

1 2н

2

S α + α +=

π (1)

Мінімальна вимірювана зміна незварюваності Експериментально встанов-лено що метод розпізнає різні сумарні кути незварюваності що відрізняються різницею в 002 рад

Точність засобу вимірювань Запропонований метод вимірювання відно-ситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта до його результатів Сумарна максимально можлива помилка (до 10 ) цілком допустима в цій сфері ливарного виробництва Порівняння метрологіч-них характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для про-тотипу і запропонованого методу наведено в табл 3

19Таблиця 3 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонований метод

чутливість 1 plusmn 009 1 plusmn 003 поріг чутливості 03 ndash 05 рад 001 ndash 003 рад діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 ndash 1 0 ndash 1 похибка plusmn 8 plusmn 06

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям біметалевих виливків в ДП

laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo із позитивним тех-ніко-економічним ефектом

У четвертому розділі представлена підсистема МЗ laquoCASTMEASraquo в обла-сті управління ливарною формою

41 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття в землю чавунних виливків На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад лігатури та її кількість а також інтенсивність пові-тряного охолодження форми після заливки а на виході ndash герметичність вилив-ків та їхня мікроструктура

Відповідна цьому струк-турна схема АСУ технологі-чним процесом лиття чавун-них виливків наведена на рис 11

В результаті аналізу тех-нологічного процесу сфор-мульована задача розробки нового МЗ для АСУ техноло-гічним процесом лиття в пі-щані форми чавунних вилив-ків з підвищеною герме-тичністю

ndash МЗ для вимірювання герметичності металу виливка ndash МЗ для оцінки мікроструктури чавуну виливка яка підходить для вбудо-

ви в АСУ (див вище) МЗ для вимірювання герметичності металу виливка Герметичність ndash це

опір матеріалу проникненню В даний час існує декілька методик по визначен-ню герметичності чавунів В одній з них крізь чавунну пластину у вакуумний простір пропускають водень вимірюючи при цьому зміну тиску Недоліком цього методу є те що форма зразка є двоякоувігнутим диском під впливом ви-сокого тиску в робочій частині зразка виникають напруження стискування які різко спотворюють реальну герметичність чавуну Інша методика дослідження герметичності сірого чавуну заснована на продавлюванні крізь зразок рідини В якості рідини для випробувань використовують керосин

Основним недоліком цих методів є те що навіть сам факт появлення течі в

Технологічний процес лиття

чавунних виливків у піщану форму

Склад та кількість лігатури

Розрахунок управлінь-ських дій

Герметичність виливка

Інтенсивність обдування форми

Фотографія мікрошліфа

Рисунок 11 ndash Структурна схема АСУ

технологічним процесом лиття чавунних виливків в піщані форми

20ньому визначається візуально Якщо необхідно провести вимірювання то про яку точності може йти мова якщо кількість рідини що просочилася визнача-ється за допомогою гігроскопічного тампона який зважується до і після проти-рання контрольної поверхні Однак і це ndash не основний недолік Мова йде про вимірювання часу У небезпечних і особливо відповідальних випадках напри-клад просочування радіоактивних рідин саме час вимірювання може зіграти фатальну роль в управлінні системою в цілому а в цьому методі-прототипі він вочевидь високий

У пропонованому методі вимірювання ці недоліки усунені Метод фактич-но являє собою два різних варіанти які обrsquoєднує єдина нова одиниця герметич-ності laquoегraquo (Стандарт підприємства laquoОдеський ливарний завод laquoЦентролітraquo СТ ОЛЗ 030369 ndash 1997) Фізичний сенс laquoегraquo заснований на законі просочуван-ня Дарсі У кожному з двох варіантів методу одиниця герметичності ег вимірю-ється і розраховується по-різному

Перший варіант експрес-метод вимірювання герметичності У ньому на відміну від методу-прототипу поява перших ознак течі вловлюється не візуа-льно а цифровим приладом (відеокамерою) далі вимірювальний сигнал надхо-дить у компrsquoютер на параболічне перетворення яке як відомо змінює колір кожного пікселя зображення з чорного на білий якщо в місці зображення від-повідному цьому пікселю за спостережуваний проміжок часу відбулося хоча б найменша зміна яскравості (наприклад в результаті появи просочування рідини крізь метал) Деяке ускладнення засобів вимірювання (відеокамера компrsquoютер) порівняно з прототипом з лишком компенсується при використанні методу у відповідальних випадках

Оскільки у випадку вимірювання герметичності методом протікання вели-ке значення має не тільки точність такого виміру але і час який витрачається на нього провели дослідження впливу порогу чутливості методу встановлено-го користувачем на час визначення наявності течі Збільшення порогу чутливо призводить до монотонного зростання часу виявлення течі причому з деякого значення порогу візуальне виявлення виявляється більш швидким ніж за допо-могою методу що встановлює природну межу порога

Таким чином у першому варіанті нового методу вимірювальний сигнал ndash відеопотік від поверхні зразка обробка сигналу ndash параболічне перетворення ві-деопотоку в параметр W формула для визначення герметичності GІ

IP tGWω

=η

[ег] (2)

де Р ndash тиск просочування МПа ω ndash площа просочування м2 W ndash кількість ріди-ни мndash6 t ndash час с η ndash динамічна вrsquoязкість Пас

З виразу (2) випливає що герметичність ndash такий опір матеріалу проникнен-ню рідини що має вrsquoязкість η і знаходиться під тиском Р при якому за час t че-рез майданчик ω проникає W мілілітрів рідини

Один ег ndash це така герметичність при якій за 1 с крізь площу в 1 м2 про-сочується 1 м3 рідини що знаходиться під надлишковим тиском який дорі-внює 1 Па при вrsquoязкості 1 Пас

21Питому герметичність визначали як відношення герметичності GІ до квад-

рату товщини зразка δ Діапазон вимірювань для визначення факту протікання від 0 (протікання

немає) до 1 (протікання є) для вимірювання герметичності виливка від 0 до 100 eг

Похибка методу Метод вимірювання відноситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини Розрахункова сумарна мак-симально можлива похибка (до 5 ) цілком припустима у технічних вимірюван-нях Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання герметично-сти для кращого з відомих і запропонованого експрес-методу наведене в табл 4

Таблиця 4 ndash Порівняльні метрологічні характеристики методів вимірювання герметичності

Характеристика Прототип Пропонований метод

Факт протікання Герметичність Факт

протікання Герметичність

чутливість ndash 5 plusmn 1 г ndash 1 plusmn 001 eг діапазон

вимірювання 0 ndash 1 0 ndash 20 г 0 ndash 1 от 0 до 100 eг

похибка plusmn 114 plusmn 91 plusmn 25 plusmn 25 Другий варіант універсальний метод вимірювання герметичності В цьо-

му варіанті вимірювальний сигнал ndash зображення мікрошліфа зразка обробка вимірювального сигналу ndash еліптичне перетворення зображення формула для визначення герметичності GІІ

II р звгр

8G K K Ll amπ

= [ег] (3)

где Kр ndash розмірний коефіцієнт Kзв ndash коефіцієнт звивистості включень a lгр m ndash параметри які отримуються в результаті елиптичного перетворення зображен-ня мікрошліфа

Цей варіант методу є універсальним оскільки для його реалізації не потрі-бне спеціальне обладнання для laquoпродавлюванняraquo зразків Він незамінний в тих випадках коли постійний моніторинг мікроструктури сірого чавуну виливків є найважливішою умовою забезпечення мінімально допустимої герметичності останніх

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям чавунних виливків у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

42 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми Розглянута в цьому розділі АСУ відноситься до комбінованих оскільки в переліку враховуваних параметрів є не тільки технологічні але й організаційні Аналізом технологічної схеми встано-влено що на вході АСУ ndash склад піщано-смоляної формувальної суміші темпе-ратура формоутворюючої оснастки а також стан обслуговуючого персоналу а на виході ndash газопроникність інтегруючого датчика який встановлюється у фо-

22рму та інтелектуального да-тчика вбудованого в орга-нізаційну систему

Відповідна до цього структурна схема АСУ тех-нологічним процесом лиття в оболонкові форми вилив-ків з алюмінієвих сплавів наведена на рис 12 На схемі передбачені дві під-системи виробнича яка управляє параметрами тех-нології і організаційна ndash керуюча персоналом цеху В якості laquoточок вимірю-ваньraquo визначено газопрони-кність інтегруючого датчи-ка стан персоналу і фотог-рафія поверхні виливка

За допомогою нейрон-ної мережі Кохонена а та-кож з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розробили завдання створення МЗ АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в обо-лонкові форми

ndash МЗ для вимірювання інтегральної дії на стан оболонкової форми темпе-ратури та часу

ndash МЗ для оцінки організаційного стану персоналу ливарного цеху ndash МЗ для оцінки якості виливків по зовнішньому вигляду їх поверхні Метод вимірювання кількості поглиненого тепла за допомогою інтегру-

ючих датчиків При аналізі процесів що відбуваються в системі laquoвиливок ndash формаraquo час є найважливішим фактором Наприклад мало нагріти деякий обrsquoєкт до температури фізичного або хімічного перетворення необхідно при цій температурі витримати цей обrsquoєкт для завершення перетворення Це озна-чає що мало мати інформацію про максимальному температуру якої досягав обrsquoєкт необхідно також знати скільки часу тривав такий стан тобто вміти ви-мірювати деяку інтегральну характеристику температури у часі тобто фактич-но вимірювати енергію отриману обrsquoєктом в процесі нагрівання

Прототипу такого методу вимірювання в МЗ ЛВ не існує У роботі запро-поновано новий інтегральний метод вимірювання такої енергії Це дало змогу запропонувати засоби вимірювання у вигляді інтегральних датчиків минулого термічного стану перетворення чутливих елементів яких дозволяє після заве-ршення процесу судити про термічні умови в яких перебував елемент Завдяки цьому проміжні показники (температура форми і час протягом якого вона впливала) виводяться до списку вихідних показників що в свою чергу дозво-ляє відмовитися від важкої ідеї що вимірювати в формі в процесі охолодження

Виробничапідсистема

Організаційнапідсистема

Стан обслуговую-

чого персоналу

Від інтегруючого датчика

Технологічний процес лиття алюмінієвих виливків

в оболонкові форми

Склад формувальної

суміші

Розрахунок управлін-ський дій

Від інтелектуального датчика

Температура оснастки

Фотографія поверхні виливка

Розрахунок управлін-ський дій

Рисунок 12 ndash Структурна схема комбінованої АСУ технологічним процесом лиття виливків з алюмінієвих сплавів в оболонкові форми

23відливка В якості чутливого елемента засобу вимірювання в роботі служив стовпчик піщано-смоляних сумішей або стовпчик порошку легкоплавкого скла Порошки знаходяться в спеціа-льному оснащенні ndash датчику що до-зволяє з одного боку нагрівати стовп-чик усередині досліджуваного обrsquoєкта а з іншого ndash прикладати до нього механічне зусилля (рис 13)

При надходженні тепла з боку поверхні А (рис 13) стовпчик порош-ку односторонньо нагрівається при цьому його фізико-хімічний стан змі-нюється не одночасно а по мірі про-грівання від металевого дна приладу

Відомо що при торцевому нагріванні і стисканні стовпа піщано-смоляних сумішей можливе утворення двох шарів різної щільності результат ланцюж-ка фізико-хімічних процесів вихідного стиснення laquoсухоїraquo суміші і laquoпластично-гоraquo стиснення суміші в якій звrsquoязуюче ndash новолачна смола ndash знаходиться в розмrsquoякшеному від нагрівання стані Подальший нагрів за рахунок поліконден-сації смоли фіксує ці стани чутливого елемента У підсумку газопроникність елемента Г служить деякою інтегральною функцією температури і часу нагрі-вання чутливого елемента

0

Г ( )к

f T dτ⎛ ⎞

= τ τ⎜ ⎟⎝ ⎠int (4)

де τ ndash час закінчення спостерігання с Т ndash температура в контрольній точці К Метрологічна оцінка (вимірювання) якості поверхневого шару По-

поверховий шар готових виливків оцінювали в балах за двома факторами ная-вності пригару та раковин за 5-бальною шкалою для кожного фактора

Розроблене МЗ впроваджено в ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут телевізійної технікиraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

43 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття крупних сталевих виливків

Як випливає з технологічної схеми процесу лиття великих сталевих вилив-ків на вході знаходиться склад формувальної суміші і температура заливання сталі а на виході ndash фотографія поверхні виливка що свідчить про наявність і кількість пригару Крім того на проміжному етапі при формоутворенні здійс-нюється вимірювання щільності форми яке виконується неруйнівним ємнісним методом Відповідна структурна схема АСУ технологічним процесом лиття сталевих виливків в піщані форми наведена на рис 14

В результаті аналізу технологічного процесу лиття великих сталевих вили-вків за допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розроблено завдання створення нового МЗ

Oslash20

60

А

2 1 3 4 5 6 Рисунок 13 ndash Схема датчика кількості

поглиненого піщаною ливарною формою тепла 1 ndash керамічний стакан 2 ndash металеве (мідне) дно 3 ndash стовпчик

порошку чутливого елемента 4 ndash пористий металокерамічний поршень 5 ndash пружина 6 ndash упор

24ndash МЗ для вимірю-

вання щільності піщаної ливарної форми

ndash МЗ для вимірю-вання зовнішнього ви-гляду виливка яке під-ходить для вбудови в АСУ

Ємнісний метод неруйнівного вимірю-вання щільності піщаної форми Систематичний моніторинг щільності ливарних форм в цілому або окремих її ділянок ускладнений через від-сутність ефективних методів такого контролю без руйнування форми Дійсно від співвідношення густин різних ділянок форми багато в чому залежить інтен-сивність процесів тепломасообміну у останньої а отже і якості виливків На жаль коли форма виготовлена неможливо без її руйнування виміряти щільність її фрагментів що різко обмежує можливості постійного моніторингу форм на ливарному конвеєрі

Метод запропонований в даній роботі полягає у безпосередньому вимі-рюванні електричної ємності конденсатора обкладки якого є складовою части-ною оснастки в якій форма отримана Такий підхід дозволяє забезпечити стабі-льні геометричні параметри конденсатора і високу точність вимірювань

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям сталевих виливків в ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПрогресraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

У пrsquoятому розділі представлена підсистема МЗ laquoENVIRMEASraquo в області управління сферою впливу ливарного виробництва

Під сферою впливу в роботі розуміли процеси які безпосередньо не вхо-дять в даний конкретний спосіб лиття (внутрішня сфера) але тим не менш суттєво впливають на якість життя людини (зовнішня сфера) Сюди можна від-нести проблеми екології ndash якості навколишнього середовища людини ергоно-міки ndash особливостей та можливостей функціонування людини в системах лю-дина річ середа естетики ndash різного роду творів мистецтва декоративних пок-риттів тощо (велика частка творів мистецтва виконана литтям) та ін

51 Метрологічне забезпечення АСУ сферою впливу ливарного вироб-ництва Екосистема відвалів ЛВ є самовідтворюваною але відновні процеси протікають в ній повільно Це пояснюється низькою біологічною активністю відпрацьованих формувальних і стрижневих сумішей Якщо цю властивість на-дати сумішам до вивезення у відвал ще на стадії виробничого циклу то процес відновлення їх у природі можна значно прискорити З цією метою у формува-льну суміш вводили насіння різних рослин При цьому насіння не тільки сприя-

Технологічний процес виготовлення крупних сталевих виливків

Щільність форми

Техноло-гічний процес виготов-лення піщаної форми

Температура заливання

Розрахунокуправля-ючих дій

Фотографія поверхні

Склад форм суміші

Зали-вання форми рідкою сталлю

Рисунок 14 ndash Структурна схема АСУ технологічним

процесом лиття крупних сталевих виливків

25ли формуванню біологічної активності сумішей але й виступали в ролі добав-ки що підвищує податливість ливарної форми Оскільки при цьому вдається також розвrsquoязувати завдання підвищення якості виливків маємо комбіновану область АСУ ЛВ і відповідне цьому МЗ

На вході системи комбінованої АСУ ndash склад формувальної суміші із біодо-бавками конструкція ливарної форми і температура заливки металу а на вихо-ді ndash фотографії поверхні виливка і відвалів ливарних цехів томограма ливарної форми а також біологічні властивості води і насіння які побували в ливарній формі (рис 15)

ЕКОЛОГІЯ ОТОЧУЮЧОГО СЕРЕДОВИЩА

Результат елиптичного перетворення

Концентрація небезпечних компонентів

Питома площа відтворених ділянок

Результат параболічного перетворення

Склад формувальної

суміші

Розрахунокуправля-ючіх дій

Аерофотозrsquoйом-ка відвалів

Температура заливання чувуну Томограма

форми

Схожість насінняпісля вибивки

Біоаналіз фільтр вод

Фото поверхнівиливка

ЛИВАРНИЙЦЕХ

браку по горячих тріщинах

Товщина робочого

шару форми

Рисунок 15 ndash Структурна схема комбінованої АСУ

Для визначення зон ливарної форми в яких насіння виживуть або вигорять

після заливання рідкого металу розглянули розподіл температури в перерізі сирої піщано-глинистої ливарної форми

За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань було поставлено та розвrsquoязано завдання розро-бки нового метрологічного забезпечення для комбінованої АСУ

ndash МЗ для вимірювання якості поверхні виливка з його фотографії ndash МЗ для вимірювання параметрів фільтраційних вод в зоні відвалів ЛВ ndash МЗ для лабораторного вимірювання схожості насіння у ґрунті після ви-

бивки ливарної форми ndash МЗ для аерофото та відео зйомки поверхонь ливарних відвалів та вимі-

рювання параметрами покриття їх сходами насіння ndash МЗ для вимірювання структури матеріалу форми з біодобавками Останню задачу вирішували шляхом розробки методів неруйнівного вимі-

рювання які включають компrsquoютерну томографію середовища і подальшу об-робку її результатів шляхом розрахунку хаусдорфовської розмірності тобто зведення томографічного зображення до одного числа

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ якістю чавунних виливків та екологією ЛВ у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

2652 Метрологічне забезпечення АСУ естетико-художньою сферою ли-

варного виробництва АСУ процесами неметалевого і художнього лиття а та-кож нанесенням художніх покриттів представлена схемою на рис 16

На вході системи автома-тизованого замкненого управ-ління ndash склади матеріалів що використовуються і параметри технологічних процесів а на виході ndash фотографії поверхонь виливків а також механічні властивості виливків і покрит-тів Особливістю вихідних па-раметрів у цьому випадку є їх laquoнечіткістьraquo неможливість ви-мірювання з заданою точністю з-за неповторюваності худож-ніх виливків їх невідтворюва-ності від виливка до виливка

Це робить метрологічний інформаційний канал в АСУ розмитим стохастичним що вимагає для вирішення основної задачі МЗ ndash поставки в замкнений контур управління даних про поточні значення тих або інших вихідних параметрів ndash інтелектуальних методів обробки неповної і нечіткої інформації Для підтримки МЗ АСУ такими системами в роботі використовували інтелектуальні методи генетичні алгоритми та нейронні мережі

Генетичні алгоритми вирішували завдання прогнозування та оптимізації систем на основі нечітких результатів вимірювань технічної діагностики та компенсації латентних порушень в роботі складних систем багатоцільової оп-тимізації методом комплексного генетичного алгоритму та еволюційної оптимі-зації слабкозвrsquoязаних технічних систем Нейронні мережі призначалися для вбудовування в засоби вимірюваненя для АСУ технологічними процесами лит-тя і після відповідного навчання laquoзаймалисяraquo розпізнаванням прихованих за художньою оболонкою технічних образів необхідних для ефективного пошуку управлінських рішень в області ливарної технології

ВИСНОВКИ

Дисертація містить нові науково обґрунтовані результати проведених здо-

бувачем досліджень які розвrsquoязують наукову проблему розробки та удоскона-лення теоретичних основ і нових універсальних підходів до вибору систем та імплементації МЗ управління складними важкодоступними ливарними систе-мами з важковимірюваними параметрами дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірювань підвищувати якість продукції ЛВ

Художнє

та неметалеве лиття нанесення

покриттів

Матеріали

Розрахунок управляючих дій за

допомогою інтелектуальних інформаційних технологій

Мікрофото поверхні

Параметритехнології Механічні

властивості

Фотографія виливка

Рисунок 16 ndash Схема АСУ процесами неметалевого і художнього лиття

а також нанесенням художніх покриттів

271 Аналізом літературних джерел і виробничих даних встановлено що ли-

варним виробництвом (на сьогоднішній день існують понад сотні принципово різних промислових способів лиття) надзвичайно важко керувати оскільки йо-го вхідні проміжні та вихідні характеристики відносяться до важковимірюва-них швидкозмінних багатовимірних широкодіапазонних важкодоступних ві-дкладених і прихованих Все це створює проблеми МЗ ЛВ оскільки існуючі методи і засоби які призначені для цього відрізняються

bull за методами одержання первинної вимірювальної інформації запізню-ванням (великі виливки остигають в формі тривалий час) руйнівним впливом на процеси (форму виливок доводиться розрізати) побічністю (наприклад ви-мірювання температури поверхні оцінюється laquoна окоraquo за швидкістю перемі-щення по ній крапель рідини) небезпекою для життя (високі температури ви-бухонебезпечність високочастотні магнітні поля тощо)

bull за видом надання первинної вимірювальної інформації багатомірністю (великий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного вимірю-вання) нестабільністю (наприклад від виливка до виливка)

bull за методами обробки вимірювальної інформації домінуванням експерт-них оцінок (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікації за еталонами і laquoруч-ногоraquo підрахунку

bull за метрологічними характеристиками результатів вимірювань відсут-ність on-line доступу низька точність низька чутливість низька надійність ре-зультату вимірювання (вплив на результат різного роду статистичних викидів)

2 Виконана класифікація МЗ ЛВ за напрямками вхідні характеристики ndash що вимірювати навіщо вимірювати та вихідні ndash як і чим вимірювати Це дозво-лило для розвrsquoязання науково-технічної проблеми створення та імплементації ефективного МЗ системи управління ЛВ запропонувати метод інтелектуальної обробки вхідних характеристик за допомогою нейронної мережі Кохонена яка підбирає до кожного набору останніх (коду ТВ) можливі методи і засоби вимі-рювання Якщо такі є в базі даних системи їх треба придбати і застосувати якщо є тільки метод вимірювання необхідно розробити спроектувати і вигото-вити засіб що реалізує цей метод якщо й метод не існує ndash необхідна наукова робота по його створенню У будь-якому випадку необхідно виконати імпле-ментацію методів і засобів під конкретні умови технологічних процесів лиття

3 Для реалізації цього методу створена автоматизована людино-машинна система вибору МЗ ЛВ laquoFOUNDMEASraquo (laquofoundry measurementsraquo ndash ливарні ви-мірювання) та її підсистеми laquoMETALMEASraquo для області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo для області якості продукції ЛВ та laquoENVIRMEASraquo для області сфери зовнішнього впливу ЛВ що містить підсистеми вибору такого забезпечення отримання вимірювальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ вибору методу згортки таких відображень до ре-зультату вимірювання а також оцінки якості і конкурентоспроможності новос-творюваних метрологічних систем

4 Для обrsquoєктів ЛВ з метою отримання первинної метрологічної інформації (просторово-часового відображення) від laquoточок вимірюваньraquo прийнятих в робо-ті запропоновані та імплементовані фізичні методи (ємнісний індукційний та

28рентгенографічний) термічні (термопари спектроскопи laquoпряміraquo та інфрачер-воні термометри) гідравлічні (прилади для вимірювання герметичності просо-чування) біологічні (життєздатність флори і фауни) методи отримання зобра-жень та відеорядів (фото- та кінозйомка томографія теплобачення) а також ін-телектуальні методи інтегруючих датчиків і латентних інформаційних інrsquoєкцій

5 Для обrsquoєктів ЛВ з метою згортки первинної метрологічної інформації до результату вимірювання запропоновано згортка за допомогою розрахунку роз-мірностей відображення (топологічної розмірності Мінковського розмірності Хаусдорфа-Безиковича фрактальної розмірності інформаційної розмірності кореляційної розмірності) а також згортка за допомогою стискаючих відобра-жень і згортка в результат еліптичного та параболічного перетворень що до-зволило зводити великий обсяг первинної вимірювальної інформації до одного числа

6 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття мідного неперервного виливка із безкисневої катодної міді лиття в виливниці мідних анодів і лиття під тиском біметалевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірювання тем-ператури поверхні мідної катанки в русі вимірювання мікроструктури безкис-невої міді шляхом еліптичного перетворення її цифрового зображення вимірю-вання електрогальванічних якостей мідних анодів шляхом попиксельної оцінки відповідності кольору фотографії анода еталону який налаштовується за ре-зультатами спектрального аналізу металу виливка вимірювання нерівномірнос-тей у розподілі температури поверхні сталевих вставок перед заливкою алюмі-нієм за допомогою тепловізора а також вимірювання незварюваємості елемен-тів біметалу за допомогою компrsquoютерної обробки фотографій мікрошліфів в зоні зварювання сталі і алюмінію

7 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття в землю герметичних чавунних виливків лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми і лиття в землю ве-ликих сталевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірюван-ня герметичності сірого чавуну шляхом параболічного перетворення відеозйо-мки з місця протікання для експрес-вимірювання та еліптичного перетворення зображення мікрошліфа сірого чавуну для універсального вимірювання запро-понована і сертифікована на підприємстві (одеський завод laquoЦентролитraquo) нова одиниця вимірювання герметичності laquoегraquo Розроблено методи та засоби МЗ ви-мірювання за допомогою запропонованого в роботі інтегрального датчика теп-лової енергії яка поглинається піщано-смоляною формою при її виготовленні а також неруйнівного вимірювання щільності піщаної форми в процесі її вигото-влення за допомогою ємнісного датчика

8 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoENVIRMEASraquo при управлінні технологічними процесами неметалевого і художнього лиття та на-несення художніх покриттів а також при управлінні екологічним станом на-вколишнього середовища технологічними методами Розроблено методи та за-соби МЗ інтелектуального вимірювання параметрів виливків в умовах неповних та (або) нечітких даних а також вимірювання laquoзовнішніхraquo для ЛВ параметрів

29кількості шкідливих речовин повrsquoязаних з технологією лиття в повітрі водой-мах та ґрунті параметрів відновлення навколишнього середовища тощо

9 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного виливка В результаті випробувань встановлено що підсистема laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномір-ність показника якості мідного виливка в межах 16 стренг приблизно на 25

10 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo В результаті випробувань встановлено що використання під-системи laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чистоти міді на рівні не більше ніж 0001 за кожною домішкою

11 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бі-металевих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на згортках фотографій мак-рошліфів зони стику різних металів Встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo в реальному виробництві дало можливість знизити дефек-ти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

12 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в піщані форми В результаті випро-бувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

13 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболо-нкові форми В результаті випробувань встановлено що застосування підсисте-ми laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоспроможність продукції

14 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ в області оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків В результаті виробничих випробувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість де-фектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

15 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролітraquo були проведені випробування підсистеми МЗ в галузі екології ЛВ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою В результаті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прис-корити рекультивацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

4bull щільності піщаних ливарних форм bull інтегральних характеристик впливу температури і часу на стан

звrsquoязуючого оболонкових піщано-смоляних форм ndash в рамках розробки та імплементації підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo для

замкнутих систем управління ЛВ створено методи та засоби вимірювання bull структури формувальних сумішей що містять випалювані добавки bull параметрів екологічного стану оточуючого ливарні цехи середовища

концентрацій шкідливих речовин в атмосфері і відвалах параметрів рекульти-вації відвалів

ndash виконані практичні випробування результатів досліджень на шести підп-риємствах різноманітних галузей машинобудування з позитивним технічним екологічним і економічним ефектами

Обrsquoєктом дослідження є процеси вимірювання в контурах управління складними технологіями та обладнанням ЛВ при різних фізичних мето-дах одержання а також при різних формах подання та різних методах перетво-рення первинної вимірювальної інформації

Предметом дослідження є методи і засоби вимірювання важковимірюва-них параметрів ЛВ шляхом отримання і обробки просторово-часових відобра-жень від предметів праці результати яких необхідні і достатні для їх викорис-тання в МЗ управління ЛВ

Методи дослідження При побудові загальної системи та окремих підсис-тем вибору методів і створення засобів вимірювань а також імплементації їх у реальне виробництво використовували математичний апарат інтелектуального класифікатора ndash штучної нейронної мережі Кохонена При розробці теоретич-них основ побудови системи МЗ управління складними обrsquoєктами ЛВ з важко-вимірюваними параметрами використовували математичні методи теорії вимі-рювань теорії тепломасообміну теорії автоматичного управління При розроб-ці методів отримання первинної інформації у вигляді просторово-часових відо-бражень від обrsquoєктів вимірювань використовували методи руйнуючого (перері-зи мікро і макро шліфи тощо) і неруйнівного (томографія теплобачення фото-і кінозйомка аерофотозйомка) отримання зображень методи отримання збері-гання та обробки великого обrsquoєму даних в банках даних тощо При розробці методів стиснення первинної інформації використовували методи еліптичного та параболічного перетворень зображень і відеопотоків а також фрактальні ме-тоди стискаючих відображень методи дробових хаусдорфовських розмірнос-тей При розробці методів обробки нечіткої та стохастичної первинної вимірю-вальної інформації використовували теорію штучних нейронних мереж Кохо-нена мереж прямого поширення а також еволюційні методи генетичних алго-ритмів При дослідженні характеристик засобів МЗ (похибка точність збіж-ність результатів відтворюваність тощо) використовували оригінальні експе-риментальні методики та установки а також діюче в ливарних цехах шес-ти підприємств технологічне обладнання та засоби вимірювань

Наукова новизна одержаних результатів Наукова новизна одержаних результатів дисертаційної роботи полягає в створенні теоретичних основ вибо-ру та імплементації а також розробки методів та засобів МЗ процесу вимірю-

5вання параметрів складних ливарних систем в управлінні різноманітними лива-рними технологіями Отримані наступні основні наукові результати

1 Висунуто і підтверджено наукове положення про те що bull з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути інтерпретований як

складний шляхом нарощування кількості параметрів що враховуються при по-будові моделюючого відображення за рахунок більш глибокої дискретизації обrsquoєкта на підрівні та елементи

bull з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений на мікро макро або мета рівнях в залежності від мети і завдань вимірювань для автома-тизованого управління

bull будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений у вигляді пристрою спо-собу або речовини в залежності від виду функціонального призначення МЗ ли-варної технології

2 Вперше виконана класифікація обrsquoєктів ЛВ з точки зору їх МЗ за облас-тями видами рівнями дискретизації підсистемами характеристиками інтенси-вності процесу мети і laquoзрізуraquo (стадії) вимірювань що дозволило запропонувати метод автоматизованого вибору комплексу МЗ для кожного класу на основі ін-телектуального класифікатора у вигляді комплексованої нейронної мережі laquoме-режа прямого поширення ndash мережа Кохоненаraquo

3 Отримав подальший розвиток метод вимірювання температури рухомої металевої поверхні який полягає у використанні для цієї мети ковзної термопа-ри що дозволило застосувати його в управлінні твердінням неперервних мід-них виливків в багатострумковому водоохолоджуваному кристалізаторі

4 Отримав подальший розвиток метод вимірювання мікроструктури мід-них сплавів який полягає у застосуванні до цифрових зображень відповідних мікроструктур еліптичного перетворення що дозволило в on-line режимі зводи-ти різноманіття двовимірного цифрового кольорового зображення до результа-ту вимірювання у вигляді числа яке легко вбудовується в систему управління технологічними процесами ЛВ

5 Вперше запропоновано метод вимірювання електролітичної якості литих мідних анодів який полягає в розпізнаванні кожного пікселя цифрового зобра-ження поверхні мідного анода шляхом порівняння його RGB-розкладання за паралелепіпедом якості поточної плавки а також метод визначення RGB-координат паралелепіпеда якості шляхом попереднього отримання і обробки спектрограми металу що дозволило організувати неруйнівний он-лайн конт-роль параметрів якості процесу отримання надчистої електролітичної міді

6 Отримав подальший розвиток метод вимірювання нерівномірності тем-ператури поверхні сталевої вставки в біметалічний виливок перед заливкою алюмінієм який полягає в застосуванні для цього тепловізора з подальшим елі-птичним перетворенням отриманого цифрового зображення що дозволило здійснювати управління технологією біметалевого лиття на ранній проміжній стадії процесу

7 Отримав подальший розвиток метод вимірювання ступеня зварюваності елементів біметалевого виливка який полягає в застосуванні для цієї мети циф-рової фотографії перерізу зони зварюваності з подальшою її обробкою в цилін-

6дричних координатах що дозволило використовувати отриманий результат ви-мірювання для управління технологічним процесом біметалевого лиття

8 Вперше запропоновано універсальний метод вимірювання герметичності виливків з сірого чавуну шляхом еліптичного перетворення вимірювального сигналу від виливка ndash зображення металографічного мікрошліфа ndash з подальшим перерахунком результату такого перетворення на запропоновану в роботі нову одиницю вимірювання опору матеріалу просочуванню (герметичності) laquoегraquo що дозволило значно підвищити точність вимірювання

9 Вперше запропоновано експрес-метод вимірювання герметичності вили-вків із сірого чавуну шляхом продавлювання крізь його тіло контрольної ріди-ни який полягає у відеофіксації моменту початку протікання та параболічної обробці відеопотоку від поверхні зразка з наступним перерахунком на нову одиницю вимірювання опору матеріалу просочуванню (герметичності) laquoегraquo що дозволило значно підвищити точність вимірювання і знизити час що проходить від моменту початку протікання до моменту його виявлення та отримання ре-зультату вимірювання

10 Отримав подальший розвиток метод вимірювання приросту теплової енергії в піщано-смоляній ливарній формі який полягає в застосуванні для цьо-го інтегрального датчика теплової енергії у вигляді ділянки ливарної форми з того ж матеріалу яка змінює свою газопроникність в залежності від інтенсив-ності і тривалості нагрівання що дозволило запропонувати засоби для неруйні-вного для ливарної форми вимірювання результат якого використовується в управлінні процесами лиття

11 Отримав подальший розвиток метод вимірювання щільності гетероген-ного формувального матеріалу який полягає у визначенні ємності локального конденсатора який представляє собою фрагмент ливарної оснастки обкладки між якими заповнені цим матеріалом що дозволило вимірювати щільність ді-лянок форми у важкодоступних місцях без її руйнування і використовувати ре-зультати вимірювання в управлінні процесами лиття

12 Отримав подальший розвиток метод неруйнівного вимірювання пара-метрів структури ливарної форми з органічними добавками що полягає у вико-ристанні для цього рентгенівської компrsquoютерної томографії з подальшим пара-болічним перетворенням результатів останньої що дозволило отримувати точні дані про переміщення компонентів форми при заповненні оснастки і викорис-товувати ці дані на етапі проектування комбінованих ливарних технологій

Практичне значення одержаних результатів Підтверджена практична можливість адекватного за швидкодією точністю та достатністю використання нових методів і моделей для ефективного вимірювання проміжних і вихідних параметрів в підсистемах управління ЛВ

Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації МЗ управління ЛВ та її підсистеми laquoMETALMEASraquo laquoCASTMEASraquo і laquoENVIRMEASraquo Системи МЗ управління технологічними процесами виготов-лення виливків що базуються на отриманих у дисертації моделях і методах пройшли наступні виробничі випробування

1 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-

7скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo при управ-лінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного ви-ливка із безкисневої катодної міді В результаті випробувань встановлено що підсистема МЗ laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномірність показника якості мідного виливка (структура пористість) в межах 16 стренг на 25

2 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo яка базується на зго-ртках відображень у вигляді спектра отриманого на приладі для спектрального аналізу при управлінні рафінуванням міді В результаті випробувань встанов-лено що використання підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чис-тоти міді у виливках на рівні не більше ніж 0001 з кожної домішки

3 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бімета-левих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на тепловізійному досліджен-ні температури поверхні сталевої вставки перед заливкою алюмінієм і згортках фотографій макрошліфів зони стику різних металів В якості обrsquoєкта випробу-вання використовували технологічний процес лиття біметалевих сталь-алюмінієвих виливків laquoсекція радіатораraquo під тиском в металеві форми Встано-влено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo дало можливість зни-зити дефекти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

4 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo при управлінні техно-логічним процесом лиття в піщані форми з метою підвищення герметичності чавунних виливків для теплообмінного обладнання laquoтруба ребристаraquo В резуль-таті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

5 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболонкові форми виливків laquoблок крісельний електроннийraquo і laquoкорпус пульта управління фіксації дверей в пілот-ську кабіну екіпажуraquo В результаті випробувань встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоздатність авіа-ційної продукції що містить згадані виливки

6 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquoraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків laquoбара-банraquo в піщані форми В результаті виробничих випробувань встановлено що використання розробленої підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість дефектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

7 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою при виготовленні чавунних виливків laquoрешіткаraquo методом лиття в піщано-глинисті форми з біодобавками В результа-ті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo

8дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прискорити рекульти-вацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

Сумарний річний економічний ефект від реалізації розробок на всіх пере-рахованих підприємствах склав близько 200000 грн (у цінах 2013 р)

Запропоновані методи а також алгоритми і програми розроблені для їх-ньої реалізації впроваджені в навчальний процес в Одеському національному політехнічному університеті і використовуються в навчальних дисциплі-нах курсовому проектуванні а також при керівництві аспірантами та диплом-ними роботами магістрів

Особистий внесок здобувача полягає в удосконаленні існуючих і розробці нових теоретичних моделей а також математичних фізичних та технологічних методів вибору і створення систем вимірювань для забезпечення автоматизова-ного управління складними процесами та обладнанням в ливарному виробниц-тві з важковимірюваними параметрами

Дисертантом створено теоретичні основи інтелектуального методу підт-римки прийняття рішення при виборі МЗ для управління підсистемами ЛВ [1] моделі динамічних підсистем ЛВ [2 49 51 70] методи імплементації метроло-гічних рішень в ЛВ [18 22 23] основи метрологічної підтримки управлін-ня технологічними процесами неперервного багатострумкового мідного лиття [3 16 17 19 21 41 ndash 45 47 48 50] моделі виникнення графітових пор в сірих чавунах [7 ndash 10 38 40] засоби складних технічних [26 28 31 52 55 61 62 63] і організаційних [27 54] вимірювань в технологях ЛВ методи неруйнівних ви-мірювань параметрів обrsquoєктів ЛВ [32 57 58 59] методи одержання просторо-во-часових відображень від обrsquoєктів вимірювань та використання таких відо-бражень в якості вимірювань в системах управління [69 71 72] методи вимі-рювання параметрів ливарних матеріалів [6 56 66 67] наприклад за допомо-гою компrsquoютерних томограм [4] і тепловізорів [64] моделі управління екологі-чною безпекою ЛВ та методи вимірювання необхідних параметрів [11 14 15 29 30 33 35 36 46 73] методи інтелектуальної обробки метрологічної інфор-мації при перетворенні нечітких стохастичних даних від обrsquoєкта вимірювання в управлінні литтям неметалевих та художніх виробів [5 12 20 34 37 39 60 65] нечіткі параметри технологічних процесів нанесення покриттів і метроло-гічні методи їх оцінки [13 24 25 53 68]

Автор брав участь у виробничих випробуваннях результатів досліджень на шести підприємствах та оцінці їх техніко-економічної ефективності

Апробація результатів дисертації Матеріали дисертації доповідалися і обговорювалися на IV VII XI XV ХХІ ХХІІ семінарах laquoМоделювання в при-кладних наукових дослідженняхraquo (Одеса 1997 2000 2004 2008 2013 2014) Міжнародних конференціях laquoШляхи підвищення якості та екологічності ливар-них процесівraquo (Одеса 1998 2002) Міжнародній науково-практичній конферен-ції laquoЕкологія річкових басейнівraquo (Володимир 1999) IV VII ndash IX Міжнародних науково-технічних конференціях laquoПідвищення якості і економічності ливарних процесівraquo (Одеса 2000 2003 ndash 2005) IX міжнародній науково-технічній конфе-ренції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo (Запоріжжя 2000) ІІ Міжнародній науково-практичній конференції laquoДинаміка наукових дослі-

9джень ndash 2003raquo (Дніпропетровськ 2003) Науково-технічній конференції laquoНові та нетрадиційні технології в ресурсо- та енергозбереженніraquo (Одеса 2004) 39-й науковій конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інфор-маційні технології та телекомунікаційні мережіraquo (Одеса 2004) Міжнародних науково-практичних конференціях laquoІнформаційні технології і інформаційна безпека в науці техніці та освіті laquoІНФОТЕХ-2011raquo і laquoІНФОТЕХ-2013raquoraquo (Сева-стополь 2011 2013) Міжнародній науково-практичній конференції-виставці laquoЛВ технології матеріали обладнання економіка та екологіяraquo (Київ 2011) X всеукраїнській науково-технічній конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo (Одеса 2011) VIII Міжнародній науково-практичній конференції laquoЛитво ndash 2012raquo (Запоріжжя 2012) ХІІІ Міжнародній науково-технічній конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo (За-поріжжя 2012) Міжнародній науково-технічній конференції laquoАвтоматизація проблеми ідеї рішенняraquo (Севастополь 2012) IV Міжнародній науково-технічній конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo (Ки-їв 2012) Міжнародній науково-практичній конференції laquoЛиття Металур-гія 2013raquo (Запоріжжя 2013) Міжнародній конференції з автоматичного управ-ління присвяченій 100-річчю з дня народження академіка О Р Івахненка laquoАв-томатика ndash 2013raquo (Миколаїв 2013) Міжнародній українсько-японської конфе-ренції з питань науково-промислового співробітництва (Одеса 2013) Міжна-родній науково-технічній конференції молодих вчених аспірантів і студентів laquoСучасні технології проектування керуючих і мехатронних системraquo (Севасто-поль 2013) а також на розширеному засіданні наукового семінару кафедри ме-талорізальних верстатів метрології та сертифікації Одеського національного політехнічного університету (Одеса 2015)

Публікації Результати дисертації викладені в 73 наукових публікаціях у тому числі 28 статтях у журналах зі спеціального переліку МОН України (з них 1 ndash у міжнародному виданні 6 входять до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus Worldcat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY) 4 ndash у збірниках наукових робіт які не входять до спе-ціального переліку МОН України а також 41 ndash в матеріалах конференцій і се-мінарів

Структура дисертації Дисертація складається із вступу пrsquoяти розділів трьох додатків Загальний обrsquoєм дисертації ndash 430 стор з них додатків ndash 101 стор Дисертація містить 121 рисунок 37 таблиць та посилання на 387 нау-кових джерел

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступi наведена загальна характеристика роботи яка підкреслює її акту-

альність відповідність державним науковим програмам чинним вимогам нау-кову новизну та практичне значення визначені обrsquoєкт та предмет дослідження сформульовані його мета та задачі

У першому розділі проаналізовано методи та засоби МЗ управління склад-ними технологічними процесами лиття зокрема особливості МЗ управління

10складними процесами ЛВ специфіку параметрів областей ЛВ як обrsquoєктів вимірювання а також проблеми вибо-ру та імплементації МЗ для окремих галузей ЛВ

Аналіз структури найбільш розпо-всюджених способів лиття дозволяє виділити області застосування МЗ в ЛВ та головні цілі управління проце-сами в межах цих областей які потре-бують постійного моніторингу а от-же і постійного вимірювання їхніх параметрів (рис 1)

До цих областей віднесені ndash вимірювання у виливку мета ndash

отримання якісного металу і в підсум-ку придатного виливка приклади неперервне лиття мідних злитків лит-тя в кокіль мідних анодів лиття біметалевих виливків тощо

ndash вимірювання у ливарній формі мета ndash отримання якісного та недорогого виливка приклади лиття в піщані форми сталевих та чавунних виливків лиття в оболонкові форми алюмінієвих виливків тощо

ndash вимірювання у сфері зовнішнього впливу ЛВ мета ndash забезпечення якості життя заснованої на естетиці промислового та художнього литва та екологічній безпеці ЛВ приклади неметалеве та художнє лиття художні нанопокриття на виливках а також екологія навколишніх для ЛВ атмосфери біосфери та грунту

У другому розділі представлена система laquoFOUNDMEASraquo створення та ім-плементації МЗ АСУ ЛВ З точки зору МЗ серед різних характеристик ливар-них процесів найбільший інтерес представляють такі їхні параметри які необ-хідні та достатні для вирішення завдань управління і які можуть бути отримані в результаті вимірювання ЛВ з погляду МЗ АСУ являє собою поле екстрема-льних станів матеріалів і обладнання з трудновимірюваними параметрами тому перший етап створення МЗ ndash вибір МЗ для конкретних параметрів ЛВ ndash є вкрай складною задачею для її laquoручногоraquo розвrsquoязання

В роботі кожний вибір МЗ для конкретних параметрів ЛВ починається з аналізу технологічної схеми процесу лиття яка отримується із технічного за-вдання на розробку МЗ Далі в системі laquoFOUNDMEASraquo будуються структурні схеми АСУ відповідними технологіями (приклад на рис 2) які визначають пе-релік та метрологічний зміст таких точок

Чим точніше будуть охарактеризовані ТВ тим точніше виявляться резуль-тати останніх і відповідно вище ефективність АСУ і якість виливків

Далі в роботі виконано окрему класифікацію головних атрибутів ЛВ вра-ховуваних при виборі МЗ

Рівень складності ЛВ був класифікований за такими ознаками ndash з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути інтерпретований як

Область ІІІ Вимірювання у сфері дії ЛВ

Область ІІ Вимірювання в формі

Комплексна область Вимірювання у виливку

та сфері дії ЛВ

Покращення

екології

Підвищ

ення естетичності

Підвищення

якості

Зниження

собівартості Область І Вимірю-вання у виливку

Рисунок 1 ndash Області застосування МЗ

в ливарному виробництві та цілі управління

11складний шляхом нарощування кількості параметрів що врахо-вуються при побудові моделю-ючого відображення за раху-нок більш глибокої дискретиза-ції обrsquoєкта на підрівні та еле-менти

ndash з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений на мікро макро або мета рівнях в залежності від мети і завдань вимірювань для автоматизованого управ-ління

ndash будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений у вигляді пристрою спо-собу або речовини в залежності від виду функціонального призначення МЗ ли-варної технології

Проблеми МЗ ЛВ які випливають з його технологічних особливостей були класифіковані за такими ознаками

ndash мета вимірювань попередній експеримент поточна діагностика безпо-середньо управління

ndash етап (період) технологічного процесу на якому проводиться вимірюван-ня вхідні параметри проміжні параметри вихідні параметри

Метрологічні характеристики процесів керованих в ЛВ були класифіко-вані за такими ознаками

ndash швидкоплинні процеси ndash проблемні з точки зору on-line вимірювання їх-ніх параметрів для цілей управління

ndash високоінтенсивні процеси ndash проблемні з точки зору величини діапазонів вимірювань їхніх параметрів

ndash багатопараметричні процеси ndash проблемні з точки зору ефективного ви-користання усіх виміряних параметрів в системі управління

ndash багатоекстремальні процеси ndash проблемні з точки зору кількості та якості вимірювань що забезпечують необхідну і достаточну інформацію для задач ба-гатоекстремальної оптимізації

ndash багатокритеріальні процеси ndash проблемні з точки зору кількості та якості вимірювань які забезпечують необхідну і достаточну інформацію для задач ба-гатокритеріальної оптимізації

ndash процеси які самоорганізуються ndash проблемні з точки зору вимірювання внутрішніх динамічних характеристик

Проблеми МЗ ЛВ які випливають з його метрологічних особливостей були класифіковані за такими ознаками

ndash за методами отримання первинної вимірювальної інформації методи із запізнюванням (великі виливки остигають у формі тривалий час) руйнівні ме-тоди (форму або виливок при вимірюванні доводиться розрізати) непрямі ме-тоди (наприклад вимірювання температури поверхні по оцінюваній laquoна окоraquo

Хімічний склад

катоду

Хімічний склад

розплаву

Технологічний процес лиття у виливниці мідних анодів

Розрахунок управляючих

впливів

Хімічний склад анода

Фото поверхні анода

Електрол

із

Рисунок 2 ndash Приклад структурної схеми АСУ технологічним процесом лиття у виливниці

мідних анодів із зазначенням точок вимірювань

12швидкості переміщення по ній крапель рідини) небезпечні для життя методи (високі температури вибухонебезпечність високочастотні магнітні поля)

ndash по вигляду первинної вимірювальної інформації багатовимірність (вели-кий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного виміру) не-стабільність (наприклад від виливка до виливка)

ndash за методами обробки вимірювальної інформації експертні оцінки (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікація за еталоном laquoручнийraquo підрахунок

ndash за метрологічними характеристикам результатів вимірювань відсутність on-line доступу точність чутливість робастність результату (вплив на резуль-тат дослідження різного роду статистичних викидів)

За кожним класом в кожному з перерахованих атрибутів в базі даних за-кріплені цифрові коди які при обrsquoєднанні в результаті комплексного аналізу того або іншого техпроцесу ЛВ та мети і форми його метрологічного монітори-нгу перетворюються на кодове слово ndash число за допомогою якого нейронна мережа системи laquoFOUNDMEASraquo пропонує в якості підтримки прийняття рі-шення найкращі методи та засоби вимірювань а також можливі напрямки їх-нього впровадження в ЛВ

Формою представлення таких пропозицій є методи отримання і згортки просторово-часових відображень одержуваних від ТВ які обрані нейронною мережею Кохонена із тих що є в базі даних системи Якщо в базі даних не зна-ходиться прийнятного метода або засобів то система сповіщає про це користу-вача який повинен надалі розробляти нові методи та засоби під конкретну ТВ та вимоги до неї

Методи отримання і згортки просторово-часових відображень одер-жуваних від ТВ Відкритий перелік методів отримання просторово-часових ві-дображень одержуваних від ТВ в обrsquoєкті вимірювання ndash це перш за все фізи-чні методи томографії морфологічної чутливості ємнісний вбудованих дат-чиків а також інтелектуальні методи генетичного алгоритму інтелектуального моніторингу інтелектуальних інrsquoєкцій та інші Відкритий перелік методів згор-тки просторово-часових відображень ndash це згортка за допомогою розрахунку ро-змірності відображення згортка за допомогою стискуючих відображень а та-кож згортка в результат еліптичного або параболічного перетворень

В автоматизованій людино-машинній системі laquoFOUNDMEASraquo передбаче-на також підсистема імплементації вибраного методу вимірювань тобто про-грамної і апаратної реалізації вибраного методу в заданій технології Мета ndash за-безпечення якості та конкурентоспроможності МЗ

Загальна схема системи laquoFOUNDMEASraquo вибору МЗ технологічних проце-сів лиття представлена на рис 3

У третьому розділі описана підсистема метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в галузі управління властивостями виливка

31 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом непере-рвного лиття мідної катанки У цьому процесі виливок виходить в одну тех-нологічну операцію при витягуванні стренги з розплаву через систему laquoграфі-товий кристалізатор ndash первинний охолоджувач ndash вторинний охолоджувачraquo ви-тягуючої машині неперервного лиття (рис 4)

13В результаті аналізу технологічного процесу неперервного лиття мідної ка-

танки визначені ТВ на структурній схемі АСУ (рис 5) і сформульований laquoКом-плекс вимог до МЗ АСУraquo обробка якого з допомогою нейронної мережі Кохо-нена дозволила поставити завдання створення МЗ

ndash розробити нове МЗ для вимірювання температури поверхні стренг ndash розробити нове МЗ для оцінки мікроструктури мідного сплаву яке під-

ходить для вбудовування в АСУ

Точка вимірювання 2 Відображення ndash фотографія

мікрошліфа Обробка ndash програма розрахунку

середнього розміру зерна

1 ПОЧАТКОВІ ДАНІ схема технологічного процесу вимоги до виливка

2 АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ

Результат 1 перелік вимірюваних параметрів

Результат 2 схема управління технологічним процесом з laquoточками вимірюваньraquo

3 КОДУВАННЯ Результати метрологічні коди

laquoточок вимірюваньraquo

Код точки 1 2 1 135 1 1 2

Код точки 2 2 1 135 1 1 2

4 ВИБІР МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ (ДЛЯ ТОЧОК 1 І 2) Результат 1 Метод отримання відображення

Результат 2 Метод обробки проміжної інформації (відображення)

Результат 3 Спосіб імплементації методів відображення та обробки

ОСНОВНІ ЕТАПИ

КЛАСИФІКАЦІЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ОБrsquoЄКТА

ВИМІРЮВАННЯ

По обrsquoєкту

По процесу

По вимірюванню

ПІДГОТОВЧІ ЕТАПИ

КЛАСИФІКАЦІЯ МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

НАВЧАННЯ НЕЙРОННОЇ МЕРЕЖІ КОХОНЕНА

Точка вимірювання 1 Відображення ndash від екрану тепловізора Обробка ndash

параболічне перетворення

ПРИКЛАД ПРОПОНОВАНОГО РІШЕННЯ

НАВЧЕНА НЕЙРОННАМЕРЕЖА КОХОНЕНА

Слой Кохонена

bull bull

Распределительный слой

laquoМертвыйraquo нейрон

Диагноз 1 Диагноз К Метод для 1 точки Метод для 2 точки

Мертвий нейрон

Шар Кохонена

Розподільчий шар

Рисунок 3 ndash Загальна схема системи вибору та імплементації

МЗ laquoFOUNDMEASraquo для технологічних процесів лиття

14Переливний жолоб від плавильної печі

Раздаточная печь

Індуктор

Перегородка

Вісь Х ливарної машини (перед площиною розріза)

Вісь Y ливарноїмашини

Кристалізатор із охолоджувателем

Стренга катанки

До витягаючого пристрою

y16 y15 y14 y13 y12 y11 y10

y9

x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8

Покривний флюс

Канал

asymp

Температура

поверхні стренг

Мікрострук-тура металу

Технологічний процес

неперервного лиття мідної

катанки

Регулятор витрати води

Режим витягування

Температура розплава

Розрахунок управляючих

впливів

Рисунок 4 ndash Конструктивна схема багатострумкової установки для

лиття мідної катанки

Рисунок 5 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом неперервного

лиття мідної катанки (для одного струмка)

Вимірювання температури поверхні стренг за допомогою паразитної термо-пари Для вимірювання температури по-верхні яка рухається із відносно великою швидкістю стренги була розроблена (Зонд для вимірювання температури поверхні тіла ГО Оборський БА Моргун ЮБ Моргун ІВ Прокопович ndash Патент Укра-їни на корисну модель Заявка u201506612 пріоритет від 060715) па-разитна термопара без спаю коли laquoпара-зитraquo не здійснює впливу на показники прибору в цілому (рис 6) Оскільки тер-

мопарні дроти не спаяні між собою як у звичайної термопари на місці їхнього контакту зі стренгою утворюються дві laquoпаразитніraquo термопари хромельстренга і стренгаалюмель

Якщо припустити що температури стренги в точках контактів практично рівні обидві паразитні термопари компенсують ЕРС повrsquoязані зі стренгою і можуть вимірюватися як одна при цьому контакт таких laquoокремихraquo термопар зі

стренгою значно кращій ніж у спаю термопари хромельалюмель зі стренгою

Недоліки існуючого масивного зон-да полягають в тому що конструкція чу-тливого елемента має істотну інерцій-ність за температурою та паразитне ви-промінювання тепла в навколишнє сере-довище

В пропонованому зонді (рис 7) зниження похибки вимірювання досяга-ється тим що в зонді присутні термоеле-ктроди 1 і 2 виконані у вигляді компен-

V=3

03

5 м

с

Термоелектрод А

Термоелектрод В

Пружне притискування

empty 816

Рисунок 6 ndash Схема laquoпаразитноїraquo термопари

Рисунок 7 ndash Температурний зонд

для пропонуємого методу вимірювання температури

рухомих поверхонь

15саційних спіралей Ці термоелектроди створюють термопару закріплену в ізо-льованому сердечнику 3 в стакані 4 Виводи 6 7 закріплені в кришці 5 Робочий кінець термопари 8 не має спаю а термоелектроди вільно контактують з повер-хнею тіла температура якого вимірюється

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідної катанки в ПуАТ laquoОде-ський завод laquoОдескабельraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

32 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад розплаву а на проміжному виході ndash хімічний склад анода а також фотог-рафії його поверхні до і після електролізу Остаточний вихід технологічного процесу ndash хімічний склад мідного катода (мета управління)

На структурній схемі АСУ (рис 2) виділені laquoточки вимірюваньraquo ndash ті реа-льні laquoфізичніraquo місця на устаткуванні що здійснює техпроцес або на предмет праці (в даному випадку це мідний анод ndash проміжний результат загального ли-варно-гальванічного технологічного процесу отримання чистої катодної міді) За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управ-ління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розроблення МЗ для АСУ тех-нологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

ndash МЗ для визначення хімічного складу мідного сплаву методом спектраль-ного аналізу

ndash МЗ для оцінки відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода

Метод вимірювання хімічного складу анода Хімічний склад мідного анода вимірювали laquoстандартнимraquo методом спектрального аналізу

Метод вимірювання відносної площі дефектів Під час виготовлення анода на його поверхні можуть формуватися ділянки які не беруть участь в електро-лізі при подальшому виготовленні катода (laquoбитіraquo ділянки) із-за наявності на поверхні непровідних матеріалів попадання на поверхню анода фарби від по-верхні виливниці утворення оксидів тощо Раніше відносну площу laquoбитихraquo ді-лянок анодів визначали візуально порівнюючи безпосередньо поверхню анода з таблицями балів наявності перерахованих дефектів Недоліки такого визна-чення очевидні низька точність через похибки дискретизації всіх можливих ва-ріантів поверхні на бали а також низька точність і субrsquoєктивізм при віднесенні тієї чи іншої laquoспоглядаємоїraquo поверхні до того чи іншого балу

Пропонований метод позбавлений цих недоліків оскільки вимірювання здійснюється автоматично з неперервним виходом Вимірювання відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода в пропонованому методі здійснюється шляхом компrsquoютерної обробки кольорової цифрової фотографії поверхні Експериментально в загальній зоні RGB-розкладання виділяється де-яка зона відповідна бездефектній поверхні ndash деякий laquoпаралелепіпед якостіraquo попадання в який свідчить про те що на поверхні анода в точці що відповідає даному пікселю дефектів немає Далі RGB-розкладання кожного пікселя що міститься у вихідних даних піддається компrsquoютерній обробці результат якої ndash одне число Fвідн і є результатом вимірювання

16Діапазон вимірювань пропонованого методу становить від 0 до 100 laquoби-

тоїraquo поверхні Діапазон показань пропонованого методу становить 0 ndash 1 за шкалою якості

поверхні анода Похибка методу Запропонований метод вимірювання відноситься до не-

прямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта ви-мірювань до його результатів Це призводить до можливого накопичення похи-бки вимірювання на кожному етапі перетворень Встановлено що сумарна мак-симально можлива похибка цілком допустима в машинобудуванні виробництві Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання дефектів повер-хні мідного аноду для прототипу і пропонованого методу наведено в табл 1

Таблиця 1 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобів вимірювання дефектів поверхні мідного литого аноду Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонуємий метод поріг чутливості 710 plusmn пікс 1 пікс діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 до IJ пікс 0 до IJ пікс

похибка plusmn 10 plusmn 35 Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідних анодів на металургій-

ному підприємстві laquoПанком-Юнraquo із позитивним техніко-економічним ефектом 33 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття

під тиском біметалевих виливків Структурна схема АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків наведена на рис 8

Технологічний процес лиття біметалевого

виливка (до заливки алюмінію)

Температура заливки

Розрахунок управляючого

впливу

Фотографіямакрошліфа Режим

нагріву вставки

Температура поверхні вставки

Технологічний процес лиття

(заливка и охолодження біметалевого виливка)

Рисунок 8 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом

лиття під тиском біметалевих виливків

На вході засобів вимірювань в пропонованому методі знаходиться склад-ний електромагнітний потік випромінюваний від поверхні тіла що нагріваєть-ся і описуваний великою кількістю змінних На виході методу ndash єдине число За допомогою нейронної мережі Кохонена а також із врахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розробки МЗ для АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків

17ndash МЗ для вимірювання параметрів термічного стану (інтегральної темпера-

тури поверхні) сталевої вставки перед заливанням її алюмінієм ndash МЗ для оцінки зварюваності біметалевої виливка у місці зrsquoєднання сталі і

алюмінію Вимірювання температури поверхні сталевих вставок за допомогою теп-

ловізора Для первинної обробки інфрачервоного випромінювання не підходять звичайні відеокамери тому у даному випадку необхідний тепловізор В резуль-таті виходить кольорове цифрове зображення підігрітої вставки приклад якого наведено на рис 9

Рисунок 9 ndash Зображення підігрітої вставки отримане за допомогою тепловізора

Мінімальна вимірювана зміна інтенсивності випромінювання Експериме-нтально встановлено що метод розпізнає різні випромінювання що відрізня-ються середньою температурою відповідного пікселя в 001 К

Мінімальний вимірюваний поріг зрушення теплової картини без зміни ін-тенсивності Експериментально встановлено що метод розпізнає різні випро-мінювання що відрізняються в просторі на 1 піксель на матриці тепловізора що відповідає 007 К

Запропонований метод відноситься до непрямих з великою кількістю пере-творень вимірюваної величини від обrsquoєкта вимірювань до його результатів Це призводить до накопичення похибки на кожному етапі перетворень Але сума-рна максимально можлива помилка допустима (до 10 ) в цій сфері ливарного виробництва

Порівняння метрологічних характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для прототипу і запропонованого методу наведено в табл 2

Таблиця 2 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки

Характеристика Прототип (вимірювання температури в одній точці)

Пропонований метод (вимірювання інтегральної

температури) чутливість 10 plusmn 1 degС 1 plusmn 05 degС

поріг чутливості ndash по температурі 5 degС 11 degС ndash по часу 15 с 05 с діапазон показань 50 ndash 500 degС 50 ndash 500 degС

діапазон вимірювань 50 ndash 200 degС 50 ndash 200 degС

похибка plusmn 20 plusmn 8

18У пропонованому методі первинна метрологічна інформація одержувана

від тепловізора у вигляді плоского зображення піддається еліптичному перет-воренню яке зводить значення інтенсивностей кожного пікселя зображення до одного числа такий результат дозволяє оцінити рівномірність нагрівання пове-рхні

Метрологічна оцінка незварюваності компонентів біметалевого виливка Якщо з якихось причин елементи біметалу не зварюються між собою на їх ме-жі на макрошліфі поперечного розрізу чітко спостерігаються щілиноподіб-ні чорні ділянки (рис 10)

Незварюваністьсталі та алюмінію

Алюміній

Сталь

α1

Зони незварювання

α2

а б

Рисунок 10 ndash Зони незварювання на макрошліфі розрізу біметалевого виливка (а) та схема до оцінки незварювання (б)

В існуючому способі оцінку незварюваності проводили візуально за

субrsquoєктивною оцінкою довжині щілиноподібних чорних ділянок Така оцінка не відрізняється ані точністю ані чутливістю і погано вбудовується в АСУ литтям біметалевих виливків Натомість із зображення такого шліфа ступінь незварю-ваності може бути виміряна кількісно Для цього пропонується метод згідно з яким круглий слід поверхні дотику після оцифровки і обробки в циліндричних координатах перетворюється на набір кутів α1 α2 α3 на кожен з яких спира-ється відповідна пошкоджена ділянка (рис 10) В подальшому ступінь незва-рюваності Ѕн розраховується за формулою

1 2н

2

S α + α +=

π (1)

Мінімальна вимірювана зміна незварюваності Експериментально встанов-лено що метод розпізнає різні сумарні кути незварюваності що відрізняються різницею в 002 рад

Точність засобу вимірювань Запропонований метод вимірювання відно-ситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта до його результатів Сумарна максимально можлива помилка (до 10 ) цілком допустима в цій сфері ливарного виробництва Порівняння метрологіч-них характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для про-тотипу і запропонованого методу наведено в табл 3

19Таблиця 3 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонований метод

чутливість 1 plusmn 009 1 plusmn 003 поріг чутливості 03 ndash 05 рад 001 ndash 003 рад діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 ndash 1 0 ndash 1 похибка plusmn 8 plusmn 06

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям біметалевих виливків в ДП

laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo із позитивним тех-ніко-економічним ефектом

У четвертому розділі представлена підсистема МЗ laquoCASTMEASraquo в обла-сті управління ливарною формою

41 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття в землю чавунних виливків На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад лігатури та її кількість а також інтенсивність пові-тряного охолодження форми після заливки а на виході ndash герметичність вилив-ків та їхня мікроструктура

Відповідна цьому струк-турна схема АСУ технологі-чним процесом лиття чавун-них виливків наведена на рис 11

В результаті аналізу тех-нологічного процесу сфор-мульована задача розробки нового МЗ для АСУ техноло-гічним процесом лиття в пі-щані форми чавунних вилив-ків з підвищеною герме-тичністю

ndash МЗ для вимірювання герметичності металу виливка ndash МЗ для оцінки мікроструктури чавуну виливка яка підходить для вбудо-

ви в АСУ (див вище) МЗ для вимірювання герметичності металу виливка Герметичність ndash це

опір матеріалу проникненню В даний час існує декілька методик по визначен-ню герметичності чавунів В одній з них крізь чавунну пластину у вакуумний простір пропускають водень вимірюючи при цьому зміну тиску Недоліком цього методу є те що форма зразка є двоякоувігнутим диском під впливом ви-сокого тиску в робочій частині зразка виникають напруження стискування які різко спотворюють реальну герметичність чавуну Інша методика дослідження герметичності сірого чавуну заснована на продавлюванні крізь зразок рідини В якості рідини для випробувань використовують керосин

Основним недоліком цих методів є те що навіть сам факт появлення течі в

Технологічний процес лиття

чавунних виливків у піщану форму

Склад та кількість лігатури

Розрахунок управлінь-ських дій

Герметичність виливка

Інтенсивність обдування форми

Фотографія мікрошліфа

Рисунок 11 ndash Структурна схема АСУ

технологічним процесом лиття чавунних виливків в піщані форми

20ньому визначається візуально Якщо необхідно провести вимірювання то про яку точності може йти мова якщо кількість рідини що просочилася визнача-ється за допомогою гігроскопічного тампона який зважується до і після проти-рання контрольної поверхні Однак і це ndash не основний недолік Мова йде про вимірювання часу У небезпечних і особливо відповідальних випадках напри-клад просочування радіоактивних рідин саме час вимірювання може зіграти фатальну роль в управлінні системою в цілому а в цьому методі-прототипі він вочевидь високий

У пропонованому методі вимірювання ці недоліки усунені Метод фактич-но являє собою два різних варіанти які обrsquoєднує єдина нова одиниця герметич-ності laquoегraquo (Стандарт підприємства laquoОдеський ливарний завод laquoЦентролітraquo СТ ОЛЗ 030369 ndash 1997) Фізичний сенс laquoегraquo заснований на законі просочуван-ня Дарсі У кожному з двох варіантів методу одиниця герметичності ег вимірю-ється і розраховується по-різному

Перший варіант експрес-метод вимірювання герметичності У ньому на відміну від методу-прототипу поява перших ознак течі вловлюється не візуа-льно а цифровим приладом (відеокамерою) далі вимірювальний сигнал надхо-дить у компrsquoютер на параболічне перетворення яке як відомо змінює колір кожного пікселя зображення з чорного на білий якщо в місці зображення від-повідному цьому пікселю за спостережуваний проміжок часу відбулося хоча б найменша зміна яскравості (наприклад в результаті появи просочування рідини крізь метал) Деяке ускладнення засобів вимірювання (відеокамера компrsquoютер) порівняно з прототипом з лишком компенсується при використанні методу у відповідальних випадках

Оскільки у випадку вимірювання герметичності методом протікання вели-ке значення має не тільки точність такого виміру але і час який витрачається на нього провели дослідження впливу порогу чутливості методу встановлено-го користувачем на час визначення наявності течі Збільшення порогу чутливо призводить до монотонного зростання часу виявлення течі причому з деякого значення порогу візуальне виявлення виявляється більш швидким ніж за допо-могою методу що встановлює природну межу порога

Таким чином у першому варіанті нового методу вимірювальний сигнал ndash відеопотік від поверхні зразка обробка сигналу ndash параболічне перетворення ві-деопотоку в параметр W формула для визначення герметичності GІ

IP tGWω

=η

[ег] (2)

де Р ndash тиск просочування МПа ω ndash площа просочування м2 W ndash кількість ріди-ни мndash6 t ndash час с η ndash динамічна вrsquoязкість Пас

З виразу (2) випливає що герметичність ndash такий опір матеріалу проникнен-ню рідини що має вrsquoязкість η і знаходиться під тиском Р при якому за час t че-рез майданчик ω проникає W мілілітрів рідини

Один ег ndash це така герметичність при якій за 1 с крізь площу в 1 м2 про-сочується 1 м3 рідини що знаходиться під надлишковим тиском який дорі-внює 1 Па при вrsquoязкості 1 Пас

21Питому герметичність визначали як відношення герметичності GІ до квад-

рату товщини зразка δ Діапазон вимірювань для визначення факту протікання від 0 (протікання

немає) до 1 (протікання є) для вимірювання герметичності виливка від 0 до 100 eг

Похибка методу Метод вимірювання відноситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини Розрахункова сумарна мак-симально можлива похибка (до 5 ) цілком припустима у технічних вимірюван-нях Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання герметично-сти для кращого з відомих і запропонованого експрес-методу наведене в табл 4

Таблиця 4 ndash Порівняльні метрологічні характеристики методів вимірювання герметичності

Характеристика Прототип Пропонований метод

Факт протікання Герметичність Факт

протікання Герметичність

чутливість ndash 5 plusmn 1 г ndash 1 plusmn 001 eг діапазон

вимірювання 0 ndash 1 0 ndash 20 г 0 ndash 1 от 0 до 100 eг

похибка plusmn 114 plusmn 91 plusmn 25 plusmn 25 Другий варіант універсальний метод вимірювання герметичності В цьо-

му варіанті вимірювальний сигнал ndash зображення мікрошліфа зразка обробка вимірювального сигналу ndash еліптичне перетворення зображення формула для визначення герметичності GІІ

II р звгр

8G K K Ll amπ

= [ег] (3)

где Kр ndash розмірний коефіцієнт Kзв ndash коефіцієнт звивистості включень a lгр m ndash параметри які отримуються в результаті елиптичного перетворення зображен-ня мікрошліфа

Цей варіант методу є універсальним оскільки для його реалізації не потрі-бне спеціальне обладнання для laquoпродавлюванняraquo зразків Він незамінний в тих випадках коли постійний моніторинг мікроструктури сірого чавуну виливків є найважливішою умовою забезпечення мінімально допустимої герметичності останніх

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям чавунних виливків у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

42 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми Розглянута в цьому розділі АСУ відноситься до комбінованих оскільки в переліку враховуваних параметрів є не тільки технологічні але й організаційні Аналізом технологічної схеми встано-влено що на вході АСУ ndash склад піщано-смоляної формувальної суміші темпе-ратура формоутворюючої оснастки а також стан обслуговуючого персоналу а на виході ndash газопроникність інтегруючого датчика який встановлюється у фо-

22рму та інтелектуального да-тчика вбудованого в орга-нізаційну систему

Відповідна до цього структурна схема АСУ тех-нологічним процесом лиття в оболонкові форми вилив-ків з алюмінієвих сплавів наведена на рис 12 На схемі передбачені дві під-системи виробнича яка управляє параметрами тех-нології і організаційна ndash керуюча персоналом цеху В якості laquoточок вимірю-ваньraquo визначено газопрони-кність інтегруючого датчи-ка стан персоналу і фотог-рафія поверхні виливка

За допомогою нейрон-ної мережі Кохонена а та-кож з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розробили завдання створення МЗ АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в обо-лонкові форми

ndash МЗ для вимірювання інтегральної дії на стан оболонкової форми темпе-ратури та часу

ndash МЗ для оцінки організаційного стану персоналу ливарного цеху ndash МЗ для оцінки якості виливків по зовнішньому вигляду їх поверхні Метод вимірювання кількості поглиненого тепла за допомогою інтегру-

ючих датчиків При аналізі процесів що відбуваються в системі laquoвиливок ndash формаraquo час є найважливішим фактором Наприклад мало нагріти деякий обrsquoєкт до температури фізичного або хімічного перетворення необхідно при цій температурі витримати цей обrsquoєкт для завершення перетворення Це озна-чає що мало мати інформацію про максимальному температуру якої досягав обrsquoєкт необхідно також знати скільки часу тривав такий стан тобто вміти ви-мірювати деяку інтегральну характеристику температури у часі тобто фактич-но вимірювати енергію отриману обrsquoєктом в процесі нагрівання

Прототипу такого методу вимірювання в МЗ ЛВ не існує У роботі запро-поновано новий інтегральний метод вимірювання такої енергії Це дало змогу запропонувати засоби вимірювання у вигляді інтегральних датчиків минулого термічного стану перетворення чутливих елементів яких дозволяє після заве-ршення процесу судити про термічні умови в яких перебував елемент Завдяки цьому проміжні показники (температура форми і час протягом якого вона впливала) виводяться до списку вихідних показників що в свою чергу дозво-ляє відмовитися від важкої ідеї що вимірювати в формі в процесі охолодження

Виробничапідсистема

Організаційнапідсистема

Стан обслуговую-

чого персоналу

Від інтегруючого датчика

Технологічний процес лиття алюмінієвих виливків

в оболонкові форми

Склад формувальної

суміші

Розрахунок управлін-ський дій

Від інтелектуального датчика

Температура оснастки

Фотографія поверхні виливка

Розрахунок управлін-ський дій

Рисунок 12 ndash Структурна схема комбінованої АСУ технологічним процесом лиття виливків з алюмінієвих сплавів в оболонкові форми

23відливка В якості чутливого елемента засобу вимірювання в роботі служив стовпчик піщано-смоляних сумішей або стовпчик порошку легкоплавкого скла Порошки знаходяться в спеціа-льному оснащенні ndash датчику що до-зволяє з одного боку нагрівати стовп-чик усередині досліджуваного обrsquoєкта а з іншого ndash прикладати до нього механічне зусилля (рис 13)

При надходженні тепла з боку поверхні А (рис 13) стовпчик порош-ку односторонньо нагрівається при цьому його фізико-хімічний стан змі-нюється не одночасно а по мірі про-грівання від металевого дна приладу

Відомо що при торцевому нагріванні і стисканні стовпа піщано-смоляних сумішей можливе утворення двох шарів різної щільності результат ланцюж-ка фізико-хімічних процесів вихідного стиснення laquoсухоїraquo суміші і laquoпластично-гоraquo стиснення суміші в якій звrsquoязуюче ndash новолачна смола ndash знаходиться в розмrsquoякшеному від нагрівання стані Подальший нагрів за рахунок поліконден-сації смоли фіксує ці стани чутливого елемента У підсумку газопроникність елемента Г служить деякою інтегральною функцією температури і часу нагрі-вання чутливого елемента

0

Г ( )к

f T dτ⎛ ⎞

= τ τ⎜ ⎟⎝ ⎠int (4)

де τ ndash час закінчення спостерігання с Т ndash температура в контрольній точці К Метрологічна оцінка (вимірювання) якості поверхневого шару По-

поверховий шар готових виливків оцінювали в балах за двома факторами ная-вності пригару та раковин за 5-бальною шкалою для кожного фактора

Розроблене МЗ впроваджено в ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут телевізійної технікиraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

43 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття крупних сталевих виливків

Як випливає з технологічної схеми процесу лиття великих сталевих вилив-ків на вході знаходиться склад формувальної суміші і температура заливання сталі а на виході ndash фотографія поверхні виливка що свідчить про наявність і кількість пригару Крім того на проміжному етапі при формоутворенні здійс-нюється вимірювання щільності форми яке виконується неруйнівним ємнісним методом Відповідна структурна схема АСУ технологічним процесом лиття сталевих виливків в піщані форми наведена на рис 14

В результаті аналізу технологічного процесу лиття великих сталевих вили-вків за допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розроблено завдання створення нового МЗ

Oslash20

60

А

2 1 3 4 5 6 Рисунок 13 ndash Схема датчика кількості

поглиненого піщаною ливарною формою тепла 1 ndash керамічний стакан 2 ndash металеве (мідне) дно 3 ndash стовпчик

порошку чутливого елемента 4 ndash пористий металокерамічний поршень 5 ndash пружина 6 ndash упор

24ndash МЗ для вимірю-

вання щільності піщаної ливарної форми

ndash МЗ для вимірю-вання зовнішнього ви-гляду виливка яке під-ходить для вбудови в АСУ

Ємнісний метод неруйнівного вимірю-вання щільності піщаної форми Систематичний моніторинг щільності ливарних форм в цілому або окремих її ділянок ускладнений через від-сутність ефективних методів такого контролю без руйнування форми Дійсно від співвідношення густин різних ділянок форми багато в чому залежить інтен-сивність процесів тепломасообміну у останньої а отже і якості виливків На жаль коли форма виготовлена неможливо без її руйнування виміряти щільність її фрагментів що різко обмежує можливості постійного моніторингу форм на ливарному конвеєрі

Метод запропонований в даній роботі полягає у безпосередньому вимі-рюванні електричної ємності конденсатора обкладки якого є складовою части-ною оснастки в якій форма отримана Такий підхід дозволяє забезпечити стабі-льні геометричні параметри конденсатора і високу точність вимірювань

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям сталевих виливків в ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПрогресraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

У пrsquoятому розділі представлена підсистема МЗ laquoENVIRMEASraquo в області управління сферою впливу ливарного виробництва

Під сферою впливу в роботі розуміли процеси які безпосередньо не вхо-дять в даний конкретний спосіб лиття (внутрішня сфера) але тим не менш суттєво впливають на якість життя людини (зовнішня сфера) Сюди можна від-нести проблеми екології ndash якості навколишнього середовища людини ергоно-міки ndash особливостей та можливостей функціонування людини в системах лю-дина річ середа естетики ndash різного роду творів мистецтва декоративних пок-риттів тощо (велика частка творів мистецтва виконана литтям) та ін

51 Метрологічне забезпечення АСУ сферою впливу ливарного вироб-ництва Екосистема відвалів ЛВ є самовідтворюваною але відновні процеси протікають в ній повільно Це пояснюється низькою біологічною активністю відпрацьованих формувальних і стрижневих сумішей Якщо цю властивість на-дати сумішам до вивезення у відвал ще на стадії виробничого циклу то процес відновлення їх у природі можна значно прискорити З цією метою у формува-льну суміш вводили насіння різних рослин При цьому насіння не тільки сприя-

Технологічний процес виготовлення крупних сталевих виливків

Щільність форми

Техноло-гічний процес виготов-лення піщаної форми

Температура заливання

Розрахунокуправля-ючих дій

Фотографія поверхні

Склад форм суміші

Зали-вання форми рідкою сталлю

Рисунок 14 ndash Структурна схема АСУ технологічним

процесом лиття крупних сталевих виливків

25ли формуванню біологічної активності сумішей але й виступали в ролі добав-ки що підвищує податливість ливарної форми Оскільки при цьому вдається також розвrsquoязувати завдання підвищення якості виливків маємо комбіновану область АСУ ЛВ і відповідне цьому МЗ

На вході системи комбінованої АСУ ndash склад формувальної суміші із біодо-бавками конструкція ливарної форми і температура заливки металу а на вихо-ді ndash фотографії поверхні виливка і відвалів ливарних цехів томограма ливарної форми а також біологічні властивості води і насіння які побували в ливарній формі (рис 15)

ЕКОЛОГІЯ ОТОЧУЮЧОГО СЕРЕДОВИЩА

Результат елиптичного перетворення

Концентрація небезпечних компонентів

Питома площа відтворених ділянок

Результат параболічного перетворення

Склад формувальної

суміші

Розрахунокуправля-ючіх дій

Аерофотозrsquoйом-ка відвалів

Температура заливання чувуну Томограма

форми

Схожість насінняпісля вибивки

Біоаналіз фільтр вод

Фото поверхнівиливка

ЛИВАРНИЙЦЕХ

браку по горячих тріщинах

Товщина робочого

шару форми

Рисунок 15 ndash Структурна схема комбінованої АСУ

Для визначення зон ливарної форми в яких насіння виживуть або вигорять

після заливання рідкого металу розглянули розподіл температури в перерізі сирої піщано-глинистої ливарної форми

За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань було поставлено та розвrsquoязано завдання розро-бки нового метрологічного забезпечення для комбінованої АСУ

ndash МЗ для вимірювання якості поверхні виливка з його фотографії ndash МЗ для вимірювання параметрів фільтраційних вод в зоні відвалів ЛВ ndash МЗ для лабораторного вимірювання схожості насіння у ґрунті після ви-

бивки ливарної форми ndash МЗ для аерофото та відео зйомки поверхонь ливарних відвалів та вимі-

рювання параметрами покриття їх сходами насіння ndash МЗ для вимірювання структури матеріалу форми з біодобавками Останню задачу вирішували шляхом розробки методів неруйнівного вимі-

рювання які включають компrsquoютерну томографію середовища і подальшу об-робку її результатів шляхом розрахунку хаусдорфовської розмірності тобто зведення томографічного зображення до одного числа

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ якістю чавунних виливків та екологією ЛВ у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

2652 Метрологічне забезпечення АСУ естетико-художньою сферою ли-

варного виробництва АСУ процесами неметалевого і художнього лиття а та-кож нанесенням художніх покриттів представлена схемою на рис 16

На вході системи автома-тизованого замкненого управ-ління ndash склади матеріалів що використовуються і параметри технологічних процесів а на виході ndash фотографії поверхонь виливків а також механічні властивості виливків і покрит-тів Особливістю вихідних па-раметрів у цьому випадку є їх laquoнечіткістьraquo неможливість ви-мірювання з заданою точністю з-за неповторюваності худож-ніх виливків їх невідтворюва-ності від виливка до виливка

Це робить метрологічний інформаційний канал в АСУ розмитим стохастичним що вимагає для вирішення основної задачі МЗ ndash поставки в замкнений контур управління даних про поточні значення тих або інших вихідних параметрів ndash інтелектуальних методів обробки неповної і нечіткої інформації Для підтримки МЗ АСУ такими системами в роботі використовували інтелектуальні методи генетичні алгоритми та нейронні мережі

Генетичні алгоритми вирішували завдання прогнозування та оптимізації систем на основі нечітких результатів вимірювань технічної діагностики та компенсації латентних порушень в роботі складних систем багатоцільової оп-тимізації методом комплексного генетичного алгоритму та еволюційної оптимі-зації слабкозвrsquoязаних технічних систем Нейронні мережі призначалися для вбудовування в засоби вимірюваненя для АСУ технологічними процесами лит-тя і після відповідного навчання laquoзаймалисяraquo розпізнаванням прихованих за художньою оболонкою технічних образів необхідних для ефективного пошуку управлінських рішень в області ливарної технології

ВИСНОВКИ

Дисертація містить нові науково обґрунтовані результати проведених здо-

бувачем досліджень які розвrsquoязують наукову проблему розробки та удоскона-лення теоретичних основ і нових універсальних підходів до вибору систем та імплементації МЗ управління складними важкодоступними ливарними систе-мами з важковимірюваними параметрами дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірювань підвищувати якість продукції ЛВ

Художнє

та неметалеве лиття нанесення

покриттів

Матеріали

Розрахунок управляючих дій за

допомогою інтелектуальних інформаційних технологій

Мікрофото поверхні

Параметритехнології Механічні

властивості

Фотографія виливка

Рисунок 16 ndash Схема АСУ процесами неметалевого і художнього лиття

а також нанесенням художніх покриттів

271 Аналізом літературних джерел і виробничих даних встановлено що ли-

варним виробництвом (на сьогоднішній день існують понад сотні принципово різних промислових способів лиття) надзвичайно важко керувати оскільки йо-го вхідні проміжні та вихідні характеристики відносяться до важковимірюва-них швидкозмінних багатовимірних широкодіапазонних важкодоступних ві-дкладених і прихованих Все це створює проблеми МЗ ЛВ оскільки існуючі методи і засоби які призначені для цього відрізняються

bull за методами одержання первинної вимірювальної інформації запізню-ванням (великі виливки остигають в формі тривалий час) руйнівним впливом на процеси (форму виливок доводиться розрізати) побічністю (наприклад ви-мірювання температури поверхні оцінюється laquoна окоraquo за швидкістю перемі-щення по ній крапель рідини) небезпекою для життя (високі температури ви-бухонебезпечність високочастотні магнітні поля тощо)

bull за видом надання первинної вимірювальної інформації багатомірністю (великий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного вимірю-вання) нестабільністю (наприклад від виливка до виливка)

bull за методами обробки вимірювальної інформації домінуванням експерт-них оцінок (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікації за еталонами і laquoруч-ногоraquo підрахунку

bull за метрологічними характеристиками результатів вимірювань відсут-ність on-line доступу низька точність низька чутливість низька надійність ре-зультату вимірювання (вплив на результат різного роду статистичних викидів)

2 Виконана класифікація МЗ ЛВ за напрямками вхідні характеристики ndash що вимірювати навіщо вимірювати та вихідні ndash як і чим вимірювати Це дозво-лило для розвrsquoязання науково-технічної проблеми створення та імплементації ефективного МЗ системи управління ЛВ запропонувати метод інтелектуальної обробки вхідних характеристик за допомогою нейронної мережі Кохонена яка підбирає до кожного набору останніх (коду ТВ) можливі методи і засоби вимі-рювання Якщо такі є в базі даних системи їх треба придбати і застосувати якщо є тільки метод вимірювання необхідно розробити спроектувати і вигото-вити засіб що реалізує цей метод якщо й метод не існує ndash необхідна наукова робота по його створенню У будь-якому випадку необхідно виконати імпле-ментацію методів і засобів під конкретні умови технологічних процесів лиття

3 Для реалізації цього методу створена автоматизована людино-машинна система вибору МЗ ЛВ laquoFOUNDMEASraquo (laquofoundry measurementsraquo ndash ливарні ви-мірювання) та її підсистеми laquoMETALMEASraquo для області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo для області якості продукції ЛВ та laquoENVIRMEASraquo для області сфери зовнішнього впливу ЛВ що містить підсистеми вибору такого забезпечення отримання вимірювальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ вибору методу згортки таких відображень до ре-зультату вимірювання а також оцінки якості і конкурентоспроможності новос-творюваних метрологічних систем

4 Для обrsquoєктів ЛВ з метою отримання первинної метрологічної інформації (просторово-часового відображення) від laquoточок вимірюваньraquo прийнятих в робо-ті запропоновані та імплементовані фізичні методи (ємнісний індукційний та

28рентгенографічний) термічні (термопари спектроскопи laquoпряміraquo та інфрачер-воні термометри) гідравлічні (прилади для вимірювання герметичності просо-чування) біологічні (життєздатність флори і фауни) методи отримання зобра-жень та відеорядів (фото- та кінозйомка томографія теплобачення) а також ін-телектуальні методи інтегруючих датчиків і латентних інформаційних інrsquoєкцій

5 Для обrsquoєктів ЛВ з метою згортки первинної метрологічної інформації до результату вимірювання запропоновано згортка за допомогою розрахунку роз-мірностей відображення (топологічної розмірності Мінковського розмірності Хаусдорфа-Безиковича фрактальної розмірності інформаційної розмірності кореляційної розмірності) а також згортка за допомогою стискаючих відобра-жень і згортка в результат еліптичного та параболічного перетворень що до-зволило зводити великий обсяг первинної вимірювальної інформації до одного числа

6 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття мідного неперервного виливка із безкисневої катодної міді лиття в виливниці мідних анодів і лиття під тиском біметалевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірювання тем-ператури поверхні мідної катанки в русі вимірювання мікроструктури безкис-невої міді шляхом еліптичного перетворення її цифрового зображення вимірю-вання електрогальванічних якостей мідних анодів шляхом попиксельної оцінки відповідності кольору фотографії анода еталону який налаштовується за ре-зультатами спектрального аналізу металу виливка вимірювання нерівномірнос-тей у розподілі температури поверхні сталевих вставок перед заливкою алюмі-нієм за допомогою тепловізора а також вимірювання незварюваємості елемен-тів біметалу за допомогою компrsquoютерної обробки фотографій мікрошліфів в зоні зварювання сталі і алюмінію

7 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття в землю герметичних чавунних виливків лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми і лиття в землю ве-ликих сталевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірюван-ня герметичності сірого чавуну шляхом параболічного перетворення відеозйо-мки з місця протікання для експрес-вимірювання та еліптичного перетворення зображення мікрошліфа сірого чавуну для універсального вимірювання запро-понована і сертифікована на підприємстві (одеський завод laquoЦентролитraquo) нова одиниця вимірювання герметичності laquoегraquo Розроблено методи та засоби МЗ ви-мірювання за допомогою запропонованого в роботі інтегрального датчика теп-лової енергії яка поглинається піщано-смоляною формою при її виготовленні а також неруйнівного вимірювання щільності піщаної форми в процесі її вигото-влення за допомогою ємнісного датчика

8 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoENVIRMEASraquo при управлінні технологічними процесами неметалевого і художнього лиття та на-несення художніх покриттів а також при управлінні екологічним станом на-вколишнього середовища технологічними методами Розроблено методи та за-соби МЗ інтелектуального вимірювання параметрів виливків в умовах неповних та (або) нечітких даних а також вимірювання laquoзовнішніхraquo для ЛВ параметрів

29кількості шкідливих речовин повrsquoязаних з технологією лиття в повітрі водой-мах та ґрунті параметрів відновлення навколишнього середовища тощо

9 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного виливка В результаті випробувань встановлено що підсистема laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномір-ність показника якості мідного виливка в межах 16 стренг приблизно на 25

10 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo В результаті випробувань встановлено що використання під-системи laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чистоти міді на рівні не більше ніж 0001 за кожною домішкою

11 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бі-металевих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на згортках фотографій мак-рошліфів зони стику різних металів Встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo в реальному виробництві дало можливість знизити дефек-ти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

12 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в піщані форми В результаті випро-бувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

13 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболо-нкові форми В результаті випробувань встановлено що застосування підсисте-ми laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоспроможність продукції

14 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ в області оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків В результаті виробничих випробувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість де-фектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

15 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролітraquo були проведені випробування підсистеми МЗ в галузі екології ЛВ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою В результаті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прис-корити рекультивацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

5вання параметрів складних ливарних систем в управлінні різноманітними лива-рними технологіями Отримані наступні основні наукові результати

1 Висунуто і підтверджено наукове положення про те що bull з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути інтерпретований як

складний шляхом нарощування кількості параметрів що враховуються при по-будові моделюючого відображення за рахунок більш глибокої дискретизації обrsquoєкта на підрівні та елементи

bull з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений на мікро макро або мета рівнях в залежності від мети і завдань вимірювань для автома-тизованого управління

bull будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений у вигляді пристрою спо-собу або речовини в залежності від виду функціонального призначення МЗ ли-варної технології

2 Вперше виконана класифікація обrsquoєктів ЛВ з точки зору їх МЗ за облас-тями видами рівнями дискретизації підсистемами характеристиками інтенси-вності процесу мети і laquoзрізуraquo (стадії) вимірювань що дозволило запропонувати метод автоматизованого вибору комплексу МЗ для кожного класу на основі ін-телектуального класифікатора у вигляді комплексованої нейронної мережі laquoме-режа прямого поширення ndash мережа Кохоненаraquo

3 Отримав подальший розвиток метод вимірювання температури рухомої металевої поверхні який полягає у використанні для цієї мети ковзної термопа-ри що дозволило застосувати його в управлінні твердінням неперервних мід-них виливків в багатострумковому водоохолоджуваному кристалізаторі

4 Отримав подальший розвиток метод вимірювання мікроструктури мід-них сплавів який полягає у застосуванні до цифрових зображень відповідних мікроструктур еліптичного перетворення що дозволило в on-line режимі зводи-ти різноманіття двовимірного цифрового кольорового зображення до результа-ту вимірювання у вигляді числа яке легко вбудовується в систему управління технологічними процесами ЛВ

5 Вперше запропоновано метод вимірювання електролітичної якості литих мідних анодів який полягає в розпізнаванні кожного пікселя цифрового зобра-ження поверхні мідного анода шляхом порівняння його RGB-розкладання за паралелепіпедом якості поточної плавки а також метод визначення RGB-координат паралелепіпеда якості шляхом попереднього отримання і обробки спектрограми металу що дозволило організувати неруйнівний он-лайн конт-роль параметрів якості процесу отримання надчистої електролітичної міді

6 Отримав подальший розвиток метод вимірювання нерівномірності тем-ператури поверхні сталевої вставки в біметалічний виливок перед заливкою алюмінієм який полягає в застосуванні для цього тепловізора з подальшим елі-птичним перетворенням отриманого цифрового зображення що дозволило здійснювати управління технологією біметалевого лиття на ранній проміжній стадії процесу

7 Отримав подальший розвиток метод вимірювання ступеня зварюваності елементів біметалевого виливка який полягає в застосуванні для цієї мети циф-рової фотографії перерізу зони зварюваності з подальшою її обробкою в цилін-

6дричних координатах що дозволило використовувати отриманий результат ви-мірювання для управління технологічним процесом біметалевого лиття

8 Вперше запропоновано універсальний метод вимірювання герметичності виливків з сірого чавуну шляхом еліптичного перетворення вимірювального сигналу від виливка ndash зображення металографічного мікрошліфа ndash з подальшим перерахунком результату такого перетворення на запропоновану в роботі нову одиницю вимірювання опору матеріалу просочуванню (герметичності) laquoегraquo що дозволило значно підвищити точність вимірювання

9 Вперше запропоновано експрес-метод вимірювання герметичності вили-вків із сірого чавуну шляхом продавлювання крізь його тіло контрольної ріди-ни який полягає у відеофіксації моменту початку протікання та параболічної обробці відеопотоку від поверхні зразка з наступним перерахунком на нову одиницю вимірювання опору матеріалу просочуванню (герметичності) laquoегraquo що дозволило значно підвищити точність вимірювання і знизити час що проходить від моменту початку протікання до моменту його виявлення та отримання ре-зультату вимірювання

10 Отримав подальший розвиток метод вимірювання приросту теплової енергії в піщано-смоляній ливарній формі який полягає в застосуванні для цьо-го інтегрального датчика теплової енергії у вигляді ділянки ливарної форми з того ж матеріалу яка змінює свою газопроникність в залежності від інтенсив-ності і тривалості нагрівання що дозволило запропонувати засоби для неруйні-вного для ливарної форми вимірювання результат якого використовується в управлінні процесами лиття

11 Отримав подальший розвиток метод вимірювання щільності гетероген-ного формувального матеріалу який полягає у визначенні ємності локального конденсатора який представляє собою фрагмент ливарної оснастки обкладки між якими заповнені цим матеріалом що дозволило вимірювати щільність ді-лянок форми у важкодоступних місцях без її руйнування і використовувати ре-зультати вимірювання в управлінні процесами лиття

12 Отримав подальший розвиток метод неруйнівного вимірювання пара-метрів структури ливарної форми з органічними добавками що полягає у вико-ристанні для цього рентгенівської компrsquoютерної томографії з подальшим пара-болічним перетворенням результатів останньої що дозволило отримувати точні дані про переміщення компонентів форми при заповненні оснастки і викорис-товувати ці дані на етапі проектування комбінованих ливарних технологій

Практичне значення одержаних результатів Підтверджена практична можливість адекватного за швидкодією точністю та достатністю використання нових методів і моделей для ефективного вимірювання проміжних і вихідних параметрів в підсистемах управління ЛВ

Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації МЗ управління ЛВ та її підсистеми laquoMETALMEASraquo laquoCASTMEASraquo і laquoENVIRMEASraquo Системи МЗ управління технологічними процесами виготов-лення виливків що базуються на отриманих у дисертації моделях і методах пройшли наступні виробничі випробування

1 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-

7скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo при управ-лінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного ви-ливка із безкисневої катодної міді В результаті випробувань встановлено що підсистема МЗ laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномірність показника якості мідного виливка (структура пористість) в межах 16 стренг на 25

2 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo яка базується на зго-ртках відображень у вигляді спектра отриманого на приладі для спектрального аналізу при управлінні рафінуванням міді В результаті випробувань встанов-лено що використання підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чис-тоти міді у виливках на рівні не більше ніж 0001 з кожної домішки

3 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бімета-левих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на тепловізійному досліджен-ні температури поверхні сталевої вставки перед заливкою алюмінієм і згортках фотографій макрошліфів зони стику різних металів В якості обrsquoєкта випробу-вання використовували технологічний процес лиття біметалевих сталь-алюмінієвих виливків laquoсекція радіатораraquo під тиском в металеві форми Встано-влено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo дало можливість зни-зити дефекти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

4 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo при управлінні техно-логічним процесом лиття в піщані форми з метою підвищення герметичності чавунних виливків для теплообмінного обладнання laquoтруба ребристаraquo В резуль-таті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

5 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболонкові форми виливків laquoблок крісельний електроннийraquo і laquoкорпус пульта управління фіксації дверей в пілот-ську кабіну екіпажуraquo В результаті випробувань встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоздатність авіа-ційної продукції що містить згадані виливки

6 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquoraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків laquoбара-банraquo в піщані форми В результаті виробничих випробувань встановлено що використання розробленої підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість дефектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

7 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою при виготовленні чавунних виливків laquoрешіткаraquo методом лиття в піщано-глинисті форми з біодобавками В результа-ті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo

8дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прискорити рекульти-вацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

Сумарний річний економічний ефект від реалізації розробок на всіх пере-рахованих підприємствах склав близько 200000 грн (у цінах 2013 р)

Запропоновані методи а також алгоритми і програми розроблені для їх-ньої реалізації впроваджені в навчальний процес в Одеському національному політехнічному університеті і використовуються в навчальних дисциплі-нах курсовому проектуванні а також при керівництві аспірантами та диплом-ними роботами магістрів

Особистий внесок здобувача полягає в удосконаленні існуючих і розробці нових теоретичних моделей а також математичних фізичних та технологічних методів вибору і створення систем вимірювань для забезпечення автоматизова-ного управління складними процесами та обладнанням в ливарному виробниц-тві з важковимірюваними параметрами

Дисертантом створено теоретичні основи інтелектуального методу підт-римки прийняття рішення при виборі МЗ для управління підсистемами ЛВ [1] моделі динамічних підсистем ЛВ [2 49 51 70] методи імплементації метроло-гічних рішень в ЛВ [18 22 23] основи метрологічної підтримки управлін-ня технологічними процесами неперервного багатострумкового мідного лиття [3 16 17 19 21 41 ndash 45 47 48 50] моделі виникнення графітових пор в сірих чавунах [7 ndash 10 38 40] засоби складних технічних [26 28 31 52 55 61 62 63] і організаційних [27 54] вимірювань в технологях ЛВ методи неруйнівних ви-мірювань параметрів обrsquoєктів ЛВ [32 57 58 59] методи одержання просторо-во-часових відображень від обrsquoєктів вимірювань та використання таких відо-бражень в якості вимірювань в системах управління [69 71 72] методи вимі-рювання параметрів ливарних матеріалів [6 56 66 67] наприклад за допомо-гою компrsquoютерних томограм [4] і тепловізорів [64] моделі управління екологі-чною безпекою ЛВ та методи вимірювання необхідних параметрів [11 14 15 29 30 33 35 36 46 73] методи інтелектуальної обробки метрологічної інфор-мації при перетворенні нечітких стохастичних даних від обrsquoєкта вимірювання в управлінні литтям неметалевих та художніх виробів [5 12 20 34 37 39 60 65] нечіткі параметри технологічних процесів нанесення покриттів і метроло-гічні методи їх оцінки [13 24 25 53 68]

Автор брав участь у виробничих випробуваннях результатів досліджень на шести підприємствах та оцінці їх техніко-економічної ефективності

Апробація результатів дисертації Матеріали дисертації доповідалися і обговорювалися на IV VII XI XV ХХІ ХХІІ семінарах laquoМоделювання в при-кладних наукових дослідженняхraquo (Одеса 1997 2000 2004 2008 2013 2014) Міжнародних конференціях laquoШляхи підвищення якості та екологічності ливар-них процесівraquo (Одеса 1998 2002) Міжнародній науково-практичній конферен-ції laquoЕкологія річкових басейнівraquo (Володимир 1999) IV VII ndash IX Міжнародних науково-технічних конференціях laquoПідвищення якості і економічності ливарних процесівraquo (Одеса 2000 2003 ndash 2005) IX міжнародній науково-технічній конфе-ренції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo (Запоріжжя 2000) ІІ Міжнародній науково-практичній конференції laquoДинаміка наукових дослі-

9джень ndash 2003raquo (Дніпропетровськ 2003) Науково-технічній конференції laquoНові та нетрадиційні технології в ресурсо- та енергозбереженніraquo (Одеса 2004) 39-й науковій конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інфор-маційні технології та телекомунікаційні мережіraquo (Одеса 2004) Міжнародних науково-практичних конференціях laquoІнформаційні технології і інформаційна безпека в науці техніці та освіті laquoІНФОТЕХ-2011raquo і laquoІНФОТЕХ-2013raquoraquo (Сева-стополь 2011 2013) Міжнародній науково-практичній конференції-виставці laquoЛВ технології матеріали обладнання економіка та екологіяraquo (Київ 2011) X всеукраїнській науково-технічній конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo (Одеса 2011) VIII Міжнародній науково-практичній конференції laquoЛитво ndash 2012raquo (Запоріжжя 2012) ХІІІ Міжнародній науково-технічній конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo (За-поріжжя 2012) Міжнародній науково-технічній конференції laquoАвтоматизація проблеми ідеї рішенняraquo (Севастополь 2012) IV Міжнародній науково-технічній конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo (Ки-їв 2012) Міжнародній науково-практичній конференції laquoЛиття Металур-гія 2013raquo (Запоріжжя 2013) Міжнародній конференції з автоматичного управ-ління присвяченій 100-річчю з дня народження академіка О Р Івахненка laquoАв-томатика ndash 2013raquo (Миколаїв 2013) Міжнародній українсько-японської конфе-ренції з питань науково-промислового співробітництва (Одеса 2013) Міжна-родній науково-технічній конференції молодих вчених аспірантів і студентів laquoСучасні технології проектування керуючих і мехатронних системraquo (Севасто-поль 2013) а також на розширеному засіданні наукового семінару кафедри ме-талорізальних верстатів метрології та сертифікації Одеського національного політехнічного університету (Одеса 2015)

Публікації Результати дисертації викладені в 73 наукових публікаціях у тому числі 28 статтях у журналах зі спеціального переліку МОН України (з них 1 ndash у міжнародному виданні 6 входять до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus Worldcat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY) 4 ndash у збірниках наукових робіт які не входять до спе-ціального переліку МОН України а також 41 ndash в матеріалах конференцій і се-мінарів

Структура дисертації Дисертація складається із вступу пrsquoяти розділів трьох додатків Загальний обrsquoєм дисертації ndash 430 стор з них додатків ndash 101 стор Дисертація містить 121 рисунок 37 таблиць та посилання на 387 нау-кових джерел

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступi наведена загальна характеристика роботи яка підкреслює її акту-

альність відповідність державним науковим програмам чинним вимогам нау-кову новизну та практичне значення визначені обrsquoєкт та предмет дослідження сформульовані його мета та задачі

У першому розділі проаналізовано методи та засоби МЗ управління склад-ними технологічними процесами лиття зокрема особливості МЗ управління

10складними процесами ЛВ специфіку параметрів областей ЛВ як обrsquoєктів вимірювання а також проблеми вибо-ру та імплементації МЗ для окремих галузей ЛВ

Аналіз структури найбільш розпо-всюджених способів лиття дозволяє виділити області застосування МЗ в ЛВ та головні цілі управління проце-сами в межах цих областей які потре-бують постійного моніторингу а от-же і постійного вимірювання їхніх параметрів (рис 1)

До цих областей віднесені ndash вимірювання у виливку мета ndash

отримання якісного металу і в підсум-ку придатного виливка приклади неперервне лиття мідних злитків лит-тя в кокіль мідних анодів лиття біметалевих виливків тощо

ndash вимірювання у ливарній формі мета ndash отримання якісного та недорогого виливка приклади лиття в піщані форми сталевих та чавунних виливків лиття в оболонкові форми алюмінієвих виливків тощо

ndash вимірювання у сфері зовнішнього впливу ЛВ мета ndash забезпечення якості життя заснованої на естетиці промислового та художнього литва та екологічній безпеці ЛВ приклади неметалеве та художнє лиття художні нанопокриття на виливках а також екологія навколишніх для ЛВ атмосфери біосфери та грунту

У другому розділі представлена система laquoFOUNDMEASraquo створення та ім-плементації МЗ АСУ ЛВ З точки зору МЗ серед різних характеристик ливар-них процесів найбільший інтерес представляють такі їхні параметри які необ-хідні та достатні для вирішення завдань управління і які можуть бути отримані в результаті вимірювання ЛВ з погляду МЗ АСУ являє собою поле екстрема-льних станів матеріалів і обладнання з трудновимірюваними параметрами тому перший етап створення МЗ ndash вибір МЗ для конкретних параметрів ЛВ ndash є вкрай складною задачею для її laquoручногоraquo розвrsquoязання

В роботі кожний вибір МЗ для конкретних параметрів ЛВ починається з аналізу технологічної схеми процесу лиття яка отримується із технічного за-вдання на розробку МЗ Далі в системі laquoFOUNDMEASraquo будуються структурні схеми АСУ відповідними технологіями (приклад на рис 2) які визначають пе-релік та метрологічний зміст таких точок

Чим точніше будуть охарактеризовані ТВ тим точніше виявляться резуль-тати останніх і відповідно вище ефективність АСУ і якість виливків

Далі в роботі виконано окрему класифікацію головних атрибутів ЛВ вра-ховуваних при виборі МЗ

Рівень складності ЛВ був класифікований за такими ознаками ndash з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути інтерпретований як

Область ІІІ Вимірювання у сфері дії ЛВ

Область ІІ Вимірювання в формі

Комплексна область Вимірювання у виливку

та сфері дії ЛВ

Покращення

екології

Підвищ

ення естетичності

Підвищення

якості

Зниження

собівартості Область І Вимірю-вання у виливку

Рисунок 1 ndash Області застосування МЗ

в ливарному виробництві та цілі управління

11складний шляхом нарощування кількості параметрів що врахо-вуються при побудові моделю-ючого відображення за раху-нок більш глибокої дискретиза-ції обrsquoєкта на підрівні та еле-менти

ndash з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений на мікро макро або мета рівнях в залежності від мети і завдань вимірювань для автоматизованого управ-ління

ndash будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений у вигляді пристрою спо-собу або речовини в залежності від виду функціонального призначення МЗ ли-варної технології

Проблеми МЗ ЛВ які випливають з його технологічних особливостей були класифіковані за такими ознаками

ndash мета вимірювань попередній експеримент поточна діагностика безпо-середньо управління

ndash етап (період) технологічного процесу на якому проводиться вимірюван-ня вхідні параметри проміжні параметри вихідні параметри

Метрологічні характеристики процесів керованих в ЛВ були класифіко-вані за такими ознаками

ndash швидкоплинні процеси ndash проблемні з точки зору on-line вимірювання їх-ніх параметрів для цілей управління

ndash високоінтенсивні процеси ndash проблемні з точки зору величини діапазонів вимірювань їхніх параметрів

ndash багатопараметричні процеси ndash проблемні з точки зору ефективного ви-користання усіх виміряних параметрів в системі управління

ndash багатоекстремальні процеси ndash проблемні з точки зору кількості та якості вимірювань що забезпечують необхідну і достаточну інформацію для задач ба-гатоекстремальної оптимізації

ndash багатокритеріальні процеси ndash проблемні з точки зору кількості та якості вимірювань які забезпечують необхідну і достаточну інформацію для задач ба-гатокритеріальної оптимізації

ndash процеси які самоорганізуються ndash проблемні з точки зору вимірювання внутрішніх динамічних характеристик

Проблеми МЗ ЛВ які випливають з його метрологічних особливостей були класифіковані за такими ознаками

ndash за методами отримання первинної вимірювальної інформації методи із запізнюванням (великі виливки остигають у формі тривалий час) руйнівні ме-тоди (форму або виливок при вимірюванні доводиться розрізати) непрямі ме-тоди (наприклад вимірювання температури поверхні по оцінюваній laquoна окоraquo

Хімічний склад

катоду

Хімічний склад

розплаву

Технологічний процес лиття у виливниці мідних анодів

Розрахунок управляючих

впливів

Хімічний склад анода

Фото поверхні анода

Електрол

із

Рисунок 2 ndash Приклад структурної схеми АСУ технологічним процесом лиття у виливниці

мідних анодів із зазначенням точок вимірювань

12швидкості переміщення по ній крапель рідини) небезпечні для життя методи (високі температури вибухонебезпечність високочастотні магнітні поля)

ndash по вигляду первинної вимірювальної інформації багатовимірність (вели-кий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного виміру) не-стабільність (наприклад від виливка до виливка)

ndash за методами обробки вимірювальної інформації експертні оцінки (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікація за еталоном laquoручнийraquo підрахунок

ndash за метрологічними характеристикам результатів вимірювань відсутність on-line доступу точність чутливість робастність результату (вплив на резуль-тат дослідження різного роду статистичних викидів)

За кожним класом в кожному з перерахованих атрибутів в базі даних за-кріплені цифрові коди які при обrsquoєднанні в результаті комплексного аналізу того або іншого техпроцесу ЛВ та мети і форми його метрологічного монітори-нгу перетворюються на кодове слово ndash число за допомогою якого нейронна мережа системи laquoFOUNDMEASraquo пропонує в якості підтримки прийняття рі-шення найкращі методи та засоби вимірювань а також можливі напрямки їх-нього впровадження в ЛВ

Формою представлення таких пропозицій є методи отримання і згортки просторово-часових відображень одержуваних від ТВ які обрані нейронною мережею Кохонена із тих що є в базі даних системи Якщо в базі даних не зна-ходиться прийнятного метода або засобів то система сповіщає про це користу-вача який повинен надалі розробляти нові методи та засоби під конкретну ТВ та вимоги до неї

Методи отримання і згортки просторово-часових відображень одер-жуваних від ТВ Відкритий перелік методів отримання просторово-часових ві-дображень одержуваних від ТВ в обrsquoєкті вимірювання ndash це перш за все фізи-чні методи томографії морфологічної чутливості ємнісний вбудованих дат-чиків а також інтелектуальні методи генетичного алгоритму інтелектуального моніторингу інтелектуальних інrsquoєкцій та інші Відкритий перелік методів згор-тки просторово-часових відображень ndash це згортка за допомогою розрахунку ро-змірності відображення згортка за допомогою стискуючих відображень а та-кож згортка в результат еліптичного або параболічного перетворень

В автоматизованій людино-машинній системі laquoFOUNDMEASraquo передбаче-на також підсистема імплементації вибраного методу вимірювань тобто про-грамної і апаратної реалізації вибраного методу в заданій технології Мета ndash за-безпечення якості та конкурентоспроможності МЗ

Загальна схема системи laquoFOUNDMEASraquo вибору МЗ технологічних проце-сів лиття представлена на рис 3

У третьому розділі описана підсистема метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в галузі управління властивостями виливка

31 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом непере-рвного лиття мідної катанки У цьому процесі виливок виходить в одну тех-нологічну операцію при витягуванні стренги з розплаву через систему laquoграфі-товий кристалізатор ndash первинний охолоджувач ndash вторинний охолоджувачraquo ви-тягуючої машині неперервного лиття (рис 4)

13В результаті аналізу технологічного процесу неперервного лиття мідної ка-

танки визначені ТВ на структурній схемі АСУ (рис 5) і сформульований laquoКом-плекс вимог до МЗ АСУraquo обробка якого з допомогою нейронної мережі Кохо-нена дозволила поставити завдання створення МЗ

ndash розробити нове МЗ для вимірювання температури поверхні стренг ndash розробити нове МЗ для оцінки мікроструктури мідного сплаву яке під-

ходить для вбудовування в АСУ

Точка вимірювання 2 Відображення ndash фотографія

мікрошліфа Обробка ndash програма розрахунку

середнього розміру зерна

1 ПОЧАТКОВІ ДАНІ схема технологічного процесу вимоги до виливка

2 АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ

Результат 1 перелік вимірюваних параметрів

Результат 2 схема управління технологічним процесом з laquoточками вимірюваньraquo

3 КОДУВАННЯ Результати метрологічні коди

laquoточок вимірюваньraquo

Код точки 1 2 1 135 1 1 2

Код точки 2 2 1 135 1 1 2

4 ВИБІР МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ (ДЛЯ ТОЧОК 1 І 2) Результат 1 Метод отримання відображення

Результат 2 Метод обробки проміжної інформації (відображення)

Результат 3 Спосіб імплементації методів відображення та обробки

ОСНОВНІ ЕТАПИ

КЛАСИФІКАЦІЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ОБrsquoЄКТА

ВИМІРЮВАННЯ

По обrsquoєкту

По процесу

По вимірюванню

ПІДГОТОВЧІ ЕТАПИ

КЛАСИФІКАЦІЯ МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

НАВЧАННЯ НЕЙРОННОЇ МЕРЕЖІ КОХОНЕНА

Точка вимірювання 1 Відображення ndash від екрану тепловізора Обробка ndash

параболічне перетворення

ПРИКЛАД ПРОПОНОВАНОГО РІШЕННЯ

НАВЧЕНА НЕЙРОННАМЕРЕЖА КОХОНЕНА

Слой Кохонена

bull bull

Распределительный слой

laquoМертвыйraquo нейрон

Диагноз 1 Диагноз К Метод для 1 точки Метод для 2 точки

Мертвий нейрон

Шар Кохонена

Розподільчий шар

Рисунок 3 ndash Загальна схема системи вибору та імплементації

МЗ laquoFOUNDMEASraquo для технологічних процесів лиття

14Переливний жолоб від плавильної печі

Раздаточная печь

Індуктор

Перегородка

Вісь Х ливарної машини (перед площиною розріза)

Вісь Y ливарноїмашини

Кристалізатор із охолоджувателем

Стренга катанки

До витягаючого пристрою

y16 y15 y14 y13 y12 y11 y10

y9

x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8

Покривний флюс

Канал

asymp

Температура

поверхні стренг

Мікрострук-тура металу

Технологічний процес

неперервного лиття мідної

катанки

Регулятор витрати води

Режим витягування

Температура розплава

Розрахунок управляючих

впливів

Рисунок 4 ndash Конструктивна схема багатострумкової установки для

лиття мідної катанки

Рисунок 5 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом неперервного

лиття мідної катанки (для одного струмка)

Вимірювання температури поверхні стренг за допомогою паразитної термо-пари Для вимірювання температури по-верхні яка рухається із відносно великою швидкістю стренги була розроблена (Зонд для вимірювання температури поверхні тіла ГО Оборський БА Моргун ЮБ Моргун ІВ Прокопович ndash Патент Укра-їни на корисну модель Заявка u201506612 пріоритет від 060715) па-разитна термопара без спаю коли laquoпара-зитraquo не здійснює впливу на показники прибору в цілому (рис 6) Оскільки тер-

мопарні дроти не спаяні між собою як у звичайної термопари на місці їхнього контакту зі стренгою утворюються дві laquoпаразитніraquo термопари хромельстренга і стренгаалюмель

Якщо припустити що температури стренги в точках контактів практично рівні обидві паразитні термопари компенсують ЕРС повrsquoязані зі стренгою і можуть вимірюватися як одна при цьому контакт таких laquoокремихraquo термопар зі

стренгою значно кращій ніж у спаю термопари хромельалюмель зі стренгою

Недоліки існуючого масивного зон-да полягають в тому що конструкція чу-тливого елемента має істотну інерцій-ність за температурою та паразитне ви-промінювання тепла в навколишнє сере-довище

В пропонованому зонді (рис 7) зниження похибки вимірювання досяга-ється тим що в зонді присутні термоеле-ктроди 1 і 2 виконані у вигляді компен-

V=3

03

5 м

с

Термоелектрод А

Термоелектрод В

Пружне притискування

empty 816

Рисунок 6 ndash Схема laquoпаразитноїraquo термопари

Рисунок 7 ndash Температурний зонд

для пропонуємого методу вимірювання температури

рухомих поверхонь

15саційних спіралей Ці термоелектроди створюють термопару закріплену в ізо-льованому сердечнику 3 в стакані 4 Виводи 6 7 закріплені в кришці 5 Робочий кінець термопари 8 не має спаю а термоелектроди вільно контактують з повер-хнею тіла температура якого вимірюється

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідної катанки в ПуАТ laquoОде-ський завод laquoОдескабельraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

32 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад розплаву а на проміжному виході ndash хімічний склад анода а також фотог-рафії його поверхні до і після електролізу Остаточний вихід технологічного процесу ndash хімічний склад мідного катода (мета управління)

На структурній схемі АСУ (рис 2) виділені laquoточки вимірюваньraquo ndash ті реа-льні laquoфізичніraquo місця на устаткуванні що здійснює техпроцес або на предмет праці (в даному випадку це мідний анод ndash проміжний результат загального ли-варно-гальванічного технологічного процесу отримання чистої катодної міді) За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управ-ління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розроблення МЗ для АСУ тех-нологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

ndash МЗ для визначення хімічного складу мідного сплаву методом спектраль-ного аналізу

ndash МЗ для оцінки відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода

Метод вимірювання хімічного складу анода Хімічний склад мідного анода вимірювали laquoстандартнимraquo методом спектрального аналізу

Метод вимірювання відносної площі дефектів Під час виготовлення анода на його поверхні можуть формуватися ділянки які не беруть участь в електро-лізі при подальшому виготовленні катода (laquoбитіraquo ділянки) із-за наявності на поверхні непровідних матеріалів попадання на поверхню анода фарби від по-верхні виливниці утворення оксидів тощо Раніше відносну площу laquoбитихraquo ді-лянок анодів визначали візуально порівнюючи безпосередньо поверхню анода з таблицями балів наявності перерахованих дефектів Недоліки такого визна-чення очевидні низька точність через похибки дискретизації всіх можливих ва-ріантів поверхні на бали а також низька точність і субrsquoєктивізм при віднесенні тієї чи іншої laquoспоглядаємоїraquo поверхні до того чи іншого балу

Пропонований метод позбавлений цих недоліків оскільки вимірювання здійснюється автоматично з неперервним виходом Вимірювання відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода в пропонованому методі здійснюється шляхом компrsquoютерної обробки кольорової цифрової фотографії поверхні Експериментально в загальній зоні RGB-розкладання виділяється де-яка зона відповідна бездефектній поверхні ndash деякий laquoпаралелепіпед якостіraquo попадання в який свідчить про те що на поверхні анода в точці що відповідає даному пікселю дефектів немає Далі RGB-розкладання кожного пікселя що міститься у вихідних даних піддається компrsquoютерній обробці результат якої ndash одне число Fвідн і є результатом вимірювання

16Діапазон вимірювань пропонованого методу становить від 0 до 100 laquoби-

тоїraquo поверхні Діапазон показань пропонованого методу становить 0 ndash 1 за шкалою якості

поверхні анода Похибка методу Запропонований метод вимірювання відноситься до не-

прямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта ви-мірювань до його результатів Це призводить до можливого накопичення похи-бки вимірювання на кожному етапі перетворень Встановлено що сумарна мак-симально можлива похибка цілком допустима в машинобудуванні виробництві Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання дефектів повер-хні мідного аноду для прототипу і пропонованого методу наведено в табл 1

Таблиця 1 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобів вимірювання дефектів поверхні мідного литого аноду Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонуємий метод поріг чутливості 710 plusmn пікс 1 пікс діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 до IJ пікс 0 до IJ пікс

похибка plusmn 10 plusmn 35 Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідних анодів на металургій-

ному підприємстві laquoПанком-Юнraquo із позитивним техніко-економічним ефектом 33 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття

під тиском біметалевих виливків Структурна схема АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків наведена на рис 8

Технологічний процес лиття біметалевого

виливка (до заливки алюмінію)

Температура заливки

Розрахунок управляючого

впливу

Фотографіямакрошліфа Режим

нагріву вставки

Температура поверхні вставки

Технологічний процес лиття

(заливка и охолодження біметалевого виливка)

Рисунок 8 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом

лиття під тиском біметалевих виливків

На вході засобів вимірювань в пропонованому методі знаходиться склад-ний електромагнітний потік випромінюваний від поверхні тіла що нагріваєть-ся і описуваний великою кількістю змінних На виході методу ndash єдине число За допомогою нейронної мережі Кохонена а також із врахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розробки МЗ для АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків

17ndash МЗ для вимірювання параметрів термічного стану (інтегральної темпера-

тури поверхні) сталевої вставки перед заливанням її алюмінієм ndash МЗ для оцінки зварюваності біметалевої виливка у місці зrsquoєднання сталі і

алюмінію Вимірювання температури поверхні сталевих вставок за допомогою теп-

ловізора Для первинної обробки інфрачервоного випромінювання не підходять звичайні відеокамери тому у даному випадку необхідний тепловізор В резуль-таті виходить кольорове цифрове зображення підігрітої вставки приклад якого наведено на рис 9

Рисунок 9 ndash Зображення підігрітої вставки отримане за допомогою тепловізора

Мінімальна вимірювана зміна інтенсивності випромінювання Експериме-нтально встановлено що метод розпізнає різні випромінювання що відрізня-ються середньою температурою відповідного пікселя в 001 К

Мінімальний вимірюваний поріг зрушення теплової картини без зміни ін-тенсивності Експериментально встановлено що метод розпізнає різні випро-мінювання що відрізняються в просторі на 1 піксель на матриці тепловізора що відповідає 007 К

Запропонований метод відноситься до непрямих з великою кількістю пере-творень вимірюваної величини від обrsquoєкта вимірювань до його результатів Це призводить до накопичення похибки на кожному етапі перетворень Але сума-рна максимально можлива помилка допустима (до 10 ) в цій сфері ливарного виробництва

Порівняння метрологічних характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для прототипу і запропонованого методу наведено в табл 2

Таблиця 2 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки

Характеристика Прототип (вимірювання температури в одній точці)

Пропонований метод (вимірювання інтегральної

температури) чутливість 10 plusmn 1 degС 1 plusmn 05 degС

поріг чутливості ndash по температурі 5 degС 11 degС ndash по часу 15 с 05 с діапазон показань 50 ndash 500 degС 50 ndash 500 degС

діапазон вимірювань 50 ndash 200 degС 50 ndash 200 degС

похибка plusmn 20 plusmn 8

18У пропонованому методі первинна метрологічна інформація одержувана

від тепловізора у вигляді плоского зображення піддається еліптичному перет-воренню яке зводить значення інтенсивностей кожного пікселя зображення до одного числа такий результат дозволяє оцінити рівномірність нагрівання пове-рхні

Метрологічна оцінка незварюваності компонентів біметалевого виливка Якщо з якихось причин елементи біметалу не зварюються між собою на їх ме-жі на макрошліфі поперечного розрізу чітко спостерігаються щілиноподіб-ні чорні ділянки (рис 10)

Незварюваністьсталі та алюмінію

Алюміній

Сталь

α1

Зони незварювання

α2

а б

Рисунок 10 ndash Зони незварювання на макрошліфі розрізу біметалевого виливка (а) та схема до оцінки незварювання (б)

В існуючому способі оцінку незварюваності проводили візуально за

субrsquoєктивною оцінкою довжині щілиноподібних чорних ділянок Така оцінка не відрізняється ані точністю ані чутливістю і погано вбудовується в АСУ литтям біметалевих виливків Натомість із зображення такого шліфа ступінь незварю-ваності може бути виміряна кількісно Для цього пропонується метод згідно з яким круглий слід поверхні дотику після оцифровки і обробки в циліндричних координатах перетворюється на набір кутів α1 α2 α3 на кожен з яких спира-ється відповідна пошкоджена ділянка (рис 10) В подальшому ступінь незва-рюваності Ѕн розраховується за формулою

1 2н

2

S α + α +=

π (1)

Мінімальна вимірювана зміна незварюваності Експериментально встанов-лено що метод розпізнає різні сумарні кути незварюваності що відрізняються різницею в 002 рад

Точність засобу вимірювань Запропонований метод вимірювання відно-ситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта до його результатів Сумарна максимально можлива помилка (до 10 ) цілком допустима в цій сфері ливарного виробництва Порівняння метрологіч-них характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для про-тотипу і запропонованого методу наведено в табл 3

19Таблиця 3 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонований метод

чутливість 1 plusmn 009 1 plusmn 003 поріг чутливості 03 ndash 05 рад 001 ndash 003 рад діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 ndash 1 0 ndash 1 похибка plusmn 8 plusmn 06

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям біметалевих виливків в ДП

laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo із позитивним тех-ніко-економічним ефектом

У четвертому розділі представлена підсистема МЗ laquoCASTMEASraquo в обла-сті управління ливарною формою

41 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття в землю чавунних виливків На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад лігатури та її кількість а також інтенсивність пові-тряного охолодження форми після заливки а на виході ndash герметичність вилив-ків та їхня мікроструктура

Відповідна цьому струк-турна схема АСУ технологі-чним процесом лиття чавун-них виливків наведена на рис 11

В результаті аналізу тех-нологічного процесу сфор-мульована задача розробки нового МЗ для АСУ техноло-гічним процесом лиття в пі-щані форми чавунних вилив-ків з підвищеною герме-тичністю

ndash МЗ для вимірювання герметичності металу виливка ndash МЗ для оцінки мікроструктури чавуну виливка яка підходить для вбудо-

ви в АСУ (див вище) МЗ для вимірювання герметичності металу виливка Герметичність ndash це

опір матеріалу проникненню В даний час існує декілька методик по визначен-ню герметичності чавунів В одній з них крізь чавунну пластину у вакуумний простір пропускають водень вимірюючи при цьому зміну тиску Недоліком цього методу є те що форма зразка є двоякоувігнутим диском під впливом ви-сокого тиску в робочій частині зразка виникають напруження стискування які різко спотворюють реальну герметичність чавуну Інша методика дослідження герметичності сірого чавуну заснована на продавлюванні крізь зразок рідини В якості рідини для випробувань використовують керосин

Основним недоліком цих методів є те що навіть сам факт появлення течі в

Технологічний процес лиття

чавунних виливків у піщану форму

Склад та кількість лігатури

Розрахунок управлінь-ських дій

Герметичність виливка

Інтенсивність обдування форми

Фотографія мікрошліфа

Рисунок 11 ndash Структурна схема АСУ

технологічним процесом лиття чавунних виливків в піщані форми

20ньому визначається візуально Якщо необхідно провести вимірювання то про яку точності може йти мова якщо кількість рідини що просочилася визнача-ється за допомогою гігроскопічного тампона який зважується до і після проти-рання контрольної поверхні Однак і це ndash не основний недолік Мова йде про вимірювання часу У небезпечних і особливо відповідальних випадках напри-клад просочування радіоактивних рідин саме час вимірювання може зіграти фатальну роль в управлінні системою в цілому а в цьому методі-прототипі він вочевидь високий

У пропонованому методі вимірювання ці недоліки усунені Метод фактич-но являє собою два різних варіанти які обrsquoєднує єдина нова одиниця герметич-ності laquoегraquo (Стандарт підприємства laquoОдеський ливарний завод laquoЦентролітraquo СТ ОЛЗ 030369 ndash 1997) Фізичний сенс laquoегraquo заснований на законі просочуван-ня Дарсі У кожному з двох варіантів методу одиниця герметичності ег вимірю-ється і розраховується по-різному

Перший варіант експрес-метод вимірювання герметичності У ньому на відміну від методу-прототипу поява перших ознак течі вловлюється не візуа-льно а цифровим приладом (відеокамерою) далі вимірювальний сигнал надхо-дить у компrsquoютер на параболічне перетворення яке як відомо змінює колір кожного пікселя зображення з чорного на білий якщо в місці зображення від-повідному цьому пікселю за спостережуваний проміжок часу відбулося хоча б найменша зміна яскравості (наприклад в результаті появи просочування рідини крізь метал) Деяке ускладнення засобів вимірювання (відеокамера компrsquoютер) порівняно з прототипом з лишком компенсується при використанні методу у відповідальних випадках

Оскільки у випадку вимірювання герметичності методом протікання вели-ке значення має не тільки точність такого виміру але і час який витрачається на нього провели дослідження впливу порогу чутливості методу встановлено-го користувачем на час визначення наявності течі Збільшення порогу чутливо призводить до монотонного зростання часу виявлення течі причому з деякого значення порогу візуальне виявлення виявляється більш швидким ніж за допо-могою методу що встановлює природну межу порога

Таким чином у першому варіанті нового методу вимірювальний сигнал ndash відеопотік від поверхні зразка обробка сигналу ndash параболічне перетворення ві-деопотоку в параметр W формула для визначення герметичності GІ

IP tGWω

=η

[ег] (2)

де Р ndash тиск просочування МПа ω ndash площа просочування м2 W ndash кількість ріди-ни мndash6 t ndash час с η ndash динамічна вrsquoязкість Пас

З виразу (2) випливає що герметичність ndash такий опір матеріалу проникнен-ню рідини що має вrsquoязкість η і знаходиться під тиском Р при якому за час t че-рез майданчик ω проникає W мілілітрів рідини

Один ег ndash це така герметичність при якій за 1 с крізь площу в 1 м2 про-сочується 1 м3 рідини що знаходиться під надлишковим тиском який дорі-внює 1 Па при вrsquoязкості 1 Пас

21Питому герметичність визначали як відношення герметичності GІ до квад-

рату товщини зразка δ Діапазон вимірювань для визначення факту протікання від 0 (протікання

немає) до 1 (протікання є) для вимірювання герметичності виливка від 0 до 100 eг

Похибка методу Метод вимірювання відноситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини Розрахункова сумарна мак-симально можлива похибка (до 5 ) цілком припустима у технічних вимірюван-нях Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання герметично-сти для кращого з відомих і запропонованого експрес-методу наведене в табл 4

Таблиця 4 ndash Порівняльні метрологічні характеристики методів вимірювання герметичності

Характеристика Прототип Пропонований метод

Факт протікання Герметичність Факт

протікання Герметичність

чутливість ndash 5 plusmn 1 г ndash 1 plusmn 001 eг діапазон

вимірювання 0 ndash 1 0 ndash 20 г 0 ndash 1 от 0 до 100 eг

похибка plusmn 114 plusmn 91 plusmn 25 plusmn 25 Другий варіант універсальний метод вимірювання герметичності В цьо-

му варіанті вимірювальний сигнал ndash зображення мікрошліфа зразка обробка вимірювального сигналу ndash еліптичне перетворення зображення формула для визначення герметичності GІІ

II р звгр

8G K K Ll amπ

= [ег] (3)

где Kр ndash розмірний коефіцієнт Kзв ndash коефіцієнт звивистості включень a lгр m ndash параметри які отримуються в результаті елиптичного перетворення зображен-ня мікрошліфа

Цей варіант методу є універсальним оскільки для його реалізації не потрі-бне спеціальне обладнання для laquoпродавлюванняraquo зразків Він незамінний в тих випадках коли постійний моніторинг мікроструктури сірого чавуну виливків є найважливішою умовою забезпечення мінімально допустимої герметичності останніх

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям чавунних виливків у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

42 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми Розглянута в цьому розділі АСУ відноситься до комбінованих оскільки в переліку враховуваних параметрів є не тільки технологічні але й організаційні Аналізом технологічної схеми встано-влено що на вході АСУ ndash склад піщано-смоляної формувальної суміші темпе-ратура формоутворюючої оснастки а також стан обслуговуючого персоналу а на виході ndash газопроникність інтегруючого датчика який встановлюється у фо-

22рму та інтелектуального да-тчика вбудованого в орга-нізаційну систему

Відповідна до цього структурна схема АСУ тех-нологічним процесом лиття в оболонкові форми вилив-ків з алюмінієвих сплавів наведена на рис 12 На схемі передбачені дві під-системи виробнича яка управляє параметрами тех-нології і організаційна ndash керуюча персоналом цеху В якості laquoточок вимірю-ваньraquo визначено газопрони-кність інтегруючого датчи-ка стан персоналу і фотог-рафія поверхні виливка

За допомогою нейрон-ної мережі Кохонена а та-кож з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розробили завдання створення МЗ АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в обо-лонкові форми

ndash МЗ для вимірювання інтегральної дії на стан оболонкової форми темпе-ратури та часу

ndash МЗ для оцінки організаційного стану персоналу ливарного цеху ndash МЗ для оцінки якості виливків по зовнішньому вигляду їх поверхні Метод вимірювання кількості поглиненого тепла за допомогою інтегру-

ючих датчиків При аналізі процесів що відбуваються в системі laquoвиливок ndash формаraquo час є найважливішим фактором Наприклад мало нагріти деякий обrsquoєкт до температури фізичного або хімічного перетворення необхідно при цій температурі витримати цей обrsquoєкт для завершення перетворення Це озна-чає що мало мати інформацію про максимальному температуру якої досягав обrsquoєкт необхідно також знати скільки часу тривав такий стан тобто вміти ви-мірювати деяку інтегральну характеристику температури у часі тобто фактич-но вимірювати енергію отриману обrsquoєктом в процесі нагрівання

Прототипу такого методу вимірювання в МЗ ЛВ не існує У роботі запро-поновано новий інтегральний метод вимірювання такої енергії Це дало змогу запропонувати засоби вимірювання у вигляді інтегральних датчиків минулого термічного стану перетворення чутливих елементів яких дозволяє після заве-ршення процесу судити про термічні умови в яких перебував елемент Завдяки цьому проміжні показники (температура форми і час протягом якого вона впливала) виводяться до списку вихідних показників що в свою чергу дозво-ляє відмовитися від важкої ідеї що вимірювати в формі в процесі охолодження

Виробничапідсистема

Організаційнапідсистема

Стан обслуговую-

чого персоналу

Від інтегруючого датчика

Технологічний процес лиття алюмінієвих виливків

в оболонкові форми

Склад формувальної

суміші

Розрахунок управлін-ський дій

Від інтелектуального датчика

Температура оснастки

Фотографія поверхні виливка

Розрахунок управлін-ський дій

Рисунок 12 ndash Структурна схема комбінованої АСУ технологічним процесом лиття виливків з алюмінієвих сплавів в оболонкові форми

23відливка В якості чутливого елемента засобу вимірювання в роботі служив стовпчик піщано-смоляних сумішей або стовпчик порошку легкоплавкого скла Порошки знаходяться в спеціа-льному оснащенні ndash датчику що до-зволяє з одного боку нагрівати стовп-чик усередині досліджуваного обrsquoєкта а з іншого ndash прикладати до нього механічне зусилля (рис 13)

При надходженні тепла з боку поверхні А (рис 13) стовпчик порош-ку односторонньо нагрівається при цьому його фізико-хімічний стан змі-нюється не одночасно а по мірі про-грівання від металевого дна приладу

Відомо що при торцевому нагріванні і стисканні стовпа піщано-смоляних сумішей можливе утворення двох шарів різної щільності результат ланцюж-ка фізико-хімічних процесів вихідного стиснення laquoсухоїraquo суміші і laquoпластично-гоraquo стиснення суміші в якій звrsquoязуюче ndash новолачна смола ndash знаходиться в розмrsquoякшеному від нагрівання стані Подальший нагрів за рахунок поліконден-сації смоли фіксує ці стани чутливого елемента У підсумку газопроникність елемента Г служить деякою інтегральною функцією температури і часу нагрі-вання чутливого елемента

0

Г ( )к

f T dτ⎛ ⎞

= τ τ⎜ ⎟⎝ ⎠int (4)

де τ ndash час закінчення спостерігання с Т ndash температура в контрольній точці К Метрологічна оцінка (вимірювання) якості поверхневого шару По-

поверховий шар готових виливків оцінювали в балах за двома факторами ная-вності пригару та раковин за 5-бальною шкалою для кожного фактора

Розроблене МЗ впроваджено в ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут телевізійної технікиraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

43 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття крупних сталевих виливків

Як випливає з технологічної схеми процесу лиття великих сталевих вилив-ків на вході знаходиться склад формувальної суміші і температура заливання сталі а на виході ndash фотографія поверхні виливка що свідчить про наявність і кількість пригару Крім того на проміжному етапі при формоутворенні здійс-нюється вимірювання щільності форми яке виконується неруйнівним ємнісним методом Відповідна структурна схема АСУ технологічним процесом лиття сталевих виливків в піщані форми наведена на рис 14

В результаті аналізу технологічного процесу лиття великих сталевих вили-вків за допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розроблено завдання створення нового МЗ

Oslash20

60

А

2 1 3 4 5 6 Рисунок 13 ndash Схема датчика кількості

поглиненого піщаною ливарною формою тепла 1 ndash керамічний стакан 2 ndash металеве (мідне) дно 3 ndash стовпчик

порошку чутливого елемента 4 ndash пористий металокерамічний поршень 5 ndash пружина 6 ndash упор

24ndash МЗ для вимірю-

вання щільності піщаної ливарної форми

ndash МЗ для вимірю-вання зовнішнього ви-гляду виливка яке під-ходить для вбудови в АСУ

Ємнісний метод неруйнівного вимірю-вання щільності піщаної форми Систематичний моніторинг щільності ливарних форм в цілому або окремих її ділянок ускладнений через від-сутність ефективних методів такого контролю без руйнування форми Дійсно від співвідношення густин різних ділянок форми багато в чому залежить інтен-сивність процесів тепломасообміну у останньої а отже і якості виливків На жаль коли форма виготовлена неможливо без її руйнування виміряти щільність її фрагментів що різко обмежує можливості постійного моніторингу форм на ливарному конвеєрі

Метод запропонований в даній роботі полягає у безпосередньому вимі-рюванні електричної ємності конденсатора обкладки якого є складовою части-ною оснастки в якій форма отримана Такий підхід дозволяє забезпечити стабі-льні геометричні параметри конденсатора і високу точність вимірювань

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям сталевих виливків в ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПрогресraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

У пrsquoятому розділі представлена підсистема МЗ laquoENVIRMEASraquo в області управління сферою впливу ливарного виробництва

Під сферою впливу в роботі розуміли процеси які безпосередньо не вхо-дять в даний конкретний спосіб лиття (внутрішня сфера) але тим не менш суттєво впливають на якість життя людини (зовнішня сфера) Сюди можна від-нести проблеми екології ndash якості навколишнього середовища людини ергоно-міки ndash особливостей та можливостей функціонування людини в системах лю-дина річ середа естетики ndash різного роду творів мистецтва декоративних пок-риттів тощо (велика частка творів мистецтва виконана литтям) та ін

51 Метрологічне забезпечення АСУ сферою впливу ливарного вироб-ництва Екосистема відвалів ЛВ є самовідтворюваною але відновні процеси протікають в ній повільно Це пояснюється низькою біологічною активністю відпрацьованих формувальних і стрижневих сумішей Якщо цю властивість на-дати сумішам до вивезення у відвал ще на стадії виробничого циклу то процес відновлення їх у природі можна значно прискорити З цією метою у формува-льну суміш вводили насіння різних рослин При цьому насіння не тільки сприя-

Технологічний процес виготовлення крупних сталевих виливків

Щільність форми

Техноло-гічний процес виготов-лення піщаної форми

Температура заливання

Розрахунокуправля-ючих дій

Фотографія поверхні

Склад форм суміші

Зали-вання форми рідкою сталлю

Рисунок 14 ndash Структурна схема АСУ технологічним

процесом лиття крупних сталевих виливків

25ли формуванню біологічної активності сумішей але й виступали в ролі добав-ки що підвищує податливість ливарної форми Оскільки при цьому вдається також розвrsquoязувати завдання підвищення якості виливків маємо комбіновану область АСУ ЛВ і відповідне цьому МЗ

На вході системи комбінованої АСУ ndash склад формувальної суміші із біодо-бавками конструкція ливарної форми і температура заливки металу а на вихо-ді ndash фотографії поверхні виливка і відвалів ливарних цехів томограма ливарної форми а також біологічні властивості води і насіння які побували в ливарній формі (рис 15)

ЕКОЛОГІЯ ОТОЧУЮЧОГО СЕРЕДОВИЩА

Результат елиптичного перетворення

Концентрація небезпечних компонентів

Питома площа відтворених ділянок

Результат параболічного перетворення

Склад формувальної

суміші

Розрахунокуправля-ючіх дій

Аерофотозrsquoйом-ка відвалів

Температура заливання чувуну Томограма

форми

Схожість насінняпісля вибивки

Біоаналіз фільтр вод

Фото поверхнівиливка

ЛИВАРНИЙЦЕХ

браку по горячих тріщинах

Товщина робочого

шару форми

Рисунок 15 ndash Структурна схема комбінованої АСУ

Для визначення зон ливарної форми в яких насіння виживуть або вигорять

після заливання рідкого металу розглянули розподіл температури в перерізі сирої піщано-глинистої ливарної форми

За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань було поставлено та розвrsquoязано завдання розро-бки нового метрологічного забезпечення для комбінованої АСУ

ndash МЗ для вимірювання якості поверхні виливка з його фотографії ndash МЗ для вимірювання параметрів фільтраційних вод в зоні відвалів ЛВ ndash МЗ для лабораторного вимірювання схожості насіння у ґрунті після ви-

бивки ливарної форми ndash МЗ для аерофото та відео зйомки поверхонь ливарних відвалів та вимі-

рювання параметрами покриття їх сходами насіння ndash МЗ для вимірювання структури матеріалу форми з біодобавками Останню задачу вирішували шляхом розробки методів неруйнівного вимі-

рювання які включають компrsquoютерну томографію середовища і подальшу об-робку її результатів шляхом розрахунку хаусдорфовської розмірності тобто зведення томографічного зображення до одного числа

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ якістю чавунних виливків та екологією ЛВ у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

2652 Метрологічне забезпечення АСУ естетико-художньою сферою ли-

варного виробництва АСУ процесами неметалевого і художнього лиття а та-кож нанесенням художніх покриттів представлена схемою на рис 16

На вході системи автома-тизованого замкненого управ-ління ndash склади матеріалів що використовуються і параметри технологічних процесів а на виході ndash фотографії поверхонь виливків а також механічні властивості виливків і покрит-тів Особливістю вихідних па-раметрів у цьому випадку є їх laquoнечіткістьraquo неможливість ви-мірювання з заданою точністю з-за неповторюваності худож-ніх виливків їх невідтворюва-ності від виливка до виливка

Це робить метрологічний інформаційний канал в АСУ розмитим стохастичним що вимагає для вирішення основної задачі МЗ ndash поставки в замкнений контур управління даних про поточні значення тих або інших вихідних параметрів ndash інтелектуальних методів обробки неповної і нечіткої інформації Для підтримки МЗ АСУ такими системами в роботі використовували інтелектуальні методи генетичні алгоритми та нейронні мережі

Генетичні алгоритми вирішували завдання прогнозування та оптимізації систем на основі нечітких результатів вимірювань технічної діагностики та компенсації латентних порушень в роботі складних систем багатоцільової оп-тимізації методом комплексного генетичного алгоритму та еволюційної оптимі-зації слабкозвrsquoязаних технічних систем Нейронні мережі призначалися для вбудовування в засоби вимірюваненя для АСУ технологічними процесами лит-тя і після відповідного навчання laquoзаймалисяraquo розпізнаванням прихованих за художньою оболонкою технічних образів необхідних для ефективного пошуку управлінських рішень в області ливарної технології

ВИСНОВКИ

Дисертація містить нові науково обґрунтовані результати проведених здо-

бувачем досліджень які розвrsquoязують наукову проблему розробки та удоскона-лення теоретичних основ і нових універсальних підходів до вибору систем та імплементації МЗ управління складними важкодоступними ливарними систе-мами з важковимірюваними параметрами дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірювань підвищувати якість продукції ЛВ

Художнє

та неметалеве лиття нанесення

покриттів

Матеріали

Розрахунок управляючих дій за

допомогою інтелектуальних інформаційних технологій

Мікрофото поверхні

Параметритехнології Механічні

властивості

Фотографія виливка

Рисунок 16 ndash Схема АСУ процесами неметалевого і художнього лиття

а також нанесенням художніх покриттів

271 Аналізом літературних джерел і виробничих даних встановлено що ли-

варним виробництвом (на сьогоднішній день існують понад сотні принципово різних промислових способів лиття) надзвичайно важко керувати оскільки йо-го вхідні проміжні та вихідні характеристики відносяться до важковимірюва-них швидкозмінних багатовимірних широкодіапазонних важкодоступних ві-дкладених і прихованих Все це створює проблеми МЗ ЛВ оскільки існуючі методи і засоби які призначені для цього відрізняються

bull за методами одержання первинної вимірювальної інформації запізню-ванням (великі виливки остигають в формі тривалий час) руйнівним впливом на процеси (форму виливок доводиться розрізати) побічністю (наприклад ви-мірювання температури поверхні оцінюється laquoна окоraquo за швидкістю перемі-щення по ній крапель рідини) небезпекою для життя (високі температури ви-бухонебезпечність високочастотні магнітні поля тощо)

bull за видом надання первинної вимірювальної інформації багатомірністю (великий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного вимірю-вання) нестабільністю (наприклад від виливка до виливка)

bull за методами обробки вимірювальної інформації домінуванням експерт-них оцінок (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікації за еталонами і laquoруч-ногоraquo підрахунку

bull за метрологічними характеристиками результатів вимірювань відсут-ність on-line доступу низька точність низька чутливість низька надійність ре-зультату вимірювання (вплив на результат різного роду статистичних викидів)

2 Виконана класифікація МЗ ЛВ за напрямками вхідні характеристики ndash що вимірювати навіщо вимірювати та вихідні ndash як і чим вимірювати Це дозво-лило для розвrsquoязання науково-технічної проблеми створення та імплементації ефективного МЗ системи управління ЛВ запропонувати метод інтелектуальної обробки вхідних характеристик за допомогою нейронної мережі Кохонена яка підбирає до кожного набору останніх (коду ТВ) можливі методи і засоби вимі-рювання Якщо такі є в базі даних системи їх треба придбати і застосувати якщо є тільки метод вимірювання необхідно розробити спроектувати і вигото-вити засіб що реалізує цей метод якщо й метод не існує ndash необхідна наукова робота по його створенню У будь-якому випадку необхідно виконати імпле-ментацію методів і засобів під конкретні умови технологічних процесів лиття

3 Для реалізації цього методу створена автоматизована людино-машинна система вибору МЗ ЛВ laquoFOUNDMEASraquo (laquofoundry measurementsraquo ndash ливарні ви-мірювання) та її підсистеми laquoMETALMEASraquo для області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo для області якості продукції ЛВ та laquoENVIRMEASraquo для області сфери зовнішнього впливу ЛВ що містить підсистеми вибору такого забезпечення отримання вимірювальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ вибору методу згортки таких відображень до ре-зультату вимірювання а також оцінки якості і конкурентоспроможності новос-творюваних метрологічних систем

4 Для обrsquoєктів ЛВ з метою отримання первинної метрологічної інформації (просторово-часового відображення) від laquoточок вимірюваньraquo прийнятих в робо-ті запропоновані та імплементовані фізичні методи (ємнісний індукційний та

28рентгенографічний) термічні (термопари спектроскопи laquoпряміraquo та інфрачер-воні термометри) гідравлічні (прилади для вимірювання герметичності просо-чування) біологічні (життєздатність флори і фауни) методи отримання зобра-жень та відеорядів (фото- та кінозйомка томографія теплобачення) а також ін-телектуальні методи інтегруючих датчиків і латентних інформаційних інrsquoєкцій

5 Для обrsquoєктів ЛВ з метою згортки первинної метрологічної інформації до результату вимірювання запропоновано згортка за допомогою розрахунку роз-мірностей відображення (топологічної розмірності Мінковського розмірності Хаусдорфа-Безиковича фрактальної розмірності інформаційної розмірності кореляційної розмірності) а також згортка за допомогою стискаючих відобра-жень і згортка в результат еліптичного та параболічного перетворень що до-зволило зводити великий обсяг первинної вимірювальної інформації до одного числа

6 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття мідного неперервного виливка із безкисневої катодної міді лиття в виливниці мідних анодів і лиття під тиском біметалевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірювання тем-ператури поверхні мідної катанки в русі вимірювання мікроструктури безкис-невої міді шляхом еліптичного перетворення її цифрового зображення вимірю-вання електрогальванічних якостей мідних анодів шляхом попиксельної оцінки відповідності кольору фотографії анода еталону який налаштовується за ре-зультатами спектрального аналізу металу виливка вимірювання нерівномірнос-тей у розподілі температури поверхні сталевих вставок перед заливкою алюмі-нієм за допомогою тепловізора а також вимірювання незварюваємості елемен-тів біметалу за допомогою компrsquoютерної обробки фотографій мікрошліфів в зоні зварювання сталі і алюмінію

7 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття в землю герметичних чавунних виливків лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми і лиття в землю ве-ликих сталевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірюван-ня герметичності сірого чавуну шляхом параболічного перетворення відеозйо-мки з місця протікання для експрес-вимірювання та еліптичного перетворення зображення мікрошліфа сірого чавуну для універсального вимірювання запро-понована і сертифікована на підприємстві (одеський завод laquoЦентролитraquo) нова одиниця вимірювання герметичності laquoегraquo Розроблено методи та засоби МЗ ви-мірювання за допомогою запропонованого в роботі інтегрального датчика теп-лової енергії яка поглинається піщано-смоляною формою при її виготовленні а також неруйнівного вимірювання щільності піщаної форми в процесі її вигото-влення за допомогою ємнісного датчика

8 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoENVIRMEASraquo при управлінні технологічними процесами неметалевого і художнього лиття та на-несення художніх покриттів а також при управлінні екологічним станом на-вколишнього середовища технологічними методами Розроблено методи та за-соби МЗ інтелектуального вимірювання параметрів виливків в умовах неповних та (або) нечітких даних а також вимірювання laquoзовнішніхraquo для ЛВ параметрів

29кількості шкідливих речовин повrsquoязаних з технологією лиття в повітрі водой-мах та ґрунті параметрів відновлення навколишнього середовища тощо

9 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного виливка В результаті випробувань встановлено що підсистема laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномір-ність показника якості мідного виливка в межах 16 стренг приблизно на 25

10 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo В результаті випробувань встановлено що використання під-системи laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чистоти міді на рівні не більше ніж 0001 за кожною домішкою

11 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бі-металевих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на згортках фотографій мак-рошліфів зони стику різних металів Встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo в реальному виробництві дало можливість знизити дефек-ти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

12 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в піщані форми В результаті випро-бувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

13 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболо-нкові форми В результаті випробувань встановлено що застосування підсисте-ми laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоспроможність продукції

14 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ в області оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків В результаті виробничих випробувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість де-фектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

15 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролітraquo були проведені випробування підсистеми МЗ в галузі екології ЛВ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою В результаті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прис-корити рекультивацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

6дричних координатах що дозволило використовувати отриманий результат ви-мірювання для управління технологічним процесом біметалевого лиття

8 Вперше запропоновано універсальний метод вимірювання герметичності виливків з сірого чавуну шляхом еліптичного перетворення вимірювального сигналу від виливка ndash зображення металографічного мікрошліфа ndash з подальшим перерахунком результату такого перетворення на запропоновану в роботі нову одиницю вимірювання опору матеріалу просочуванню (герметичності) laquoегraquo що дозволило значно підвищити точність вимірювання

9 Вперше запропоновано експрес-метод вимірювання герметичності вили-вків із сірого чавуну шляхом продавлювання крізь його тіло контрольної ріди-ни який полягає у відеофіксації моменту початку протікання та параболічної обробці відеопотоку від поверхні зразка з наступним перерахунком на нову одиницю вимірювання опору матеріалу просочуванню (герметичності) laquoегraquo що дозволило значно підвищити точність вимірювання і знизити час що проходить від моменту початку протікання до моменту його виявлення та отримання ре-зультату вимірювання

10 Отримав подальший розвиток метод вимірювання приросту теплової енергії в піщано-смоляній ливарній формі який полягає в застосуванні для цьо-го інтегрального датчика теплової енергії у вигляді ділянки ливарної форми з того ж матеріалу яка змінює свою газопроникність в залежності від інтенсив-ності і тривалості нагрівання що дозволило запропонувати засоби для неруйні-вного для ливарної форми вимірювання результат якого використовується в управлінні процесами лиття

11 Отримав подальший розвиток метод вимірювання щільності гетероген-ного формувального матеріалу який полягає у визначенні ємності локального конденсатора який представляє собою фрагмент ливарної оснастки обкладки між якими заповнені цим матеріалом що дозволило вимірювати щільність ді-лянок форми у важкодоступних місцях без її руйнування і використовувати ре-зультати вимірювання в управлінні процесами лиття

12 Отримав подальший розвиток метод неруйнівного вимірювання пара-метрів структури ливарної форми з органічними добавками що полягає у вико-ристанні для цього рентгенівської компrsquoютерної томографії з подальшим пара-болічним перетворенням результатів останньої що дозволило отримувати точні дані про переміщення компонентів форми при заповненні оснастки і викорис-товувати ці дані на етапі проектування комбінованих ливарних технологій

Практичне значення одержаних результатів Підтверджена практична можливість адекватного за швидкодією точністю та достатністю використання нових методів і моделей для ефективного вимірювання проміжних і вихідних параметрів в підсистемах управління ЛВ

Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації МЗ управління ЛВ та її підсистеми laquoMETALMEASraquo laquoCASTMEASraquo і laquoENVIRMEASraquo Системи МЗ управління технологічними процесами виготов-лення виливків що базуються на отриманих у дисертації моделях і методах пройшли наступні виробничі випробування

1 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-

7скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo при управ-лінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного ви-ливка із безкисневої катодної міді В результаті випробувань встановлено що підсистема МЗ laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномірність показника якості мідного виливка (структура пористість) в межах 16 стренг на 25

2 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo яка базується на зго-ртках відображень у вигляді спектра отриманого на приладі для спектрального аналізу при управлінні рафінуванням міді В результаті випробувань встанов-лено що використання підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чис-тоти міді у виливках на рівні не більше ніж 0001 з кожної домішки

3 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бімета-левих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на тепловізійному досліджен-ні температури поверхні сталевої вставки перед заливкою алюмінієм і згортках фотографій макрошліфів зони стику різних металів В якості обrsquoєкта випробу-вання використовували технологічний процес лиття біметалевих сталь-алюмінієвих виливків laquoсекція радіатораraquo під тиском в металеві форми Встано-влено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo дало можливість зни-зити дефекти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

4 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo при управлінні техно-логічним процесом лиття в піщані форми з метою підвищення герметичності чавунних виливків для теплообмінного обладнання laquoтруба ребристаraquo В резуль-таті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

5 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболонкові форми виливків laquoблок крісельний електроннийraquo і laquoкорпус пульта управління фіксації дверей в пілот-ську кабіну екіпажуraquo В результаті випробувань встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоздатність авіа-ційної продукції що містить згадані виливки

6 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquoraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків laquoбара-банraquo в піщані форми В результаті виробничих випробувань встановлено що використання розробленої підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість дефектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

7 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою при виготовленні чавунних виливків laquoрешіткаraquo методом лиття в піщано-глинисті форми з біодобавками В результа-ті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo

8дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прискорити рекульти-вацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

Сумарний річний економічний ефект від реалізації розробок на всіх пере-рахованих підприємствах склав близько 200000 грн (у цінах 2013 р)

Запропоновані методи а також алгоритми і програми розроблені для їх-ньої реалізації впроваджені в навчальний процес в Одеському національному політехнічному університеті і використовуються в навчальних дисциплі-нах курсовому проектуванні а також при керівництві аспірантами та диплом-ними роботами магістрів

Особистий внесок здобувача полягає в удосконаленні існуючих і розробці нових теоретичних моделей а також математичних фізичних та технологічних методів вибору і створення систем вимірювань для забезпечення автоматизова-ного управління складними процесами та обладнанням в ливарному виробниц-тві з важковимірюваними параметрами

Дисертантом створено теоретичні основи інтелектуального методу підт-римки прийняття рішення при виборі МЗ для управління підсистемами ЛВ [1] моделі динамічних підсистем ЛВ [2 49 51 70] методи імплементації метроло-гічних рішень в ЛВ [18 22 23] основи метрологічної підтримки управлін-ня технологічними процесами неперервного багатострумкового мідного лиття [3 16 17 19 21 41 ndash 45 47 48 50] моделі виникнення графітових пор в сірих чавунах [7 ndash 10 38 40] засоби складних технічних [26 28 31 52 55 61 62 63] і організаційних [27 54] вимірювань в технологях ЛВ методи неруйнівних ви-мірювань параметрів обrsquoєктів ЛВ [32 57 58 59] методи одержання просторо-во-часових відображень від обrsquoєктів вимірювань та використання таких відо-бражень в якості вимірювань в системах управління [69 71 72] методи вимі-рювання параметрів ливарних матеріалів [6 56 66 67] наприклад за допомо-гою компrsquoютерних томограм [4] і тепловізорів [64] моделі управління екологі-чною безпекою ЛВ та методи вимірювання необхідних параметрів [11 14 15 29 30 33 35 36 46 73] методи інтелектуальної обробки метрологічної інфор-мації при перетворенні нечітких стохастичних даних від обrsquoєкта вимірювання в управлінні литтям неметалевих та художніх виробів [5 12 20 34 37 39 60 65] нечіткі параметри технологічних процесів нанесення покриттів і метроло-гічні методи їх оцінки [13 24 25 53 68]

Автор брав участь у виробничих випробуваннях результатів досліджень на шести підприємствах та оцінці їх техніко-економічної ефективності

Апробація результатів дисертації Матеріали дисертації доповідалися і обговорювалися на IV VII XI XV ХХІ ХХІІ семінарах laquoМоделювання в при-кладних наукових дослідженняхraquo (Одеса 1997 2000 2004 2008 2013 2014) Міжнародних конференціях laquoШляхи підвищення якості та екологічності ливар-них процесівraquo (Одеса 1998 2002) Міжнародній науково-практичній конферен-ції laquoЕкологія річкових басейнівraquo (Володимир 1999) IV VII ndash IX Міжнародних науково-технічних конференціях laquoПідвищення якості і економічності ливарних процесівraquo (Одеса 2000 2003 ndash 2005) IX міжнародній науково-технічній конфе-ренції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo (Запоріжжя 2000) ІІ Міжнародній науково-практичній конференції laquoДинаміка наукових дослі-

9джень ndash 2003raquo (Дніпропетровськ 2003) Науково-технічній конференції laquoНові та нетрадиційні технології в ресурсо- та енергозбереженніraquo (Одеса 2004) 39-й науковій конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інфор-маційні технології та телекомунікаційні мережіraquo (Одеса 2004) Міжнародних науково-практичних конференціях laquoІнформаційні технології і інформаційна безпека в науці техніці та освіті laquoІНФОТЕХ-2011raquo і laquoІНФОТЕХ-2013raquoraquo (Сева-стополь 2011 2013) Міжнародній науково-практичній конференції-виставці laquoЛВ технології матеріали обладнання економіка та екологіяraquo (Київ 2011) X всеукраїнській науково-технічній конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo (Одеса 2011) VIII Міжнародній науково-практичній конференції laquoЛитво ndash 2012raquo (Запоріжжя 2012) ХІІІ Міжнародній науково-технічній конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo (За-поріжжя 2012) Міжнародній науково-технічній конференції laquoАвтоматизація проблеми ідеї рішенняraquo (Севастополь 2012) IV Міжнародній науково-технічній конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo (Ки-їв 2012) Міжнародній науково-практичній конференції laquoЛиття Металур-гія 2013raquo (Запоріжжя 2013) Міжнародній конференції з автоматичного управ-ління присвяченій 100-річчю з дня народження академіка О Р Івахненка laquoАв-томатика ndash 2013raquo (Миколаїв 2013) Міжнародній українсько-японської конфе-ренції з питань науково-промислового співробітництва (Одеса 2013) Міжна-родній науково-технічній конференції молодих вчених аспірантів і студентів laquoСучасні технології проектування керуючих і мехатронних системraquo (Севасто-поль 2013) а також на розширеному засіданні наукового семінару кафедри ме-талорізальних верстатів метрології та сертифікації Одеського національного політехнічного університету (Одеса 2015)

Публікації Результати дисертації викладені в 73 наукових публікаціях у тому числі 28 статтях у журналах зі спеціального переліку МОН України (з них 1 ndash у міжнародному виданні 6 входять до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus Worldcat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY) 4 ndash у збірниках наукових робіт які не входять до спе-ціального переліку МОН України а також 41 ndash в матеріалах конференцій і се-мінарів

Структура дисертації Дисертація складається із вступу пrsquoяти розділів трьох додатків Загальний обrsquoєм дисертації ndash 430 стор з них додатків ndash 101 стор Дисертація містить 121 рисунок 37 таблиць та посилання на 387 нау-кових джерел

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступi наведена загальна характеристика роботи яка підкреслює її акту-

альність відповідність державним науковим програмам чинним вимогам нау-кову новизну та практичне значення визначені обrsquoєкт та предмет дослідження сформульовані його мета та задачі

У першому розділі проаналізовано методи та засоби МЗ управління склад-ними технологічними процесами лиття зокрема особливості МЗ управління

10складними процесами ЛВ специфіку параметрів областей ЛВ як обrsquoєктів вимірювання а також проблеми вибо-ру та імплементації МЗ для окремих галузей ЛВ

Аналіз структури найбільш розпо-всюджених способів лиття дозволяє виділити області застосування МЗ в ЛВ та головні цілі управління проце-сами в межах цих областей які потре-бують постійного моніторингу а от-же і постійного вимірювання їхніх параметрів (рис 1)

До цих областей віднесені ndash вимірювання у виливку мета ndash

отримання якісного металу і в підсум-ку придатного виливка приклади неперервне лиття мідних злитків лит-тя в кокіль мідних анодів лиття біметалевих виливків тощо

ndash вимірювання у ливарній формі мета ndash отримання якісного та недорогого виливка приклади лиття в піщані форми сталевих та чавунних виливків лиття в оболонкові форми алюмінієвих виливків тощо

ndash вимірювання у сфері зовнішнього впливу ЛВ мета ndash забезпечення якості життя заснованої на естетиці промислового та художнього литва та екологічній безпеці ЛВ приклади неметалеве та художнє лиття художні нанопокриття на виливках а також екологія навколишніх для ЛВ атмосфери біосфери та грунту

У другому розділі представлена система laquoFOUNDMEASraquo створення та ім-плементації МЗ АСУ ЛВ З точки зору МЗ серед різних характеристик ливар-них процесів найбільший інтерес представляють такі їхні параметри які необ-хідні та достатні для вирішення завдань управління і які можуть бути отримані в результаті вимірювання ЛВ з погляду МЗ АСУ являє собою поле екстрема-льних станів матеріалів і обладнання з трудновимірюваними параметрами тому перший етап створення МЗ ndash вибір МЗ для конкретних параметрів ЛВ ndash є вкрай складною задачею для її laquoручногоraquo розвrsquoязання

В роботі кожний вибір МЗ для конкретних параметрів ЛВ починається з аналізу технологічної схеми процесу лиття яка отримується із технічного за-вдання на розробку МЗ Далі в системі laquoFOUNDMEASraquo будуються структурні схеми АСУ відповідними технологіями (приклад на рис 2) які визначають пе-релік та метрологічний зміст таких точок

Чим точніше будуть охарактеризовані ТВ тим точніше виявляться резуль-тати останніх і відповідно вище ефективність АСУ і якість виливків

Далі в роботі виконано окрему класифікацію головних атрибутів ЛВ вра-ховуваних при виборі МЗ

Рівень складності ЛВ був класифікований за такими ознаками ndash з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути інтерпретований як

Область ІІІ Вимірювання у сфері дії ЛВ

Область ІІ Вимірювання в формі

Комплексна область Вимірювання у виливку

та сфері дії ЛВ

Покращення

екології

Підвищ

ення естетичності

Підвищення

якості

Зниження

собівартості Область І Вимірю-вання у виливку

Рисунок 1 ndash Області застосування МЗ

в ливарному виробництві та цілі управління

11складний шляхом нарощування кількості параметрів що врахо-вуються при побудові моделю-ючого відображення за раху-нок більш глибокої дискретиза-ції обrsquoєкта на підрівні та еле-менти

ndash з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений на мікро макро або мета рівнях в залежності від мети і завдань вимірювань для автоматизованого управ-ління

ndash будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений у вигляді пристрою спо-собу або речовини в залежності від виду функціонального призначення МЗ ли-варної технології

Проблеми МЗ ЛВ які випливають з його технологічних особливостей були класифіковані за такими ознаками

ndash мета вимірювань попередній експеримент поточна діагностика безпо-середньо управління

ndash етап (період) технологічного процесу на якому проводиться вимірюван-ня вхідні параметри проміжні параметри вихідні параметри

Метрологічні характеристики процесів керованих в ЛВ були класифіко-вані за такими ознаками

ndash швидкоплинні процеси ndash проблемні з точки зору on-line вимірювання їх-ніх параметрів для цілей управління

ndash високоінтенсивні процеси ndash проблемні з точки зору величини діапазонів вимірювань їхніх параметрів

ndash багатопараметричні процеси ndash проблемні з точки зору ефективного ви-користання усіх виміряних параметрів в системі управління

ndash багатоекстремальні процеси ndash проблемні з точки зору кількості та якості вимірювань що забезпечують необхідну і достаточну інформацію для задач ба-гатоекстремальної оптимізації

ndash багатокритеріальні процеси ndash проблемні з точки зору кількості та якості вимірювань які забезпечують необхідну і достаточну інформацію для задач ба-гатокритеріальної оптимізації

ndash процеси які самоорганізуються ndash проблемні з точки зору вимірювання внутрішніх динамічних характеристик

Проблеми МЗ ЛВ які випливають з його метрологічних особливостей були класифіковані за такими ознаками

ndash за методами отримання первинної вимірювальної інформації методи із запізнюванням (великі виливки остигають у формі тривалий час) руйнівні ме-тоди (форму або виливок при вимірюванні доводиться розрізати) непрямі ме-тоди (наприклад вимірювання температури поверхні по оцінюваній laquoна окоraquo

Хімічний склад

катоду

Хімічний склад

розплаву

Технологічний процес лиття у виливниці мідних анодів

Розрахунок управляючих

впливів

Хімічний склад анода

Фото поверхні анода

Електрол

із

Рисунок 2 ndash Приклад структурної схеми АСУ технологічним процесом лиття у виливниці

мідних анодів із зазначенням точок вимірювань

12швидкості переміщення по ній крапель рідини) небезпечні для життя методи (високі температури вибухонебезпечність високочастотні магнітні поля)

ndash по вигляду первинної вимірювальної інформації багатовимірність (вели-кий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного виміру) не-стабільність (наприклад від виливка до виливка)

ndash за методами обробки вимірювальної інформації експертні оцінки (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікація за еталоном laquoручнийraquo підрахунок

ndash за метрологічними характеристикам результатів вимірювань відсутність on-line доступу точність чутливість робастність результату (вплив на резуль-тат дослідження різного роду статистичних викидів)

За кожним класом в кожному з перерахованих атрибутів в базі даних за-кріплені цифрові коди які при обrsquoєднанні в результаті комплексного аналізу того або іншого техпроцесу ЛВ та мети і форми його метрологічного монітори-нгу перетворюються на кодове слово ndash число за допомогою якого нейронна мережа системи laquoFOUNDMEASraquo пропонує в якості підтримки прийняття рі-шення найкращі методи та засоби вимірювань а також можливі напрямки їх-нього впровадження в ЛВ

Формою представлення таких пропозицій є методи отримання і згортки просторово-часових відображень одержуваних від ТВ які обрані нейронною мережею Кохонена із тих що є в базі даних системи Якщо в базі даних не зна-ходиться прийнятного метода або засобів то система сповіщає про це користу-вача який повинен надалі розробляти нові методи та засоби під конкретну ТВ та вимоги до неї

Методи отримання і згортки просторово-часових відображень одер-жуваних від ТВ Відкритий перелік методів отримання просторово-часових ві-дображень одержуваних від ТВ в обrsquoєкті вимірювання ndash це перш за все фізи-чні методи томографії морфологічної чутливості ємнісний вбудованих дат-чиків а також інтелектуальні методи генетичного алгоритму інтелектуального моніторингу інтелектуальних інrsquoєкцій та інші Відкритий перелік методів згор-тки просторово-часових відображень ndash це згортка за допомогою розрахунку ро-змірності відображення згортка за допомогою стискуючих відображень а та-кож згортка в результат еліптичного або параболічного перетворень

В автоматизованій людино-машинній системі laquoFOUNDMEASraquo передбаче-на також підсистема імплементації вибраного методу вимірювань тобто про-грамної і апаратної реалізації вибраного методу в заданій технології Мета ndash за-безпечення якості та конкурентоспроможності МЗ

Загальна схема системи laquoFOUNDMEASraquo вибору МЗ технологічних проце-сів лиття представлена на рис 3

У третьому розділі описана підсистема метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в галузі управління властивостями виливка

31 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом непере-рвного лиття мідної катанки У цьому процесі виливок виходить в одну тех-нологічну операцію при витягуванні стренги з розплаву через систему laquoграфі-товий кристалізатор ndash первинний охолоджувач ndash вторинний охолоджувачraquo ви-тягуючої машині неперервного лиття (рис 4)

13В результаті аналізу технологічного процесу неперервного лиття мідної ка-

танки визначені ТВ на структурній схемі АСУ (рис 5) і сформульований laquoКом-плекс вимог до МЗ АСУraquo обробка якого з допомогою нейронної мережі Кохо-нена дозволила поставити завдання створення МЗ

ndash розробити нове МЗ для вимірювання температури поверхні стренг ndash розробити нове МЗ для оцінки мікроструктури мідного сплаву яке під-

ходить для вбудовування в АСУ

Точка вимірювання 2 Відображення ndash фотографія

мікрошліфа Обробка ndash програма розрахунку

середнього розміру зерна

1 ПОЧАТКОВІ ДАНІ схема технологічного процесу вимоги до виливка

2 АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ

Результат 1 перелік вимірюваних параметрів

Результат 2 схема управління технологічним процесом з laquoточками вимірюваньraquo

3 КОДУВАННЯ Результати метрологічні коди

laquoточок вимірюваньraquo

Код точки 1 2 1 135 1 1 2

Код точки 2 2 1 135 1 1 2

4 ВИБІР МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ (ДЛЯ ТОЧОК 1 І 2) Результат 1 Метод отримання відображення

Результат 2 Метод обробки проміжної інформації (відображення)

Результат 3 Спосіб імплементації методів відображення та обробки

ОСНОВНІ ЕТАПИ

КЛАСИФІКАЦІЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ОБrsquoЄКТА

ВИМІРЮВАННЯ

По обrsquoєкту

По процесу

По вимірюванню

ПІДГОТОВЧІ ЕТАПИ

КЛАСИФІКАЦІЯ МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

НАВЧАННЯ НЕЙРОННОЇ МЕРЕЖІ КОХОНЕНА

Точка вимірювання 1 Відображення ndash від екрану тепловізора Обробка ndash

параболічне перетворення

ПРИКЛАД ПРОПОНОВАНОГО РІШЕННЯ

НАВЧЕНА НЕЙРОННАМЕРЕЖА КОХОНЕНА

Слой Кохонена

bull bull

Распределительный слой

laquoМертвыйraquo нейрон

Диагноз 1 Диагноз К Метод для 1 точки Метод для 2 точки

Мертвий нейрон

Шар Кохонена

Розподільчий шар

Рисунок 3 ndash Загальна схема системи вибору та імплементації

МЗ laquoFOUNDMEASraquo для технологічних процесів лиття

14Переливний жолоб від плавильної печі

Раздаточная печь

Індуктор

Перегородка

Вісь Х ливарної машини (перед площиною розріза)

Вісь Y ливарноїмашини

Кристалізатор із охолоджувателем

Стренга катанки

До витягаючого пристрою

y16 y15 y14 y13 y12 y11 y10

y9

x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8

Покривний флюс

Канал

asymp

Температура

поверхні стренг

Мікрострук-тура металу

Технологічний процес

неперервного лиття мідної

катанки

Регулятор витрати води

Режим витягування

Температура розплава

Розрахунок управляючих

впливів

Рисунок 4 ndash Конструктивна схема багатострумкової установки для

лиття мідної катанки

Рисунок 5 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом неперервного

лиття мідної катанки (для одного струмка)

Вимірювання температури поверхні стренг за допомогою паразитної термо-пари Для вимірювання температури по-верхні яка рухається із відносно великою швидкістю стренги була розроблена (Зонд для вимірювання температури поверхні тіла ГО Оборський БА Моргун ЮБ Моргун ІВ Прокопович ndash Патент Укра-їни на корисну модель Заявка u201506612 пріоритет від 060715) па-разитна термопара без спаю коли laquoпара-зитraquo не здійснює впливу на показники прибору в цілому (рис 6) Оскільки тер-

мопарні дроти не спаяні між собою як у звичайної термопари на місці їхнього контакту зі стренгою утворюються дві laquoпаразитніraquo термопари хромельстренга і стренгаалюмель

Якщо припустити що температури стренги в точках контактів практично рівні обидві паразитні термопари компенсують ЕРС повrsquoязані зі стренгою і можуть вимірюватися як одна при цьому контакт таких laquoокремихraquo термопар зі

стренгою значно кращій ніж у спаю термопари хромельалюмель зі стренгою

Недоліки існуючого масивного зон-да полягають в тому що конструкція чу-тливого елемента має істотну інерцій-ність за температурою та паразитне ви-промінювання тепла в навколишнє сере-довище

В пропонованому зонді (рис 7) зниження похибки вимірювання досяга-ється тим що в зонді присутні термоеле-ктроди 1 і 2 виконані у вигляді компен-

V=3

03

5 м

с

Термоелектрод А

Термоелектрод В

Пружне притискування

empty 816

Рисунок 6 ndash Схема laquoпаразитноїraquo термопари

Рисунок 7 ndash Температурний зонд

для пропонуємого методу вимірювання температури

рухомих поверхонь

15саційних спіралей Ці термоелектроди створюють термопару закріплену в ізо-льованому сердечнику 3 в стакані 4 Виводи 6 7 закріплені в кришці 5 Робочий кінець термопари 8 не має спаю а термоелектроди вільно контактують з повер-хнею тіла температура якого вимірюється

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідної катанки в ПуАТ laquoОде-ський завод laquoОдескабельraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

32 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад розплаву а на проміжному виході ndash хімічний склад анода а також фотог-рафії його поверхні до і після електролізу Остаточний вихід технологічного процесу ndash хімічний склад мідного катода (мета управління)

На структурній схемі АСУ (рис 2) виділені laquoточки вимірюваньraquo ndash ті реа-льні laquoфізичніraquo місця на устаткуванні що здійснює техпроцес або на предмет праці (в даному випадку це мідний анод ndash проміжний результат загального ли-варно-гальванічного технологічного процесу отримання чистої катодної міді) За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управ-ління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розроблення МЗ для АСУ тех-нологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

ndash МЗ для визначення хімічного складу мідного сплаву методом спектраль-ного аналізу

ndash МЗ для оцінки відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода

Метод вимірювання хімічного складу анода Хімічний склад мідного анода вимірювали laquoстандартнимraquo методом спектрального аналізу

Метод вимірювання відносної площі дефектів Під час виготовлення анода на його поверхні можуть формуватися ділянки які не беруть участь в електро-лізі при подальшому виготовленні катода (laquoбитіraquo ділянки) із-за наявності на поверхні непровідних матеріалів попадання на поверхню анода фарби від по-верхні виливниці утворення оксидів тощо Раніше відносну площу laquoбитихraquo ді-лянок анодів визначали візуально порівнюючи безпосередньо поверхню анода з таблицями балів наявності перерахованих дефектів Недоліки такого визна-чення очевидні низька точність через похибки дискретизації всіх можливих ва-ріантів поверхні на бали а також низька точність і субrsquoєктивізм при віднесенні тієї чи іншої laquoспоглядаємоїraquo поверхні до того чи іншого балу

Пропонований метод позбавлений цих недоліків оскільки вимірювання здійснюється автоматично з неперервним виходом Вимірювання відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода в пропонованому методі здійснюється шляхом компrsquoютерної обробки кольорової цифрової фотографії поверхні Експериментально в загальній зоні RGB-розкладання виділяється де-яка зона відповідна бездефектній поверхні ndash деякий laquoпаралелепіпед якостіraquo попадання в який свідчить про те що на поверхні анода в точці що відповідає даному пікселю дефектів немає Далі RGB-розкладання кожного пікселя що міститься у вихідних даних піддається компrsquoютерній обробці результат якої ndash одне число Fвідн і є результатом вимірювання

16Діапазон вимірювань пропонованого методу становить від 0 до 100 laquoби-

тоїraquo поверхні Діапазон показань пропонованого методу становить 0 ndash 1 за шкалою якості

поверхні анода Похибка методу Запропонований метод вимірювання відноситься до не-

прямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта ви-мірювань до його результатів Це призводить до можливого накопичення похи-бки вимірювання на кожному етапі перетворень Встановлено що сумарна мак-симально можлива похибка цілком допустима в машинобудуванні виробництві Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання дефектів повер-хні мідного аноду для прототипу і пропонованого методу наведено в табл 1

Таблиця 1 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобів вимірювання дефектів поверхні мідного литого аноду Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонуємий метод поріг чутливості 710 plusmn пікс 1 пікс діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 до IJ пікс 0 до IJ пікс

похибка plusmn 10 plusmn 35 Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідних анодів на металургій-

ному підприємстві laquoПанком-Юнraquo із позитивним техніко-економічним ефектом 33 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття

під тиском біметалевих виливків Структурна схема АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків наведена на рис 8

Технологічний процес лиття біметалевого

виливка (до заливки алюмінію)

Температура заливки

Розрахунок управляючого

впливу

Фотографіямакрошліфа Режим

нагріву вставки

Температура поверхні вставки

Технологічний процес лиття

(заливка и охолодження біметалевого виливка)

Рисунок 8 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом

лиття під тиском біметалевих виливків

На вході засобів вимірювань в пропонованому методі знаходиться склад-ний електромагнітний потік випромінюваний від поверхні тіла що нагріваєть-ся і описуваний великою кількістю змінних На виході методу ndash єдине число За допомогою нейронної мережі Кохонена а також із врахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розробки МЗ для АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків

17ndash МЗ для вимірювання параметрів термічного стану (інтегральної темпера-

тури поверхні) сталевої вставки перед заливанням її алюмінієм ndash МЗ для оцінки зварюваності біметалевої виливка у місці зrsquoєднання сталі і

алюмінію Вимірювання температури поверхні сталевих вставок за допомогою теп-

ловізора Для первинної обробки інфрачервоного випромінювання не підходять звичайні відеокамери тому у даному випадку необхідний тепловізор В резуль-таті виходить кольорове цифрове зображення підігрітої вставки приклад якого наведено на рис 9

Рисунок 9 ndash Зображення підігрітої вставки отримане за допомогою тепловізора

Мінімальна вимірювана зміна інтенсивності випромінювання Експериме-нтально встановлено що метод розпізнає різні випромінювання що відрізня-ються середньою температурою відповідного пікселя в 001 К

Мінімальний вимірюваний поріг зрушення теплової картини без зміни ін-тенсивності Експериментально встановлено що метод розпізнає різні випро-мінювання що відрізняються в просторі на 1 піксель на матриці тепловізора що відповідає 007 К

Запропонований метод відноситься до непрямих з великою кількістю пере-творень вимірюваної величини від обrsquoєкта вимірювань до його результатів Це призводить до накопичення похибки на кожному етапі перетворень Але сума-рна максимально можлива помилка допустима (до 10 ) в цій сфері ливарного виробництва

Порівняння метрологічних характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для прототипу і запропонованого методу наведено в табл 2

Таблиця 2 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки

Характеристика Прототип (вимірювання температури в одній точці)

Пропонований метод (вимірювання інтегральної

температури) чутливість 10 plusmn 1 degС 1 plusmn 05 degС

поріг чутливості ndash по температурі 5 degС 11 degС ndash по часу 15 с 05 с діапазон показань 50 ndash 500 degС 50 ndash 500 degС

діапазон вимірювань 50 ndash 200 degС 50 ndash 200 degС

похибка plusmn 20 plusmn 8

18У пропонованому методі первинна метрологічна інформація одержувана

від тепловізора у вигляді плоского зображення піддається еліптичному перет-воренню яке зводить значення інтенсивностей кожного пікселя зображення до одного числа такий результат дозволяє оцінити рівномірність нагрівання пове-рхні

Метрологічна оцінка незварюваності компонентів біметалевого виливка Якщо з якихось причин елементи біметалу не зварюються між собою на їх ме-жі на макрошліфі поперечного розрізу чітко спостерігаються щілиноподіб-ні чорні ділянки (рис 10)

Незварюваністьсталі та алюмінію

Алюміній

Сталь

α1

Зони незварювання

α2

а б

Рисунок 10 ndash Зони незварювання на макрошліфі розрізу біметалевого виливка (а) та схема до оцінки незварювання (б)

В існуючому способі оцінку незварюваності проводили візуально за

субrsquoєктивною оцінкою довжині щілиноподібних чорних ділянок Така оцінка не відрізняється ані точністю ані чутливістю і погано вбудовується в АСУ литтям біметалевих виливків Натомість із зображення такого шліфа ступінь незварю-ваності може бути виміряна кількісно Для цього пропонується метод згідно з яким круглий слід поверхні дотику після оцифровки і обробки в циліндричних координатах перетворюється на набір кутів α1 α2 α3 на кожен з яких спира-ється відповідна пошкоджена ділянка (рис 10) В подальшому ступінь незва-рюваності Ѕн розраховується за формулою

1 2н

2

S α + α +=

π (1)

Мінімальна вимірювана зміна незварюваності Експериментально встанов-лено що метод розпізнає різні сумарні кути незварюваності що відрізняються різницею в 002 рад

Точність засобу вимірювань Запропонований метод вимірювання відно-ситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта до його результатів Сумарна максимально можлива помилка (до 10 ) цілком допустима в цій сфері ливарного виробництва Порівняння метрологіч-них характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для про-тотипу і запропонованого методу наведено в табл 3

19Таблиця 3 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонований метод

чутливість 1 plusmn 009 1 plusmn 003 поріг чутливості 03 ndash 05 рад 001 ndash 003 рад діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 ndash 1 0 ndash 1 похибка plusmn 8 plusmn 06

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям біметалевих виливків в ДП

laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo із позитивним тех-ніко-економічним ефектом

У четвертому розділі представлена підсистема МЗ laquoCASTMEASraquo в обла-сті управління ливарною формою

41 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття в землю чавунних виливків На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад лігатури та її кількість а також інтенсивність пові-тряного охолодження форми після заливки а на виході ndash герметичність вилив-ків та їхня мікроструктура

Відповідна цьому струк-турна схема АСУ технологі-чним процесом лиття чавун-них виливків наведена на рис 11

В результаті аналізу тех-нологічного процесу сфор-мульована задача розробки нового МЗ для АСУ техноло-гічним процесом лиття в пі-щані форми чавунних вилив-ків з підвищеною герме-тичністю

ndash МЗ для вимірювання герметичності металу виливка ndash МЗ для оцінки мікроструктури чавуну виливка яка підходить для вбудо-

ви в АСУ (див вище) МЗ для вимірювання герметичності металу виливка Герметичність ndash це

опір матеріалу проникненню В даний час існує декілька методик по визначен-ню герметичності чавунів В одній з них крізь чавунну пластину у вакуумний простір пропускають водень вимірюючи при цьому зміну тиску Недоліком цього методу є те що форма зразка є двоякоувігнутим диском під впливом ви-сокого тиску в робочій частині зразка виникають напруження стискування які різко спотворюють реальну герметичність чавуну Інша методика дослідження герметичності сірого чавуну заснована на продавлюванні крізь зразок рідини В якості рідини для випробувань використовують керосин

Основним недоліком цих методів є те що навіть сам факт появлення течі в

Технологічний процес лиття

чавунних виливків у піщану форму

Склад та кількість лігатури

Розрахунок управлінь-ських дій

Герметичність виливка

Інтенсивність обдування форми

Фотографія мікрошліфа

Рисунок 11 ndash Структурна схема АСУ

технологічним процесом лиття чавунних виливків в піщані форми

20ньому визначається візуально Якщо необхідно провести вимірювання то про яку точності може йти мова якщо кількість рідини що просочилася визнача-ється за допомогою гігроскопічного тампона який зважується до і після проти-рання контрольної поверхні Однак і це ndash не основний недолік Мова йде про вимірювання часу У небезпечних і особливо відповідальних випадках напри-клад просочування радіоактивних рідин саме час вимірювання може зіграти фатальну роль в управлінні системою в цілому а в цьому методі-прототипі він вочевидь високий

У пропонованому методі вимірювання ці недоліки усунені Метод фактич-но являє собою два різних варіанти які обrsquoєднує єдина нова одиниця герметич-ності laquoегraquo (Стандарт підприємства laquoОдеський ливарний завод laquoЦентролітraquo СТ ОЛЗ 030369 ndash 1997) Фізичний сенс laquoегraquo заснований на законі просочуван-ня Дарсі У кожному з двох варіантів методу одиниця герметичності ег вимірю-ється і розраховується по-різному

Перший варіант експрес-метод вимірювання герметичності У ньому на відміну від методу-прототипу поява перших ознак течі вловлюється не візуа-льно а цифровим приладом (відеокамерою) далі вимірювальний сигнал надхо-дить у компrsquoютер на параболічне перетворення яке як відомо змінює колір кожного пікселя зображення з чорного на білий якщо в місці зображення від-повідному цьому пікселю за спостережуваний проміжок часу відбулося хоча б найменша зміна яскравості (наприклад в результаті появи просочування рідини крізь метал) Деяке ускладнення засобів вимірювання (відеокамера компrsquoютер) порівняно з прототипом з лишком компенсується при використанні методу у відповідальних випадках

Оскільки у випадку вимірювання герметичності методом протікання вели-ке значення має не тільки точність такого виміру але і час який витрачається на нього провели дослідження впливу порогу чутливості методу встановлено-го користувачем на час визначення наявності течі Збільшення порогу чутливо призводить до монотонного зростання часу виявлення течі причому з деякого значення порогу візуальне виявлення виявляється більш швидким ніж за допо-могою методу що встановлює природну межу порога

Таким чином у першому варіанті нового методу вимірювальний сигнал ndash відеопотік від поверхні зразка обробка сигналу ndash параболічне перетворення ві-деопотоку в параметр W формула для визначення герметичності GІ

IP tGWω

=η

[ег] (2)

де Р ndash тиск просочування МПа ω ndash площа просочування м2 W ndash кількість ріди-ни мndash6 t ndash час с η ndash динамічна вrsquoязкість Пас

З виразу (2) випливає що герметичність ndash такий опір матеріалу проникнен-ню рідини що має вrsquoязкість η і знаходиться під тиском Р при якому за час t че-рез майданчик ω проникає W мілілітрів рідини

Один ег ndash це така герметичність при якій за 1 с крізь площу в 1 м2 про-сочується 1 м3 рідини що знаходиться під надлишковим тиском який дорі-внює 1 Па при вrsquoязкості 1 Пас

21Питому герметичність визначали як відношення герметичності GІ до квад-

рату товщини зразка δ Діапазон вимірювань для визначення факту протікання від 0 (протікання

немає) до 1 (протікання є) для вимірювання герметичності виливка від 0 до 100 eг

Похибка методу Метод вимірювання відноситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини Розрахункова сумарна мак-симально можлива похибка (до 5 ) цілком припустима у технічних вимірюван-нях Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання герметично-сти для кращого з відомих і запропонованого експрес-методу наведене в табл 4

Таблиця 4 ndash Порівняльні метрологічні характеристики методів вимірювання герметичності

Характеристика Прототип Пропонований метод

Факт протікання Герметичність Факт

протікання Герметичність

чутливість ndash 5 plusmn 1 г ndash 1 plusmn 001 eг діапазон

вимірювання 0 ndash 1 0 ndash 20 г 0 ndash 1 от 0 до 100 eг

похибка plusmn 114 plusmn 91 plusmn 25 plusmn 25 Другий варіант універсальний метод вимірювання герметичності В цьо-

му варіанті вимірювальний сигнал ndash зображення мікрошліфа зразка обробка вимірювального сигналу ndash еліптичне перетворення зображення формула для визначення герметичності GІІ

II р звгр

8G K K Ll amπ

= [ег] (3)

где Kр ndash розмірний коефіцієнт Kзв ndash коефіцієнт звивистості включень a lгр m ndash параметри які отримуються в результаті елиптичного перетворення зображен-ня мікрошліфа

Цей варіант методу є універсальним оскільки для його реалізації не потрі-бне спеціальне обладнання для laquoпродавлюванняraquo зразків Він незамінний в тих випадках коли постійний моніторинг мікроструктури сірого чавуну виливків є найважливішою умовою забезпечення мінімально допустимої герметичності останніх

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям чавунних виливків у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

42 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми Розглянута в цьому розділі АСУ відноситься до комбінованих оскільки в переліку враховуваних параметрів є не тільки технологічні але й організаційні Аналізом технологічної схеми встано-влено що на вході АСУ ndash склад піщано-смоляної формувальної суміші темпе-ратура формоутворюючої оснастки а також стан обслуговуючого персоналу а на виході ndash газопроникність інтегруючого датчика який встановлюється у фо-

22рму та інтелектуального да-тчика вбудованого в орга-нізаційну систему

Відповідна до цього структурна схема АСУ тех-нологічним процесом лиття в оболонкові форми вилив-ків з алюмінієвих сплавів наведена на рис 12 На схемі передбачені дві під-системи виробнича яка управляє параметрами тех-нології і організаційна ndash керуюча персоналом цеху В якості laquoточок вимірю-ваньraquo визначено газопрони-кність інтегруючого датчи-ка стан персоналу і фотог-рафія поверхні виливка

За допомогою нейрон-ної мережі Кохонена а та-кож з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розробили завдання створення МЗ АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в обо-лонкові форми

ndash МЗ для вимірювання інтегральної дії на стан оболонкової форми темпе-ратури та часу

ndash МЗ для оцінки організаційного стану персоналу ливарного цеху ndash МЗ для оцінки якості виливків по зовнішньому вигляду їх поверхні Метод вимірювання кількості поглиненого тепла за допомогою інтегру-

ючих датчиків При аналізі процесів що відбуваються в системі laquoвиливок ndash формаraquo час є найважливішим фактором Наприклад мало нагріти деякий обrsquoєкт до температури фізичного або хімічного перетворення необхідно при цій температурі витримати цей обrsquoєкт для завершення перетворення Це озна-чає що мало мати інформацію про максимальному температуру якої досягав обrsquoєкт необхідно також знати скільки часу тривав такий стан тобто вміти ви-мірювати деяку інтегральну характеристику температури у часі тобто фактич-но вимірювати енергію отриману обrsquoєктом в процесі нагрівання

Прототипу такого методу вимірювання в МЗ ЛВ не існує У роботі запро-поновано новий інтегральний метод вимірювання такої енергії Це дало змогу запропонувати засоби вимірювання у вигляді інтегральних датчиків минулого термічного стану перетворення чутливих елементів яких дозволяє після заве-ршення процесу судити про термічні умови в яких перебував елемент Завдяки цьому проміжні показники (температура форми і час протягом якого вона впливала) виводяться до списку вихідних показників що в свою чергу дозво-ляє відмовитися від важкої ідеї що вимірювати в формі в процесі охолодження

Виробничапідсистема

Організаційнапідсистема

Стан обслуговую-

чого персоналу

Від інтегруючого датчика

Технологічний процес лиття алюмінієвих виливків

в оболонкові форми

Склад формувальної

суміші

Розрахунок управлін-ський дій

Від інтелектуального датчика

Температура оснастки

Фотографія поверхні виливка

Розрахунок управлін-ський дій

Рисунок 12 ndash Структурна схема комбінованої АСУ технологічним процесом лиття виливків з алюмінієвих сплавів в оболонкові форми

23відливка В якості чутливого елемента засобу вимірювання в роботі служив стовпчик піщано-смоляних сумішей або стовпчик порошку легкоплавкого скла Порошки знаходяться в спеціа-льному оснащенні ndash датчику що до-зволяє з одного боку нагрівати стовп-чик усередині досліджуваного обrsquoєкта а з іншого ndash прикладати до нього механічне зусилля (рис 13)

При надходженні тепла з боку поверхні А (рис 13) стовпчик порош-ку односторонньо нагрівається при цьому його фізико-хімічний стан змі-нюється не одночасно а по мірі про-грівання від металевого дна приладу

Відомо що при торцевому нагріванні і стисканні стовпа піщано-смоляних сумішей можливе утворення двох шарів різної щільності результат ланцюж-ка фізико-хімічних процесів вихідного стиснення laquoсухоїraquo суміші і laquoпластично-гоraquo стиснення суміші в якій звrsquoязуюче ndash новолачна смола ndash знаходиться в розмrsquoякшеному від нагрівання стані Подальший нагрів за рахунок поліконден-сації смоли фіксує ці стани чутливого елемента У підсумку газопроникність елемента Г служить деякою інтегральною функцією температури і часу нагрі-вання чутливого елемента

0

Г ( )к

f T dτ⎛ ⎞

= τ τ⎜ ⎟⎝ ⎠int (4)

де τ ndash час закінчення спостерігання с Т ndash температура в контрольній точці К Метрологічна оцінка (вимірювання) якості поверхневого шару По-

поверховий шар готових виливків оцінювали в балах за двома факторами ная-вності пригару та раковин за 5-бальною шкалою для кожного фактора

Розроблене МЗ впроваджено в ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут телевізійної технікиraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

43 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття крупних сталевих виливків

Як випливає з технологічної схеми процесу лиття великих сталевих вилив-ків на вході знаходиться склад формувальної суміші і температура заливання сталі а на виході ndash фотографія поверхні виливка що свідчить про наявність і кількість пригару Крім того на проміжному етапі при формоутворенні здійс-нюється вимірювання щільності форми яке виконується неруйнівним ємнісним методом Відповідна структурна схема АСУ технологічним процесом лиття сталевих виливків в піщані форми наведена на рис 14

В результаті аналізу технологічного процесу лиття великих сталевих вили-вків за допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розроблено завдання створення нового МЗ

Oslash20

60

А

2 1 3 4 5 6 Рисунок 13 ndash Схема датчика кількості

поглиненого піщаною ливарною формою тепла 1 ndash керамічний стакан 2 ndash металеве (мідне) дно 3 ndash стовпчик

порошку чутливого елемента 4 ndash пористий металокерамічний поршень 5 ndash пружина 6 ndash упор

24ndash МЗ для вимірю-

вання щільності піщаної ливарної форми

ndash МЗ для вимірю-вання зовнішнього ви-гляду виливка яке під-ходить для вбудови в АСУ

Ємнісний метод неруйнівного вимірю-вання щільності піщаної форми Систематичний моніторинг щільності ливарних форм в цілому або окремих її ділянок ускладнений через від-сутність ефективних методів такого контролю без руйнування форми Дійсно від співвідношення густин різних ділянок форми багато в чому залежить інтен-сивність процесів тепломасообміну у останньої а отже і якості виливків На жаль коли форма виготовлена неможливо без її руйнування виміряти щільність її фрагментів що різко обмежує можливості постійного моніторингу форм на ливарному конвеєрі

Метод запропонований в даній роботі полягає у безпосередньому вимі-рюванні електричної ємності конденсатора обкладки якого є складовою части-ною оснастки в якій форма отримана Такий підхід дозволяє забезпечити стабі-льні геометричні параметри конденсатора і високу точність вимірювань

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям сталевих виливків в ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПрогресraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

У пrsquoятому розділі представлена підсистема МЗ laquoENVIRMEASraquo в області управління сферою впливу ливарного виробництва

Під сферою впливу в роботі розуміли процеси які безпосередньо не вхо-дять в даний конкретний спосіб лиття (внутрішня сфера) але тим не менш суттєво впливають на якість життя людини (зовнішня сфера) Сюди можна від-нести проблеми екології ndash якості навколишнього середовища людини ергоно-міки ndash особливостей та можливостей функціонування людини в системах лю-дина річ середа естетики ndash різного роду творів мистецтва декоративних пок-риттів тощо (велика частка творів мистецтва виконана литтям) та ін

51 Метрологічне забезпечення АСУ сферою впливу ливарного вироб-ництва Екосистема відвалів ЛВ є самовідтворюваною але відновні процеси протікають в ній повільно Це пояснюється низькою біологічною активністю відпрацьованих формувальних і стрижневих сумішей Якщо цю властивість на-дати сумішам до вивезення у відвал ще на стадії виробничого циклу то процес відновлення їх у природі можна значно прискорити З цією метою у формува-льну суміш вводили насіння різних рослин При цьому насіння не тільки сприя-

Технологічний процес виготовлення крупних сталевих виливків

Щільність форми

Техноло-гічний процес виготов-лення піщаної форми

Температура заливання

Розрахунокуправля-ючих дій

Фотографія поверхні

Склад форм суміші

Зали-вання форми рідкою сталлю

Рисунок 14 ndash Структурна схема АСУ технологічним

процесом лиття крупних сталевих виливків

25ли формуванню біологічної активності сумішей але й виступали в ролі добав-ки що підвищує податливість ливарної форми Оскільки при цьому вдається також розвrsquoязувати завдання підвищення якості виливків маємо комбіновану область АСУ ЛВ і відповідне цьому МЗ

На вході системи комбінованої АСУ ndash склад формувальної суміші із біодо-бавками конструкція ливарної форми і температура заливки металу а на вихо-ді ndash фотографії поверхні виливка і відвалів ливарних цехів томограма ливарної форми а також біологічні властивості води і насіння які побували в ливарній формі (рис 15)

ЕКОЛОГІЯ ОТОЧУЮЧОГО СЕРЕДОВИЩА

Результат елиптичного перетворення

Концентрація небезпечних компонентів

Питома площа відтворених ділянок

Результат параболічного перетворення

Склад формувальної

суміші

Розрахунокуправля-ючіх дій

Аерофотозrsquoйом-ка відвалів

Температура заливання чувуну Томограма

форми

Схожість насінняпісля вибивки

Біоаналіз фільтр вод

Фото поверхнівиливка

ЛИВАРНИЙЦЕХ

браку по горячих тріщинах

Товщина робочого

шару форми

Рисунок 15 ndash Структурна схема комбінованої АСУ

Для визначення зон ливарної форми в яких насіння виживуть або вигорять

після заливання рідкого металу розглянули розподіл температури в перерізі сирої піщано-глинистої ливарної форми

За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань було поставлено та розвrsquoязано завдання розро-бки нового метрологічного забезпечення для комбінованої АСУ

ndash МЗ для вимірювання якості поверхні виливка з його фотографії ndash МЗ для вимірювання параметрів фільтраційних вод в зоні відвалів ЛВ ndash МЗ для лабораторного вимірювання схожості насіння у ґрунті після ви-

бивки ливарної форми ndash МЗ для аерофото та відео зйомки поверхонь ливарних відвалів та вимі-

рювання параметрами покриття їх сходами насіння ndash МЗ для вимірювання структури матеріалу форми з біодобавками Останню задачу вирішували шляхом розробки методів неруйнівного вимі-

рювання які включають компrsquoютерну томографію середовища і подальшу об-робку її результатів шляхом розрахунку хаусдорфовської розмірності тобто зведення томографічного зображення до одного числа

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ якістю чавунних виливків та екологією ЛВ у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

2652 Метрологічне забезпечення АСУ естетико-художньою сферою ли-

варного виробництва АСУ процесами неметалевого і художнього лиття а та-кож нанесенням художніх покриттів представлена схемою на рис 16

На вході системи автома-тизованого замкненого управ-ління ndash склади матеріалів що використовуються і параметри технологічних процесів а на виході ndash фотографії поверхонь виливків а також механічні властивості виливків і покрит-тів Особливістю вихідних па-раметрів у цьому випадку є їх laquoнечіткістьraquo неможливість ви-мірювання з заданою точністю з-за неповторюваності худож-ніх виливків їх невідтворюва-ності від виливка до виливка

Це робить метрологічний інформаційний канал в АСУ розмитим стохастичним що вимагає для вирішення основної задачі МЗ ndash поставки в замкнений контур управління даних про поточні значення тих або інших вихідних параметрів ndash інтелектуальних методів обробки неповної і нечіткої інформації Для підтримки МЗ АСУ такими системами в роботі використовували інтелектуальні методи генетичні алгоритми та нейронні мережі

Генетичні алгоритми вирішували завдання прогнозування та оптимізації систем на основі нечітких результатів вимірювань технічної діагностики та компенсації латентних порушень в роботі складних систем багатоцільової оп-тимізації методом комплексного генетичного алгоритму та еволюційної оптимі-зації слабкозвrsquoязаних технічних систем Нейронні мережі призначалися для вбудовування в засоби вимірюваненя для АСУ технологічними процесами лит-тя і після відповідного навчання laquoзаймалисяraquo розпізнаванням прихованих за художньою оболонкою технічних образів необхідних для ефективного пошуку управлінських рішень в області ливарної технології

ВИСНОВКИ

Дисертація містить нові науково обґрунтовані результати проведених здо-

бувачем досліджень які розвrsquoязують наукову проблему розробки та удоскона-лення теоретичних основ і нових універсальних підходів до вибору систем та імплементації МЗ управління складними важкодоступними ливарними систе-мами з важковимірюваними параметрами дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірювань підвищувати якість продукції ЛВ

Художнє

та неметалеве лиття нанесення

покриттів

Матеріали

Розрахунок управляючих дій за

допомогою інтелектуальних інформаційних технологій

Мікрофото поверхні

Параметритехнології Механічні

властивості

Фотографія виливка

Рисунок 16 ndash Схема АСУ процесами неметалевого і художнього лиття

а також нанесенням художніх покриттів

271 Аналізом літературних джерел і виробничих даних встановлено що ли-

варним виробництвом (на сьогоднішній день існують понад сотні принципово різних промислових способів лиття) надзвичайно важко керувати оскільки йо-го вхідні проміжні та вихідні характеристики відносяться до важковимірюва-них швидкозмінних багатовимірних широкодіапазонних важкодоступних ві-дкладених і прихованих Все це створює проблеми МЗ ЛВ оскільки існуючі методи і засоби які призначені для цього відрізняються

bull за методами одержання первинної вимірювальної інформації запізню-ванням (великі виливки остигають в формі тривалий час) руйнівним впливом на процеси (форму виливок доводиться розрізати) побічністю (наприклад ви-мірювання температури поверхні оцінюється laquoна окоraquo за швидкістю перемі-щення по ній крапель рідини) небезпекою для життя (високі температури ви-бухонебезпечність високочастотні магнітні поля тощо)

bull за видом надання первинної вимірювальної інформації багатомірністю (великий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного вимірю-вання) нестабільністю (наприклад від виливка до виливка)

bull за методами обробки вимірювальної інформації домінуванням експерт-них оцінок (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікації за еталонами і laquoруч-ногоraquo підрахунку

bull за метрологічними характеристиками результатів вимірювань відсут-ність on-line доступу низька точність низька чутливість низька надійність ре-зультату вимірювання (вплив на результат різного роду статистичних викидів)

2 Виконана класифікація МЗ ЛВ за напрямками вхідні характеристики ndash що вимірювати навіщо вимірювати та вихідні ndash як і чим вимірювати Це дозво-лило для розвrsquoязання науково-технічної проблеми створення та імплементації ефективного МЗ системи управління ЛВ запропонувати метод інтелектуальної обробки вхідних характеристик за допомогою нейронної мережі Кохонена яка підбирає до кожного набору останніх (коду ТВ) можливі методи і засоби вимі-рювання Якщо такі є в базі даних системи їх треба придбати і застосувати якщо є тільки метод вимірювання необхідно розробити спроектувати і вигото-вити засіб що реалізує цей метод якщо й метод не існує ndash необхідна наукова робота по його створенню У будь-якому випадку необхідно виконати імпле-ментацію методів і засобів під конкретні умови технологічних процесів лиття

3 Для реалізації цього методу створена автоматизована людино-машинна система вибору МЗ ЛВ laquoFOUNDMEASraquo (laquofoundry measurementsraquo ndash ливарні ви-мірювання) та її підсистеми laquoMETALMEASraquo для області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo для області якості продукції ЛВ та laquoENVIRMEASraquo для області сфери зовнішнього впливу ЛВ що містить підсистеми вибору такого забезпечення отримання вимірювальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ вибору методу згортки таких відображень до ре-зультату вимірювання а також оцінки якості і конкурентоспроможності новос-творюваних метрологічних систем

4 Для обrsquoєктів ЛВ з метою отримання первинної метрологічної інформації (просторово-часового відображення) від laquoточок вимірюваньraquo прийнятих в робо-ті запропоновані та імплементовані фізичні методи (ємнісний індукційний та

28рентгенографічний) термічні (термопари спектроскопи laquoпряміraquo та інфрачер-воні термометри) гідравлічні (прилади для вимірювання герметичності просо-чування) біологічні (життєздатність флори і фауни) методи отримання зобра-жень та відеорядів (фото- та кінозйомка томографія теплобачення) а також ін-телектуальні методи інтегруючих датчиків і латентних інформаційних інrsquoєкцій

5 Для обrsquoєктів ЛВ з метою згортки первинної метрологічної інформації до результату вимірювання запропоновано згортка за допомогою розрахунку роз-мірностей відображення (топологічної розмірності Мінковського розмірності Хаусдорфа-Безиковича фрактальної розмірності інформаційної розмірності кореляційної розмірності) а також згортка за допомогою стискаючих відобра-жень і згортка в результат еліптичного та параболічного перетворень що до-зволило зводити великий обсяг первинної вимірювальної інформації до одного числа

6 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття мідного неперервного виливка із безкисневої катодної міді лиття в виливниці мідних анодів і лиття під тиском біметалевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірювання тем-ператури поверхні мідної катанки в русі вимірювання мікроструктури безкис-невої міді шляхом еліптичного перетворення її цифрового зображення вимірю-вання електрогальванічних якостей мідних анодів шляхом попиксельної оцінки відповідності кольору фотографії анода еталону який налаштовується за ре-зультатами спектрального аналізу металу виливка вимірювання нерівномірнос-тей у розподілі температури поверхні сталевих вставок перед заливкою алюмі-нієм за допомогою тепловізора а також вимірювання незварюваємості елемен-тів біметалу за допомогою компrsquoютерної обробки фотографій мікрошліфів в зоні зварювання сталі і алюмінію

7 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття в землю герметичних чавунних виливків лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми і лиття в землю ве-ликих сталевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірюван-ня герметичності сірого чавуну шляхом параболічного перетворення відеозйо-мки з місця протікання для експрес-вимірювання та еліптичного перетворення зображення мікрошліфа сірого чавуну для універсального вимірювання запро-понована і сертифікована на підприємстві (одеський завод laquoЦентролитraquo) нова одиниця вимірювання герметичності laquoегraquo Розроблено методи та засоби МЗ ви-мірювання за допомогою запропонованого в роботі інтегрального датчика теп-лової енергії яка поглинається піщано-смоляною формою при її виготовленні а також неруйнівного вимірювання щільності піщаної форми в процесі її вигото-влення за допомогою ємнісного датчика

8 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoENVIRMEASraquo при управлінні технологічними процесами неметалевого і художнього лиття та на-несення художніх покриттів а також при управлінні екологічним станом на-вколишнього середовища технологічними методами Розроблено методи та за-соби МЗ інтелектуального вимірювання параметрів виливків в умовах неповних та (або) нечітких даних а також вимірювання laquoзовнішніхraquo для ЛВ параметрів

29кількості шкідливих речовин повrsquoязаних з технологією лиття в повітрі водой-мах та ґрунті параметрів відновлення навколишнього середовища тощо

9 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного виливка В результаті випробувань встановлено що підсистема laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномір-ність показника якості мідного виливка в межах 16 стренг приблизно на 25

10 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo В результаті випробувань встановлено що використання під-системи laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чистоти міді на рівні не більше ніж 0001 за кожною домішкою

11 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бі-металевих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на згортках фотографій мак-рошліфів зони стику різних металів Встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo в реальному виробництві дало можливість знизити дефек-ти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

12 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в піщані форми В результаті випро-бувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

13 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболо-нкові форми В результаті випробувань встановлено що застосування підсисте-ми laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоспроможність продукції

14 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ в області оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків В результаті виробничих випробувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість де-фектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

15 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролітraquo були проведені випробування підсистеми МЗ в галузі екології ЛВ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою В результаті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прис-корити рекультивацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

7скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo при управ-лінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного ви-ливка із безкисневої катодної міді В результаті випробувань встановлено що підсистема МЗ laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномірність показника якості мідного виливка (структура пористість) в межах 16 стренг на 25

2 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo яка базується на зго-ртках відображень у вигляді спектра отриманого на приладі для спектрального аналізу при управлінні рафінуванням міді В результаті випробувань встанов-лено що використання підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чис-тоти міді у виливках на рівні не більше ніж 0001 з кожної домішки

3 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бімета-левих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на тепловізійному досліджен-ні температури поверхні сталевої вставки перед заливкою алюмінієм і згортках фотографій макрошліфів зони стику різних металів В якості обrsquoєкта випробу-вання використовували технологічний процес лиття біметалевих сталь-алюмінієвих виливків laquoсекція радіатораraquo під тиском в металеві форми Встано-влено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo дало можливість зни-зити дефекти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

4 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo при управлінні техно-логічним процесом лиття в піщані форми з метою підвищення герметичності чавунних виливків для теплообмінного обладнання laquoтруба ребристаraquo В резуль-таті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

5 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболонкові форми виливків laquoблок крісельний електроннийraquo і laquoкорпус пульта управління фіксації дверей в пілот-ську кабіну екіпажуraquo В результаті випробувань встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоздатність авіа-ційної продукції що містить згадані виливки

6 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquoraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків laquoбара-банraquo в піщані форми В результаті виробничих випробувань встановлено що використання розробленої підсистеми МЗ laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість дефектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

7 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою при виготовленні чавунних виливків laquoрешіткаraquo методом лиття в піщано-глинисті форми з біодобавками В результа-ті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo

8дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прискорити рекульти-вацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

Сумарний річний економічний ефект від реалізації розробок на всіх пере-рахованих підприємствах склав близько 200000 грн (у цінах 2013 р)

Запропоновані методи а також алгоритми і програми розроблені для їх-ньої реалізації впроваджені в навчальний процес в Одеському національному політехнічному університеті і використовуються в навчальних дисциплі-нах курсовому проектуванні а також при керівництві аспірантами та диплом-ними роботами магістрів

Особистий внесок здобувача полягає в удосконаленні існуючих і розробці нових теоретичних моделей а також математичних фізичних та технологічних методів вибору і створення систем вимірювань для забезпечення автоматизова-ного управління складними процесами та обладнанням в ливарному виробниц-тві з важковимірюваними параметрами

Дисертантом створено теоретичні основи інтелектуального методу підт-римки прийняття рішення при виборі МЗ для управління підсистемами ЛВ [1] моделі динамічних підсистем ЛВ [2 49 51 70] методи імплементації метроло-гічних рішень в ЛВ [18 22 23] основи метрологічної підтримки управлін-ня технологічними процесами неперервного багатострумкового мідного лиття [3 16 17 19 21 41 ndash 45 47 48 50] моделі виникнення графітових пор в сірих чавунах [7 ndash 10 38 40] засоби складних технічних [26 28 31 52 55 61 62 63] і організаційних [27 54] вимірювань в технологях ЛВ методи неруйнівних ви-мірювань параметрів обrsquoєктів ЛВ [32 57 58 59] методи одержання просторо-во-часових відображень від обrsquoєктів вимірювань та використання таких відо-бражень в якості вимірювань в системах управління [69 71 72] методи вимі-рювання параметрів ливарних матеріалів [6 56 66 67] наприклад за допомо-гою компrsquoютерних томограм [4] і тепловізорів [64] моделі управління екологі-чною безпекою ЛВ та методи вимірювання необхідних параметрів [11 14 15 29 30 33 35 36 46 73] методи інтелектуальної обробки метрологічної інфор-мації при перетворенні нечітких стохастичних даних від обrsquoєкта вимірювання в управлінні литтям неметалевих та художніх виробів [5 12 20 34 37 39 60 65] нечіткі параметри технологічних процесів нанесення покриттів і метроло-гічні методи їх оцінки [13 24 25 53 68]

Автор брав участь у виробничих випробуваннях результатів досліджень на шести підприємствах та оцінці їх техніко-економічної ефективності

Апробація результатів дисертації Матеріали дисертації доповідалися і обговорювалися на IV VII XI XV ХХІ ХХІІ семінарах laquoМоделювання в при-кладних наукових дослідженняхraquo (Одеса 1997 2000 2004 2008 2013 2014) Міжнародних конференціях laquoШляхи підвищення якості та екологічності ливар-них процесівraquo (Одеса 1998 2002) Міжнародній науково-практичній конферен-ції laquoЕкологія річкових басейнівraquo (Володимир 1999) IV VII ndash IX Міжнародних науково-технічних конференціях laquoПідвищення якості і економічності ливарних процесівraquo (Одеса 2000 2003 ndash 2005) IX міжнародній науково-технічній конфе-ренції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo (Запоріжжя 2000) ІІ Міжнародній науково-практичній конференції laquoДинаміка наукових дослі-

9джень ndash 2003raquo (Дніпропетровськ 2003) Науково-технічній конференції laquoНові та нетрадиційні технології в ресурсо- та енергозбереженніraquo (Одеса 2004) 39-й науковій конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інфор-маційні технології та телекомунікаційні мережіraquo (Одеса 2004) Міжнародних науково-практичних конференціях laquoІнформаційні технології і інформаційна безпека в науці техніці та освіті laquoІНФОТЕХ-2011raquo і laquoІНФОТЕХ-2013raquoraquo (Сева-стополь 2011 2013) Міжнародній науково-практичній конференції-виставці laquoЛВ технології матеріали обладнання економіка та екологіяraquo (Київ 2011) X всеукраїнській науково-технічній конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo (Одеса 2011) VIII Міжнародній науково-практичній конференції laquoЛитво ndash 2012raquo (Запоріжжя 2012) ХІІІ Міжнародній науково-технічній конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo (За-поріжжя 2012) Міжнародній науково-технічній конференції laquoАвтоматизація проблеми ідеї рішенняraquo (Севастополь 2012) IV Міжнародній науково-технічній конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo (Ки-їв 2012) Міжнародній науково-практичній конференції laquoЛиття Металур-гія 2013raquo (Запоріжжя 2013) Міжнародній конференції з автоматичного управ-ління присвяченій 100-річчю з дня народження академіка О Р Івахненка laquoАв-томатика ndash 2013raquo (Миколаїв 2013) Міжнародній українсько-японської конфе-ренції з питань науково-промислового співробітництва (Одеса 2013) Міжна-родній науково-технічній конференції молодих вчених аспірантів і студентів laquoСучасні технології проектування керуючих і мехатронних системraquo (Севасто-поль 2013) а також на розширеному засіданні наукового семінару кафедри ме-талорізальних верстатів метрології та сертифікації Одеського національного політехнічного університету (Одеса 2015)

Публікації Результати дисертації викладені в 73 наукових публікаціях у тому числі 28 статтях у журналах зі спеціального переліку МОН України (з них 1 ndash у міжнародному виданні 6 входять до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus Worldcat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY) 4 ndash у збірниках наукових робіт які не входять до спе-ціального переліку МОН України а також 41 ndash в матеріалах конференцій і се-мінарів

Структура дисертації Дисертація складається із вступу пrsquoяти розділів трьох додатків Загальний обrsquoєм дисертації ndash 430 стор з них додатків ndash 101 стор Дисертація містить 121 рисунок 37 таблиць та посилання на 387 нау-кових джерел

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступi наведена загальна характеристика роботи яка підкреслює її акту-

альність відповідність державним науковим програмам чинним вимогам нау-кову новизну та практичне значення визначені обrsquoєкт та предмет дослідження сформульовані його мета та задачі

У першому розділі проаналізовано методи та засоби МЗ управління склад-ними технологічними процесами лиття зокрема особливості МЗ управління

10складними процесами ЛВ специфіку параметрів областей ЛВ як обrsquoєктів вимірювання а також проблеми вибо-ру та імплементації МЗ для окремих галузей ЛВ

Аналіз структури найбільш розпо-всюджених способів лиття дозволяє виділити області застосування МЗ в ЛВ та головні цілі управління проце-сами в межах цих областей які потре-бують постійного моніторингу а от-же і постійного вимірювання їхніх параметрів (рис 1)

До цих областей віднесені ndash вимірювання у виливку мета ndash

отримання якісного металу і в підсум-ку придатного виливка приклади неперервне лиття мідних злитків лит-тя в кокіль мідних анодів лиття біметалевих виливків тощо

ndash вимірювання у ливарній формі мета ndash отримання якісного та недорогого виливка приклади лиття в піщані форми сталевих та чавунних виливків лиття в оболонкові форми алюмінієвих виливків тощо

ndash вимірювання у сфері зовнішнього впливу ЛВ мета ndash забезпечення якості життя заснованої на естетиці промислового та художнього литва та екологічній безпеці ЛВ приклади неметалеве та художнє лиття художні нанопокриття на виливках а також екологія навколишніх для ЛВ атмосфери біосфери та грунту

У другому розділі представлена система laquoFOUNDMEASraquo створення та ім-плементації МЗ АСУ ЛВ З точки зору МЗ серед різних характеристик ливар-них процесів найбільший інтерес представляють такі їхні параметри які необ-хідні та достатні для вирішення завдань управління і які можуть бути отримані в результаті вимірювання ЛВ з погляду МЗ АСУ являє собою поле екстрема-льних станів матеріалів і обладнання з трудновимірюваними параметрами тому перший етап створення МЗ ndash вибір МЗ для конкретних параметрів ЛВ ndash є вкрай складною задачею для її laquoручногоraquo розвrsquoязання

В роботі кожний вибір МЗ для конкретних параметрів ЛВ починається з аналізу технологічної схеми процесу лиття яка отримується із технічного за-вдання на розробку МЗ Далі в системі laquoFOUNDMEASraquo будуються структурні схеми АСУ відповідними технологіями (приклад на рис 2) які визначають пе-релік та метрологічний зміст таких точок

Чим точніше будуть охарактеризовані ТВ тим точніше виявляться резуль-тати останніх і відповідно вище ефективність АСУ і якість виливків

Далі в роботі виконано окрему класифікацію головних атрибутів ЛВ вра-ховуваних при виборі МЗ

Рівень складності ЛВ був класифікований за такими ознаками ndash з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути інтерпретований як

Область ІІІ Вимірювання у сфері дії ЛВ

Область ІІ Вимірювання в формі

Комплексна область Вимірювання у виливку

та сфері дії ЛВ

Покращення

екології

Підвищ

ення естетичності

Підвищення

якості

Зниження

собівартості Область І Вимірю-вання у виливку

Рисунок 1 ndash Області застосування МЗ

в ливарному виробництві та цілі управління

11складний шляхом нарощування кількості параметрів що врахо-вуються при побудові моделю-ючого відображення за раху-нок більш глибокої дискретиза-ції обrsquoєкта на підрівні та еле-менти

ndash з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений на мікро макро або мета рівнях в залежності від мети і завдань вимірювань для автоматизованого управ-ління

ndash будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений у вигляді пристрою спо-собу або речовини в залежності від виду функціонального призначення МЗ ли-варної технології

Проблеми МЗ ЛВ які випливають з його технологічних особливостей були класифіковані за такими ознаками

ndash мета вимірювань попередній експеримент поточна діагностика безпо-середньо управління

ndash етап (період) технологічного процесу на якому проводиться вимірюван-ня вхідні параметри проміжні параметри вихідні параметри

Метрологічні характеристики процесів керованих в ЛВ були класифіко-вані за такими ознаками

ndash швидкоплинні процеси ndash проблемні з точки зору on-line вимірювання їх-ніх параметрів для цілей управління

ndash високоінтенсивні процеси ndash проблемні з точки зору величини діапазонів вимірювань їхніх параметрів

ndash багатопараметричні процеси ndash проблемні з точки зору ефективного ви-користання усіх виміряних параметрів в системі управління

ndash багатоекстремальні процеси ndash проблемні з точки зору кількості та якості вимірювань що забезпечують необхідну і достаточну інформацію для задач ба-гатоекстремальної оптимізації

ndash багатокритеріальні процеси ndash проблемні з точки зору кількості та якості вимірювань які забезпечують необхідну і достаточну інформацію для задач ба-гатокритеріальної оптимізації

ndash процеси які самоорганізуються ndash проблемні з точки зору вимірювання внутрішніх динамічних характеристик

Проблеми МЗ ЛВ які випливають з його метрологічних особливостей були класифіковані за такими ознаками

ndash за методами отримання первинної вимірювальної інформації методи із запізнюванням (великі виливки остигають у формі тривалий час) руйнівні ме-тоди (форму або виливок при вимірюванні доводиться розрізати) непрямі ме-тоди (наприклад вимірювання температури поверхні по оцінюваній laquoна окоraquo

Хімічний склад

катоду

Хімічний склад

розплаву

Технологічний процес лиття у виливниці мідних анодів

Розрахунок управляючих

впливів

Хімічний склад анода

Фото поверхні анода

Електрол

із

Рисунок 2 ndash Приклад структурної схеми АСУ технологічним процесом лиття у виливниці

мідних анодів із зазначенням точок вимірювань

12швидкості переміщення по ній крапель рідини) небезпечні для життя методи (високі температури вибухонебезпечність високочастотні магнітні поля)

ndash по вигляду первинної вимірювальної інформації багатовимірність (вели-кий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного виміру) не-стабільність (наприклад від виливка до виливка)

ndash за методами обробки вимірювальної інформації експертні оцінки (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікація за еталоном laquoручнийraquo підрахунок

ndash за метрологічними характеристикам результатів вимірювань відсутність on-line доступу точність чутливість робастність результату (вплив на резуль-тат дослідження різного роду статистичних викидів)

За кожним класом в кожному з перерахованих атрибутів в базі даних за-кріплені цифрові коди які при обrsquoєднанні в результаті комплексного аналізу того або іншого техпроцесу ЛВ та мети і форми його метрологічного монітори-нгу перетворюються на кодове слово ndash число за допомогою якого нейронна мережа системи laquoFOUNDMEASraquo пропонує в якості підтримки прийняття рі-шення найкращі методи та засоби вимірювань а також можливі напрямки їх-нього впровадження в ЛВ

Формою представлення таких пропозицій є методи отримання і згортки просторово-часових відображень одержуваних від ТВ які обрані нейронною мережею Кохонена із тих що є в базі даних системи Якщо в базі даних не зна-ходиться прийнятного метода або засобів то система сповіщає про це користу-вача який повинен надалі розробляти нові методи та засоби під конкретну ТВ та вимоги до неї

Методи отримання і згортки просторово-часових відображень одер-жуваних від ТВ Відкритий перелік методів отримання просторово-часових ві-дображень одержуваних від ТВ в обrsquoєкті вимірювання ndash це перш за все фізи-чні методи томографії морфологічної чутливості ємнісний вбудованих дат-чиків а також інтелектуальні методи генетичного алгоритму інтелектуального моніторингу інтелектуальних інrsquoєкцій та інші Відкритий перелік методів згор-тки просторово-часових відображень ndash це згортка за допомогою розрахунку ро-змірності відображення згортка за допомогою стискуючих відображень а та-кож згортка в результат еліптичного або параболічного перетворень

В автоматизованій людино-машинній системі laquoFOUNDMEASraquo передбаче-на також підсистема імплементації вибраного методу вимірювань тобто про-грамної і апаратної реалізації вибраного методу в заданій технології Мета ndash за-безпечення якості та конкурентоспроможності МЗ

Загальна схема системи laquoFOUNDMEASraquo вибору МЗ технологічних проце-сів лиття представлена на рис 3

У третьому розділі описана підсистема метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в галузі управління властивостями виливка

31 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом непере-рвного лиття мідної катанки У цьому процесі виливок виходить в одну тех-нологічну операцію при витягуванні стренги з розплаву через систему laquoграфі-товий кристалізатор ndash первинний охолоджувач ndash вторинний охолоджувачraquo ви-тягуючої машині неперервного лиття (рис 4)

13В результаті аналізу технологічного процесу неперервного лиття мідної ка-

танки визначені ТВ на структурній схемі АСУ (рис 5) і сформульований laquoКом-плекс вимог до МЗ АСУraquo обробка якого з допомогою нейронної мережі Кохо-нена дозволила поставити завдання створення МЗ

ndash розробити нове МЗ для вимірювання температури поверхні стренг ndash розробити нове МЗ для оцінки мікроструктури мідного сплаву яке під-

ходить для вбудовування в АСУ

Точка вимірювання 2 Відображення ndash фотографія

мікрошліфа Обробка ndash програма розрахунку

середнього розміру зерна

1 ПОЧАТКОВІ ДАНІ схема технологічного процесу вимоги до виливка

2 АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ

Результат 1 перелік вимірюваних параметрів

Результат 2 схема управління технологічним процесом з laquoточками вимірюваньraquo

3 КОДУВАННЯ Результати метрологічні коди

laquoточок вимірюваньraquo

Код точки 1 2 1 135 1 1 2

Код точки 2 2 1 135 1 1 2

4 ВИБІР МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ (ДЛЯ ТОЧОК 1 І 2) Результат 1 Метод отримання відображення

Результат 2 Метод обробки проміжної інформації (відображення)

Результат 3 Спосіб імплементації методів відображення та обробки

ОСНОВНІ ЕТАПИ

КЛАСИФІКАЦІЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ОБrsquoЄКТА

ВИМІРЮВАННЯ

По обrsquoєкту

По процесу

По вимірюванню

ПІДГОТОВЧІ ЕТАПИ

КЛАСИФІКАЦІЯ МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

НАВЧАННЯ НЕЙРОННОЇ МЕРЕЖІ КОХОНЕНА

Точка вимірювання 1 Відображення ndash від екрану тепловізора Обробка ndash

параболічне перетворення

ПРИКЛАД ПРОПОНОВАНОГО РІШЕННЯ

НАВЧЕНА НЕЙРОННАМЕРЕЖА КОХОНЕНА

Слой Кохонена

bull bull

Распределительный слой

laquoМертвыйraquo нейрон

Диагноз 1 Диагноз К Метод для 1 точки Метод для 2 точки

Мертвий нейрон

Шар Кохонена

Розподільчий шар

Рисунок 3 ndash Загальна схема системи вибору та імплементації

МЗ laquoFOUNDMEASraquo для технологічних процесів лиття

14Переливний жолоб від плавильної печі

Раздаточная печь

Індуктор

Перегородка

Вісь Х ливарної машини (перед площиною розріза)

Вісь Y ливарноїмашини

Кристалізатор із охолоджувателем

Стренга катанки

До витягаючого пристрою

y16 y15 y14 y13 y12 y11 y10

y9

x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8

Покривний флюс

Канал

asymp

Температура

поверхні стренг

Мікрострук-тура металу

Технологічний процес

неперервного лиття мідної

катанки

Регулятор витрати води

Режим витягування

Температура розплава

Розрахунок управляючих

впливів

Рисунок 4 ndash Конструктивна схема багатострумкової установки для

лиття мідної катанки

Рисунок 5 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом неперервного

лиття мідної катанки (для одного струмка)

Вимірювання температури поверхні стренг за допомогою паразитної термо-пари Для вимірювання температури по-верхні яка рухається із відносно великою швидкістю стренги була розроблена (Зонд для вимірювання температури поверхні тіла ГО Оборський БА Моргун ЮБ Моргун ІВ Прокопович ndash Патент Укра-їни на корисну модель Заявка u201506612 пріоритет від 060715) па-разитна термопара без спаю коли laquoпара-зитraquo не здійснює впливу на показники прибору в цілому (рис 6) Оскільки тер-

мопарні дроти не спаяні між собою як у звичайної термопари на місці їхнього контакту зі стренгою утворюються дві laquoпаразитніraquo термопари хромельстренга і стренгаалюмель

Якщо припустити що температури стренги в точках контактів практично рівні обидві паразитні термопари компенсують ЕРС повrsquoязані зі стренгою і можуть вимірюватися як одна при цьому контакт таких laquoокремихraquo термопар зі

стренгою значно кращій ніж у спаю термопари хромельалюмель зі стренгою

Недоліки існуючого масивного зон-да полягають в тому що конструкція чу-тливого елемента має істотну інерцій-ність за температурою та паразитне ви-промінювання тепла в навколишнє сере-довище

В пропонованому зонді (рис 7) зниження похибки вимірювання досяга-ється тим що в зонді присутні термоеле-ктроди 1 і 2 виконані у вигляді компен-

V=3

03

5 м

с

Термоелектрод А

Термоелектрод В

Пружне притискування

empty 816

Рисунок 6 ndash Схема laquoпаразитноїraquo термопари

Рисунок 7 ndash Температурний зонд

для пропонуємого методу вимірювання температури

рухомих поверхонь

15саційних спіралей Ці термоелектроди створюють термопару закріплену в ізо-льованому сердечнику 3 в стакані 4 Виводи 6 7 закріплені в кришці 5 Робочий кінець термопари 8 не має спаю а термоелектроди вільно контактують з повер-хнею тіла температура якого вимірюється

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідної катанки в ПуАТ laquoОде-ський завод laquoОдескабельraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

32 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад розплаву а на проміжному виході ndash хімічний склад анода а також фотог-рафії його поверхні до і після електролізу Остаточний вихід технологічного процесу ndash хімічний склад мідного катода (мета управління)

На структурній схемі АСУ (рис 2) виділені laquoточки вимірюваньraquo ndash ті реа-льні laquoфізичніraquo місця на устаткуванні що здійснює техпроцес або на предмет праці (в даному випадку це мідний анод ndash проміжний результат загального ли-варно-гальванічного технологічного процесу отримання чистої катодної міді) За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управ-ління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розроблення МЗ для АСУ тех-нологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

ndash МЗ для визначення хімічного складу мідного сплаву методом спектраль-ного аналізу

ndash МЗ для оцінки відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода

Метод вимірювання хімічного складу анода Хімічний склад мідного анода вимірювали laquoстандартнимraquo методом спектрального аналізу

Метод вимірювання відносної площі дефектів Під час виготовлення анода на його поверхні можуть формуватися ділянки які не беруть участь в електро-лізі при подальшому виготовленні катода (laquoбитіraquo ділянки) із-за наявності на поверхні непровідних матеріалів попадання на поверхню анода фарби від по-верхні виливниці утворення оксидів тощо Раніше відносну площу laquoбитихraquo ді-лянок анодів визначали візуально порівнюючи безпосередньо поверхню анода з таблицями балів наявності перерахованих дефектів Недоліки такого визна-чення очевидні низька точність через похибки дискретизації всіх можливих ва-ріантів поверхні на бали а також низька точність і субrsquoєктивізм при віднесенні тієї чи іншої laquoспоглядаємоїraquo поверхні до того чи іншого балу

Пропонований метод позбавлений цих недоліків оскільки вимірювання здійснюється автоматично з неперервним виходом Вимірювання відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода в пропонованому методі здійснюється шляхом компrsquoютерної обробки кольорової цифрової фотографії поверхні Експериментально в загальній зоні RGB-розкладання виділяється де-яка зона відповідна бездефектній поверхні ndash деякий laquoпаралелепіпед якостіraquo попадання в який свідчить про те що на поверхні анода в точці що відповідає даному пікселю дефектів немає Далі RGB-розкладання кожного пікселя що міститься у вихідних даних піддається компrsquoютерній обробці результат якої ndash одне число Fвідн і є результатом вимірювання

16Діапазон вимірювань пропонованого методу становить від 0 до 100 laquoби-

тоїraquo поверхні Діапазон показань пропонованого методу становить 0 ndash 1 за шкалою якості

поверхні анода Похибка методу Запропонований метод вимірювання відноситься до не-

прямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта ви-мірювань до його результатів Це призводить до можливого накопичення похи-бки вимірювання на кожному етапі перетворень Встановлено що сумарна мак-симально можлива похибка цілком допустима в машинобудуванні виробництві Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання дефектів повер-хні мідного аноду для прототипу і пропонованого методу наведено в табл 1

Таблиця 1 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобів вимірювання дефектів поверхні мідного литого аноду Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонуємий метод поріг чутливості 710 plusmn пікс 1 пікс діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 до IJ пікс 0 до IJ пікс

похибка plusmn 10 plusmn 35 Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідних анодів на металургій-

ному підприємстві laquoПанком-Юнraquo із позитивним техніко-економічним ефектом 33 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття

під тиском біметалевих виливків Структурна схема АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків наведена на рис 8

Технологічний процес лиття біметалевого

виливка (до заливки алюмінію)

Температура заливки

Розрахунок управляючого

впливу

Фотографіямакрошліфа Режим

нагріву вставки

Температура поверхні вставки

Технологічний процес лиття

(заливка и охолодження біметалевого виливка)

Рисунок 8 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом

лиття під тиском біметалевих виливків

На вході засобів вимірювань в пропонованому методі знаходиться склад-ний електромагнітний потік випромінюваний від поверхні тіла що нагріваєть-ся і описуваний великою кількістю змінних На виході методу ndash єдине число За допомогою нейронної мережі Кохонена а також із врахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розробки МЗ для АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків

17ndash МЗ для вимірювання параметрів термічного стану (інтегральної темпера-

тури поверхні) сталевої вставки перед заливанням її алюмінієм ndash МЗ для оцінки зварюваності біметалевої виливка у місці зrsquoєднання сталі і

алюмінію Вимірювання температури поверхні сталевих вставок за допомогою теп-

ловізора Для первинної обробки інфрачервоного випромінювання не підходять звичайні відеокамери тому у даному випадку необхідний тепловізор В резуль-таті виходить кольорове цифрове зображення підігрітої вставки приклад якого наведено на рис 9

Рисунок 9 ndash Зображення підігрітої вставки отримане за допомогою тепловізора

Мінімальна вимірювана зміна інтенсивності випромінювання Експериме-нтально встановлено що метод розпізнає різні випромінювання що відрізня-ються середньою температурою відповідного пікселя в 001 К

Мінімальний вимірюваний поріг зрушення теплової картини без зміни ін-тенсивності Експериментально встановлено що метод розпізнає різні випро-мінювання що відрізняються в просторі на 1 піксель на матриці тепловізора що відповідає 007 К

Запропонований метод відноситься до непрямих з великою кількістю пере-творень вимірюваної величини від обrsquoєкта вимірювань до його результатів Це призводить до накопичення похибки на кожному етапі перетворень Але сума-рна максимально можлива помилка допустима (до 10 ) в цій сфері ливарного виробництва

Порівняння метрологічних характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для прототипу і запропонованого методу наведено в табл 2

Таблиця 2 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки

Характеристика Прототип (вимірювання температури в одній точці)

Пропонований метод (вимірювання інтегральної

температури) чутливість 10 plusmn 1 degС 1 plusmn 05 degС

поріг чутливості ndash по температурі 5 degС 11 degС ndash по часу 15 с 05 с діапазон показань 50 ndash 500 degС 50 ndash 500 degС

діапазон вимірювань 50 ndash 200 degС 50 ndash 200 degС

похибка plusmn 20 plusmn 8

18У пропонованому методі первинна метрологічна інформація одержувана

від тепловізора у вигляді плоского зображення піддається еліптичному перет-воренню яке зводить значення інтенсивностей кожного пікселя зображення до одного числа такий результат дозволяє оцінити рівномірність нагрівання пове-рхні

Метрологічна оцінка незварюваності компонентів біметалевого виливка Якщо з якихось причин елементи біметалу не зварюються між собою на їх ме-жі на макрошліфі поперечного розрізу чітко спостерігаються щілиноподіб-ні чорні ділянки (рис 10)

Незварюваністьсталі та алюмінію

Алюміній

Сталь

α1

Зони незварювання

α2

а б

Рисунок 10 ndash Зони незварювання на макрошліфі розрізу біметалевого виливка (а) та схема до оцінки незварювання (б)

В існуючому способі оцінку незварюваності проводили візуально за

субrsquoєктивною оцінкою довжині щілиноподібних чорних ділянок Така оцінка не відрізняється ані точністю ані чутливістю і погано вбудовується в АСУ литтям біметалевих виливків Натомість із зображення такого шліфа ступінь незварю-ваності може бути виміряна кількісно Для цього пропонується метод згідно з яким круглий слід поверхні дотику після оцифровки і обробки в циліндричних координатах перетворюється на набір кутів α1 α2 α3 на кожен з яких спира-ється відповідна пошкоджена ділянка (рис 10) В подальшому ступінь незва-рюваності Ѕн розраховується за формулою

1 2н

2

S α + α +=

π (1)

Мінімальна вимірювана зміна незварюваності Експериментально встанов-лено що метод розпізнає різні сумарні кути незварюваності що відрізняються різницею в 002 рад

Точність засобу вимірювань Запропонований метод вимірювання відно-ситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта до його результатів Сумарна максимально можлива помилка (до 10 ) цілком допустима в цій сфері ливарного виробництва Порівняння метрологіч-них характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для про-тотипу і запропонованого методу наведено в табл 3

19Таблиця 3 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонований метод

чутливість 1 plusmn 009 1 plusmn 003 поріг чутливості 03 ndash 05 рад 001 ndash 003 рад діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 ndash 1 0 ndash 1 похибка plusmn 8 plusmn 06

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям біметалевих виливків в ДП

laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo із позитивним тех-ніко-економічним ефектом

У четвертому розділі представлена підсистема МЗ laquoCASTMEASraquo в обла-сті управління ливарною формою

41 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття в землю чавунних виливків На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад лігатури та її кількість а також інтенсивність пові-тряного охолодження форми після заливки а на виході ndash герметичність вилив-ків та їхня мікроструктура

Відповідна цьому струк-турна схема АСУ технологі-чним процесом лиття чавун-них виливків наведена на рис 11

В результаті аналізу тех-нологічного процесу сфор-мульована задача розробки нового МЗ для АСУ техноло-гічним процесом лиття в пі-щані форми чавунних вилив-ків з підвищеною герме-тичністю

ndash МЗ для вимірювання герметичності металу виливка ndash МЗ для оцінки мікроструктури чавуну виливка яка підходить для вбудо-

ви в АСУ (див вище) МЗ для вимірювання герметичності металу виливка Герметичність ndash це

опір матеріалу проникненню В даний час існує декілька методик по визначен-ню герметичності чавунів В одній з них крізь чавунну пластину у вакуумний простір пропускають водень вимірюючи при цьому зміну тиску Недоліком цього методу є те що форма зразка є двоякоувігнутим диском під впливом ви-сокого тиску в робочій частині зразка виникають напруження стискування які різко спотворюють реальну герметичність чавуну Інша методика дослідження герметичності сірого чавуну заснована на продавлюванні крізь зразок рідини В якості рідини для випробувань використовують керосин

Основним недоліком цих методів є те що навіть сам факт появлення течі в

Технологічний процес лиття

чавунних виливків у піщану форму

Склад та кількість лігатури

Розрахунок управлінь-ських дій

Герметичність виливка

Інтенсивність обдування форми

Фотографія мікрошліфа

Рисунок 11 ndash Структурна схема АСУ

технологічним процесом лиття чавунних виливків в піщані форми

20ньому визначається візуально Якщо необхідно провести вимірювання то про яку точності може йти мова якщо кількість рідини що просочилася визнача-ється за допомогою гігроскопічного тампона який зважується до і після проти-рання контрольної поверхні Однак і це ndash не основний недолік Мова йде про вимірювання часу У небезпечних і особливо відповідальних випадках напри-клад просочування радіоактивних рідин саме час вимірювання може зіграти фатальну роль в управлінні системою в цілому а в цьому методі-прототипі він вочевидь високий

У пропонованому методі вимірювання ці недоліки усунені Метод фактич-но являє собою два різних варіанти які обrsquoєднує єдина нова одиниця герметич-ності laquoегraquo (Стандарт підприємства laquoОдеський ливарний завод laquoЦентролітraquo СТ ОЛЗ 030369 ndash 1997) Фізичний сенс laquoегraquo заснований на законі просочуван-ня Дарсі У кожному з двох варіантів методу одиниця герметичності ег вимірю-ється і розраховується по-різному

Перший варіант експрес-метод вимірювання герметичності У ньому на відміну від методу-прототипу поява перших ознак течі вловлюється не візуа-льно а цифровим приладом (відеокамерою) далі вимірювальний сигнал надхо-дить у компrsquoютер на параболічне перетворення яке як відомо змінює колір кожного пікселя зображення з чорного на білий якщо в місці зображення від-повідному цьому пікселю за спостережуваний проміжок часу відбулося хоча б найменша зміна яскравості (наприклад в результаті появи просочування рідини крізь метал) Деяке ускладнення засобів вимірювання (відеокамера компrsquoютер) порівняно з прототипом з лишком компенсується при використанні методу у відповідальних випадках

Оскільки у випадку вимірювання герметичності методом протікання вели-ке значення має не тільки точність такого виміру але і час який витрачається на нього провели дослідження впливу порогу чутливості методу встановлено-го користувачем на час визначення наявності течі Збільшення порогу чутливо призводить до монотонного зростання часу виявлення течі причому з деякого значення порогу візуальне виявлення виявляється більш швидким ніж за допо-могою методу що встановлює природну межу порога

Таким чином у першому варіанті нового методу вимірювальний сигнал ndash відеопотік від поверхні зразка обробка сигналу ndash параболічне перетворення ві-деопотоку в параметр W формула для визначення герметичності GІ

IP tGWω

=η

[ег] (2)

де Р ndash тиск просочування МПа ω ndash площа просочування м2 W ndash кількість ріди-ни мndash6 t ndash час с η ndash динамічна вrsquoязкість Пас

З виразу (2) випливає що герметичність ndash такий опір матеріалу проникнен-ню рідини що має вrsquoязкість η і знаходиться під тиском Р при якому за час t че-рез майданчик ω проникає W мілілітрів рідини

Один ег ndash це така герметичність при якій за 1 с крізь площу в 1 м2 про-сочується 1 м3 рідини що знаходиться під надлишковим тиском який дорі-внює 1 Па при вrsquoязкості 1 Пас

21Питому герметичність визначали як відношення герметичності GІ до квад-

рату товщини зразка δ Діапазон вимірювань для визначення факту протікання від 0 (протікання

немає) до 1 (протікання є) для вимірювання герметичності виливка від 0 до 100 eг

Похибка методу Метод вимірювання відноситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини Розрахункова сумарна мак-симально можлива похибка (до 5 ) цілком припустима у технічних вимірюван-нях Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання герметично-сти для кращого з відомих і запропонованого експрес-методу наведене в табл 4

Таблиця 4 ndash Порівняльні метрологічні характеристики методів вимірювання герметичності

Характеристика Прототип Пропонований метод

Факт протікання Герметичність Факт

протікання Герметичність

чутливість ndash 5 plusmn 1 г ndash 1 plusmn 001 eг діапазон

вимірювання 0 ndash 1 0 ndash 20 г 0 ndash 1 от 0 до 100 eг

похибка plusmn 114 plusmn 91 plusmn 25 plusmn 25 Другий варіант універсальний метод вимірювання герметичності В цьо-

му варіанті вимірювальний сигнал ndash зображення мікрошліфа зразка обробка вимірювального сигналу ndash еліптичне перетворення зображення формула для визначення герметичності GІІ

II р звгр

8G K K Ll amπ

= [ег] (3)

где Kр ndash розмірний коефіцієнт Kзв ndash коефіцієнт звивистості включень a lгр m ndash параметри які отримуються в результаті елиптичного перетворення зображен-ня мікрошліфа

Цей варіант методу є універсальним оскільки для його реалізації не потрі-бне спеціальне обладнання для laquoпродавлюванняraquo зразків Він незамінний в тих випадках коли постійний моніторинг мікроструктури сірого чавуну виливків є найважливішою умовою забезпечення мінімально допустимої герметичності останніх

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям чавунних виливків у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

42 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми Розглянута в цьому розділі АСУ відноситься до комбінованих оскільки в переліку враховуваних параметрів є не тільки технологічні але й організаційні Аналізом технологічної схеми встано-влено що на вході АСУ ndash склад піщано-смоляної формувальної суміші темпе-ратура формоутворюючої оснастки а також стан обслуговуючого персоналу а на виході ndash газопроникність інтегруючого датчика який встановлюється у фо-

22рму та інтелектуального да-тчика вбудованого в орга-нізаційну систему

Відповідна до цього структурна схема АСУ тех-нологічним процесом лиття в оболонкові форми вилив-ків з алюмінієвих сплавів наведена на рис 12 На схемі передбачені дві під-системи виробнича яка управляє параметрами тех-нології і організаційна ndash керуюча персоналом цеху В якості laquoточок вимірю-ваньraquo визначено газопрони-кність інтегруючого датчи-ка стан персоналу і фотог-рафія поверхні виливка

За допомогою нейрон-ної мережі Кохонена а та-кож з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розробили завдання створення МЗ АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в обо-лонкові форми

ndash МЗ для вимірювання інтегральної дії на стан оболонкової форми темпе-ратури та часу

ndash МЗ для оцінки організаційного стану персоналу ливарного цеху ndash МЗ для оцінки якості виливків по зовнішньому вигляду їх поверхні Метод вимірювання кількості поглиненого тепла за допомогою інтегру-

ючих датчиків При аналізі процесів що відбуваються в системі laquoвиливок ndash формаraquo час є найважливішим фактором Наприклад мало нагріти деякий обrsquoєкт до температури фізичного або хімічного перетворення необхідно при цій температурі витримати цей обrsquoєкт для завершення перетворення Це озна-чає що мало мати інформацію про максимальному температуру якої досягав обrsquoєкт необхідно також знати скільки часу тривав такий стан тобто вміти ви-мірювати деяку інтегральну характеристику температури у часі тобто фактич-но вимірювати енергію отриману обrsquoєктом в процесі нагрівання

Прототипу такого методу вимірювання в МЗ ЛВ не існує У роботі запро-поновано новий інтегральний метод вимірювання такої енергії Це дало змогу запропонувати засоби вимірювання у вигляді інтегральних датчиків минулого термічного стану перетворення чутливих елементів яких дозволяє після заве-ршення процесу судити про термічні умови в яких перебував елемент Завдяки цьому проміжні показники (температура форми і час протягом якого вона впливала) виводяться до списку вихідних показників що в свою чергу дозво-ляє відмовитися від важкої ідеї що вимірювати в формі в процесі охолодження

Виробничапідсистема

Організаційнапідсистема

Стан обслуговую-

чого персоналу

Від інтегруючого датчика

Технологічний процес лиття алюмінієвих виливків

в оболонкові форми

Склад формувальної

суміші

Розрахунок управлін-ський дій

Від інтелектуального датчика

Температура оснастки

Фотографія поверхні виливка

Розрахунок управлін-ський дій

Рисунок 12 ndash Структурна схема комбінованої АСУ технологічним процесом лиття виливків з алюмінієвих сплавів в оболонкові форми

23відливка В якості чутливого елемента засобу вимірювання в роботі служив стовпчик піщано-смоляних сумішей або стовпчик порошку легкоплавкого скла Порошки знаходяться в спеціа-льному оснащенні ndash датчику що до-зволяє з одного боку нагрівати стовп-чик усередині досліджуваного обrsquoєкта а з іншого ndash прикладати до нього механічне зусилля (рис 13)

При надходженні тепла з боку поверхні А (рис 13) стовпчик порош-ку односторонньо нагрівається при цьому його фізико-хімічний стан змі-нюється не одночасно а по мірі про-грівання від металевого дна приладу

Відомо що при торцевому нагріванні і стисканні стовпа піщано-смоляних сумішей можливе утворення двох шарів різної щільності результат ланцюж-ка фізико-хімічних процесів вихідного стиснення laquoсухоїraquo суміші і laquoпластично-гоraquo стиснення суміші в якій звrsquoязуюче ndash новолачна смола ndash знаходиться в розмrsquoякшеному від нагрівання стані Подальший нагрів за рахунок поліконден-сації смоли фіксує ці стани чутливого елемента У підсумку газопроникність елемента Г служить деякою інтегральною функцією температури і часу нагрі-вання чутливого елемента

0

Г ( )к

f T dτ⎛ ⎞

= τ τ⎜ ⎟⎝ ⎠int (4)

де τ ndash час закінчення спостерігання с Т ndash температура в контрольній точці К Метрологічна оцінка (вимірювання) якості поверхневого шару По-

поверховий шар готових виливків оцінювали в балах за двома факторами ная-вності пригару та раковин за 5-бальною шкалою для кожного фактора

Розроблене МЗ впроваджено в ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут телевізійної технікиraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

43 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття крупних сталевих виливків

Як випливає з технологічної схеми процесу лиття великих сталевих вилив-ків на вході знаходиться склад формувальної суміші і температура заливання сталі а на виході ndash фотографія поверхні виливка що свідчить про наявність і кількість пригару Крім того на проміжному етапі при формоутворенні здійс-нюється вимірювання щільності форми яке виконується неруйнівним ємнісним методом Відповідна структурна схема АСУ технологічним процесом лиття сталевих виливків в піщані форми наведена на рис 14

В результаті аналізу технологічного процесу лиття великих сталевих вили-вків за допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розроблено завдання створення нового МЗ

Oslash20

60

А

2 1 3 4 5 6 Рисунок 13 ndash Схема датчика кількості

поглиненого піщаною ливарною формою тепла 1 ndash керамічний стакан 2 ndash металеве (мідне) дно 3 ndash стовпчик

порошку чутливого елемента 4 ndash пористий металокерамічний поршень 5 ndash пружина 6 ndash упор

24ndash МЗ для вимірю-

вання щільності піщаної ливарної форми

ndash МЗ для вимірю-вання зовнішнього ви-гляду виливка яке під-ходить для вбудови в АСУ

Ємнісний метод неруйнівного вимірю-вання щільності піщаної форми Систематичний моніторинг щільності ливарних форм в цілому або окремих її ділянок ускладнений через від-сутність ефективних методів такого контролю без руйнування форми Дійсно від співвідношення густин різних ділянок форми багато в чому залежить інтен-сивність процесів тепломасообміну у останньої а отже і якості виливків На жаль коли форма виготовлена неможливо без її руйнування виміряти щільність її фрагментів що різко обмежує можливості постійного моніторингу форм на ливарному конвеєрі

Метод запропонований в даній роботі полягає у безпосередньому вимі-рюванні електричної ємності конденсатора обкладки якого є складовою части-ною оснастки в якій форма отримана Такий підхід дозволяє забезпечити стабі-льні геометричні параметри конденсатора і високу точність вимірювань

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям сталевих виливків в ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПрогресraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

У пrsquoятому розділі представлена підсистема МЗ laquoENVIRMEASraquo в області управління сферою впливу ливарного виробництва

Під сферою впливу в роботі розуміли процеси які безпосередньо не вхо-дять в даний конкретний спосіб лиття (внутрішня сфера) але тим не менш суттєво впливають на якість життя людини (зовнішня сфера) Сюди можна від-нести проблеми екології ndash якості навколишнього середовища людини ергоно-міки ndash особливостей та можливостей функціонування людини в системах лю-дина річ середа естетики ndash різного роду творів мистецтва декоративних пок-риттів тощо (велика частка творів мистецтва виконана литтям) та ін

51 Метрологічне забезпечення АСУ сферою впливу ливарного вироб-ництва Екосистема відвалів ЛВ є самовідтворюваною але відновні процеси протікають в ній повільно Це пояснюється низькою біологічною активністю відпрацьованих формувальних і стрижневих сумішей Якщо цю властивість на-дати сумішам до вивезення у відвал ще на стадії виробничого циклу то процес відновлення їх у природі можна значно прискорити З цією метою у формува-льну суміш вводили насіння різних рослин При цьому насіння не тільки сприя-

Технологічний процес виготовлення крупних сталевих виливків

Щільність форми

Техноло-гічний процес виготов-лення піщаної форми

Температура заливання

Розрахунокуправля-ючих дій

Фотографія поверхні

Склад форм суміші

Зали-вання форми рідкою сталлю

Рисунок 14 ndash Структурна схема АСУ технологічним

процесом лиття крупних сталевих виливків

25ли формуванню біологічної активності сумішей але й виступали в ролі добав-ки що підвищує податливість ливарної форми Оскільки при цьому вдається також розвrsquoязувати завдання підвищення якості виливків маємо комбіновану область АСУ ЛВ і відповідне цьому МЗ

На вході системи комбінованої АСУ ndash склад формувальної суміші із біодо-бавками конструкція ливарної форми і температура заливки металу а на вихо-ді ndash фотографії поверхні виливка і відвалів ливарних цехів томограма ливарної форми а також біологічні властивості води і насіння які побували в ливарній формі (рис 15)

ЕКОЛОГІЯ ОТОЧУЮЧОГО СЕРЕДОВИЩА

Результат елиптичного перетворення

Концентрація небезпечних компонентів

Питома площа відтворених ділянок

Результат параболічного перетворення

Склад формувальної

суміші

Розрахунокуправля-ючіх дій

Аерофотозrsquoйом-ка відвалів

Температура заливання чувуну Томограма

форми

Схожість насінняпісля вибивки

Біоаналіз фільтр вод

Фото поверхнівиливка

ЛИВАРНИЙЦЕХ

браку по горячих тріщинах

Товщина робочого

шару форми

Рисунок 15 ndash Структурна схема комбінованої АСУ

Для визначення зон ливарної форми в яких насіння виживуть або вигорять

після заливання рідкого металу розглянули розподіл температури в перерізі сирої піщано-глинистої ливарної форми

За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань було поставлено та розвrsquoязано завдання розро-бки нового метрологічного забезпечення для комбінованої АСУ

ndash МЗ для вимірювання якості поверхні виливка з його фотографії ndash МЗ для вимірювання параметрів фільтраційних вод в зоні відвалів ЛВ ndash МЗ для лабораторного вимірювання схожості насіння у ґрунті після ви-

бивки ливарної форми ndash МЗ для аерофото та відео зйомки поверхонь ливарних відвалів та вимі-

рювання параметрами покриття їх сходами насіння ndash МЗ для вимірювання структури матеріалу форми з біодобавками Останню задачу вирішували шляхом розробки методів неруйнівного вимі-

рювання які включають компrsquoютерну томографію середовища і подальшу об-робку її результатів шляхом розрахунку хаусдорфовської розмірності тобто зведення томографічного зображення до одного числа

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ якістю чавунних виливків та екологією ЛВ у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

2652 Метрологічне забезпечення АСУ естетико-художньою сферою ли-

варного виробництва АСУ процесами неметалевого і художнього лиття а та-кож нанесенням художніх покриттів представлена схемою на рис 16

На вході системи автома-тизованого замкненого управ-ління ndash склади матеріалів що використовуються і параметри технологічних процесів а на виході ndash фотографії поверхонь виливків а також механічні властивості виливків і покрит-тів Особливістю вихідних па-раметрів у цьому випадку є їх laquoнечіткістьraquo неможливість ви-мірювання з заданою точністю з-за неповторюваності худож-ніх виливків їх невідтворюва-ності від виливка до виливка

Це робить метрологічний інформаційний канал в АСУ розмитим стохастичним що вимагає для вирішення основної задачі МЗ ndash поставки в замкнений контур управління даних про поточні значення тих або інших вихідних параметрів ndash інтелектуальних методів обробки неповної і нечіткої інформації Для підтримки МЗ АСУ такими системами в роботі використовували інтелектуальні методи генетичні алгоритми та нейронні мережі

Генетичні алгоритми вирішували завдання прогнозування та оптимізації систем на основі нечітких результатів вимірювань технічної діагностики та компенсації латентних порушень в роботі складних систем багатоцільової оп-тимізації методом комплексного генетичного алгоритму та еволюційної оптимі-зації слабкозвrsquoязаних технічних систем Нейронні мережі призначалися для вбудовування в засоби вимірюваненя для АСУ технологічними процесами лит-тя і після відповідного навчання laquoзаймалисяraquo розпізнаванням прихованих за художньою оболонкою технічних образів необхідних для ефективного пошуку управлінських рішень в області ливарної технології

ВИСНОВКИ

Дисертація містить нові науково обґрунтовані результати проведених здо-

бувачем досліджень які розвrsquoязують наукову проблему розробки та удоскона-лення теоретичних основ і нових універсальних підходів до вибору систем та імплементації МЗ управління складними важкодоступними ливарними систе-мами з важковимірюваними параметрами дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірювань підвищувати якість продукції ЛВ

Художнє

та неметалеве лиття нанесення

покриттів

Матеріали

Розрахунок управляючих дій за

допомогою інтелектуальних інформаційних технологій

Мікрофото поверхні

Параметритехнології Механічні

властивості

Фотографія виливка

Рисунок 16 ndash Схема АСУ процесами неметалевого і художнього лиття

а також нанесенням художніх покриттів

271 Аналізом літературних джерел і виробничих даних встановлено що ли-

варним виробництвом (на сьогоднішній день існують понад сотні принципово різних промислових способів лиття) надзвичайно важко керувати оскільки йо-го вхідні проміжні та вихідні характеристики відносяться до важковимірюва-них швидкозмінних багатовимірних широкодіапазонних важкодоступних ві-дкладених і прихованих Все це створює проблеми МЗ ЛВ оскільки існуючі методи і засоби які призначені для цього відрізняються

bull за методами одержання первинної вимірювальної інформації запізню-ванням (великі виливки остигають в формі тривалий час) руйнівним впливом на процеси (форму виливок доводиться розрізати) побічністю (наприклад ви-мірювання температури поверхні оцінюється laquoна окоraquo за швидкістю перемі-щення по ній крапель рідини) небезпекою для життя (високі температури ви-бухонебезпечність високочастотні магнітні поля тощо)

bull за видом надання первинної вимірювальної інформації багатомірністю (великий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного вимірю-вання) нестабільністю (наприклад від виливка до виливка)

bull за методами обробки вимірювальної інформації домінуванням експерт-них оцінок (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікації за еталонами і laquoруч-ногоraquo підрахунку

bull за метрологічними характеристиками результатів вимірювань відсут-ність on-line доступу низька точність низька чутливість низька надійність ре-зультату вимірювання (вплив на результат різного роду статистичних викидів)

2 Виконана класифікація МЗ ЛВ за напрямками вхідні характеристики ndash що вимірювати навіщо вимірювати та вихідні ndash як і чим вимірювати Це дозво-лило для розвrsquoязання науково-технічної проблеми створення та імплементації ефективного МЗ системи управління ЛВ запропонувати метод інтелектуальної обробки вхідних характеристик за допомогою нейронної мережі Кохонена яка підбирає до кожного набору останніх (коду ТВ) можливі методи і засоби вимі-рювання Якщо такі є в базі даних системи їх треба придбати і застосувати якщо є тільки метод вимірювання необхідно розробити спроектувати і вигото-вити засіб що реалізує цей метод якщо й метод не існує ndash необхідна наукова робота по його створенню У будь-якому випадку необхідно виконати імпле-ментацію методів і засобів під конкретні умови технологічних процесів лиття

3 Для реалізації цього методу створена автоматизована людино-машинна система вибору МЗ ЛВ laquoFOUNDMEASraquo (laquofoundry measurementsraquo ndash ливарні ви-мірювання) та її підсистеми laquoMETALMEASraquo для області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo для області якості продукції ЛВ та laquoENVIRMEASraquo для області сфери зовнішнього впливу ЛВ що містить підсистеми вибору такого забезпечення отримання вимірювальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ вибору методу згортки таких відображень до ре-зультату вимірювання а також оцінки якості і конкурентоспроможності новос-творюваних метрологічних систем

4 Для обrsquoєктів ЛВ з метою отримання первинної метрологічної інформації (просторово-часового відображення) від laquoточок вимірюваньraquo прийнятих в робо-ті запропоновані та імплементовані фізичні методи (ємнісний індукційний та

28рентгенографічний) термічні (термопари спектроскопи laquoпряміraquo та інфрачер-воні термометри) гідравлічні (прилади для вимірювання герметичності просо-чування) біологічні (життєздатність флори і фауни) методи отримання зобра-жень та відеорядів (фото- та кінозйомка томографія теплобачення) а також ін-телектуальні методи інтегруючих датчиків і латентних інформаційних інrsquoєкцій

5 Для обrsquoєктів ЛВ з метою згортки первинної метрологічної інформації до результату вимірювання запропоновано згортка за допомогою розрахунку роз-мірностей відображення (топологічної розмірності Мінковського розмірності Хаусдорфа-Безиковича фрактальної розмірності інформаційної розмірності кореляційної розмірності) а також згортка за допомогою стискаючих відобра-жень і згортка в результат еліптичного та параболічного перетворень що до-зволило зводити великий обсяг первинної вимірювальної інформації до одного числа

6 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття мідного неперервного виливка із безкисневої катодної міді лиття в виливниці мідних анодів і лиття під тиском біметалевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірювання тем-ператури поверхні мідної катанки в русі вимірювання мікроструктури безкис-невої міді шляхом еліптичного перетворення її цифрового зображення вимірю-вання електрогальванічних якостей мідних анодів шляхом попиксельної оцінки відповідності кольору фотографії анода еталону який налаштовується за ре-зультатами спектрального аналізу металу виливка вимірювання нерівномірнос-тей у розподілі температури поверхні сталевих вставок перед заливкою алюмі-нієм за допомогою тепловізора а також вимірювання незварюваємості елемен-тів біметалу за допомогою компrsquoютерної обробки фотографій мікрошліфів в зоні зварювання сталі і алюмінію

7 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття в землю герметичних чавунних виливків лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми і лиття в землю ве-ликих сталевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірюван-ня герметичності сірого чавуну шляхом параболічного перетворення відеозйо-мки з місця протікання для експрес-вимірювання та еліптичного перетворення зображення мікрошліфа сірого чавуну для універсального вимірювання запро-понована і сертифікована на підприємстві (одеський завод laquoЦентролитraquo) нова одиниця вимірювання герметичності laquoегraquo Розроблено методи та засоби МЗ ви-мірювання за допомогою запропонованого в роботі інтегрального датчика теп-лової енергії яка поглинається піщано-смоляною формою при її виготовленні а також неруйнівного вимірювання щільності піщаної форми в процесі її вигото-влення за допомогою ємнісного датчика

8 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoENVIRMEASraquo при управлінні технологічними процесами неметалевого і художнього лиття та на-несення художніх покриттів а також при управлінні екологічним станом на-вколишнього середовища технологічними методами Розроблено методи та за-соби МЗ інтелектуального вимірювання параметрів виливків в умовах неповних та (або) нечітких даних а також вимірювання laquoзовнішніхraquo для ЛВ параметрів

29кількості шкідливих речовин повrsquoязаних з технологією лиття в повітрі водой-мах та ґрунті параметрів відновлення навколишнього середовища тощо

9 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного виливка В результаті випробувань встановлено що підсистема laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномір-ність показника якості мідного виливка в межах 16 стренг приблизно на 25

10 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo В результаті випробувань встановлено що використання під-системи laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чистоти міді на рівні не більше ніж 0001 за кожною домішкою

11 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бі-металевих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на згортках фотографій мак-рошліфів зони стику різних металів Встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo в реальному виробництві дало можливість знизити дефек-ти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

12 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в піщані форми В результаті випро-бувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

13 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболо-нкові форми В результаті випробувань встановлено що застосування підсисте-ми laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоспроможність продукції

14 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ в області оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків В результаті виробничих випробувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість де-фектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

15 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролітraquo були проведені випробування підсистеми МЗ в галузі екології ЛВ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою В результаті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прис-корити рекультивацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

8дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прискорити рекульти-вацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

Сумарний річний економічний ефект від реалізації розробок на всіх пере-рахованих підприємствах склав близько 200000 грн (у цінах 2013 р)

Запропоновані методи а також алгоритми і програми розроблені для їх-ньої реалізації впроваджені в навчальний процес в Одеському національному політехнічному університеті і використовуються в навчальних дисциплі-нах курсовому проектуванні а також при керівництві аспірантами та диплом-ними роботами магістрів

Особистий внесок здобувача полягає в удосконаленні існуючих і розробці нових теоретичних моделей а також математичних фізичних та технологічних методів вибору і створення систем вимірювань для забезпечення автоматизова-ного управління складними процесами та обладнанням в ливарному виробниц-тві з важковимірюваними параметрами

Дисертантом створено теоретичні основи інтелектуального методу підт-римки прийняття рішення при виборі МЗ для управління підсистемами ЛВ [1] моделі динамічних підсистем ЛВ [2 49 51 70] методи імплементації метроло-гічних рішень в ЛВ [18 22 23] основи метрологічної підтримки управлін-ня технологічними процесами неперервного багатострумкового мідного лиття [3 16 17 19 21 41 ndash 45 47 48 50] моделі виникнення графітових пор в сірих чавунах [7 ndash 10 38 40] засоби складних технічних [26 28 31 52 55 61 62 63] і організаційних [27 54] вимірювань в технологях ЛВ методи неруйнівних ви-мірювань параметрів обrsquoєктів ЛВ [32 57 58 59] методи одержання просторо-во-часових відображень від обrsquoєктів вимірювань та використання таких відо-бражень в якості вимірювань в системах управління [69 71 72] методи вимі-рювання параметрів ливарних матеріалів [6 56 66 67] наприклад за допомо-гою компrsquoютерних томограм [4] і тепловізорів [64] моделі управління екологі-чною безпекою ЛВ та методи вимірювання необхідних параметрів [11 14 15 29 30 33 35 36 46 73] методи інтелектуальної обробки метрологічної інфор-мації при перетворенні нечітких стохастичних даних від обrsquoєкта вимірювання в управлінні литтям неметалевих та художніх виробів [5 12 20 34 37 39 60 65] нечіткі параметри технологічних процесів нанесення покриттів і метроло-гічні методи їх оцінки [13 24 25 53 68]

Автор брав участь у виробничих випробуваннях результатів досліджень на шести підприємствах та оцінці їх техніко-економічної ефективності

Апробація результатів дисертації Матеріали дисертації доповідалися і обговорювалися на IV VII XI XV ХХІ ХХІІ семінарах laquoМоделювання в при-кладних наукових дослідженняхraquo (Одеса 1997 2000 2004 2008 2013 2014) Міжнародних конференціях laquoШляхи підвищення якості та екологічності ливар-них процесівraquo (Одеса 1998 2002) Міжнародній науково-практичній конферен-ції laquoЕкологія річкових басейнівraquo (Володимир 1999) IV VII ndash IX Міжнародних науково-технічних конференціях laquoПідвищення якості і економічності ливарних процесівraquo (Одеса 2000 2003 ndash 2005) IX міжнародній науково-технічній конфе-ренції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo (Запоріжжя 2000) ІІ Міжнародній науково-практичній конференції laquoДинаміка наукових дослі-

9джень ndash 2003raquo (Дніпропетровськ 2003) Науково-технічній конференції laquoНові та нетрадиційні технології в ресурсо- та енергозбереженніraquo (Одеса 2004) 39-й науковій конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інфор-маційні технології та телекомунікаційні мережіraquo (Одеса 2004) Міжнародних науково-практичних конференціях laquoІнформаційні технології і інформаційна безпека в науці техніці та освіті laquoІНФОТЕХ-2011raquo і laquoІНФОТЕХ-2013raquoraquo (Сева-стополь 2011 2013) Міжнародній науково-практичній конференції-виставці laquoЛВ технології матеріали обладнання економіка та екологіяraquo (Київ 2011) X всеукраїнській науково-технічній конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo (Одеса 2011) VIII Міжнародній науково-практичній конференції laquoЛитво ndash 2012raquo (Запоріжжя 2012) ХІІІ Міжнародній науково-технічній конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo (За-поріжжя 2012) Міжнародній науково-технічній конференції laquoАвтоматизація проблеми ідеї рішенняraquo (Севастополь 2012) IV Міжнародній науково-технічній конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo (Ки-їв 2012) Міжнародній науково-практичній конференції laquoЛиття Металур-гія 2013raquo (Запоріжжя 2013) Міжнародній конференції з автоматичного управ-ління присвяченій 100-річчю з дня народження академіка О Р Івахненка laquoАв-томатика ndash 2013raquo (Миколаїв 2013) Міжнародній українсько-японської конфе-ренції з питань науково-промислового співробітництва (Одеса 2013) Міжна-родній науково-технічній конференції молодих вчених аспірантів і студентів laquoСучасні технології проектування керуючих і мехатронних системraquo (Севасто-поль 2013) а також на розширеному засіданні наукового семінару кафедри ме-талорізальних верстатів метрології та сертифікації Одеського національного політехнічного університету (Одеса 2015)

Публікації Результати дисертації викладені в 73 наукових публікаціях у тому числі 28 статтях у журналах зі спеціального переліку МОН України (з них 1 ndash у міжнародному виданні 6 входять до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus Worldcat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY) 4 ndash у збірниках наукових робіт які не входять до спе-ціального переліку МОН України а також 41 ndash в матеріалах конференцій і се-мінарів

Структура дисертації Дисертація складається із вступу пrsquoяти розділів трьох додатків Загальний обrsquoєм дисертації ndash 430 стор з них додатків ndash 101 стор Дисертація містить 121 рисунок 37 таблиць та посилання на 387 нау-кових джерел

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступi наведена загальна характеристика роботи яка підкреслює її акту-

альність відповідність державним науковим програмам чинним вимогам нау-кову новизну та практичне значення визначені обrsquoєкт та предмет дослідження сформульовані його мета та задачі

У першому розділі проаналізовано методи та засоби МЗ управління склад-ними технологічними процесами лиття зокрема особливості МЗ управління

10складними процесами ЛВ специфіку параметрів областей ЛВ як обrsquoєктів вимірювання а також проблеми вибо-ру та імплементації МЗ для окремих галузей ЛВ

Аналіз структури найбільш розпо-всюджених способів лиття дозволяє виділити області застосування МЗ в ЛВ та головні цілі управління проце-сами в межах цих областей які потре-бують постійного моніторингу а от-же і постійного вимірювання їхніх параметрів (рис 1)

До цих областей віднесені ndash вимірювання у виливку мета ndash

отримання якісного металу і в підсум-ку придатного виливка приклади неперервне лиття мідних злитків лит-тя в кокіль мідних анодів лиття біметалевих виливків тощо

ndash вимірювання у ливарній формі мета ndash отримання якісного та недорогого виливка приклади лиття в піщані форми сталевих та чавунних виливків лиття в оболонкові форми алюмінієвих виливків тощо

ndash вимірювання у сфері зовнішнього впливу ЛВ мета ndash забезпечення якості життя заснованої на естетиці промислового та художнього литва та екологічній безпеці ЛВ приклади неметалеве та художнє лиття художні нанопокриття на виливках а також екологія навколишніх для ЛВ атмосфери біосфери та грунту

У другому розділі представлена система laquoFOUNDMEASraquo створення та ім-плементації МЗ АСУ ЛВ З точки зору МЗ серед різних характеристик ливар-них процесів найбільший інтерес представляють такі їхні параметри які необ-хідні та достатні для вирішення завдань управління і які можуть бути отримані в результаті вимірювання ЛВ з погляду МЗ АСУ являє собою поле екстрема-льних станів матеріалів і обладнання з трудновимірюваними параметрами тому перший етап створення МЗ ndash вибір МЗ для конкретних параметрів ЛВ ndash є вкрай складною задачею для її laquoручногоraquo розвrsquoязання

В роботі кожний вибір МЗ для конкретних параметрів ЛВ починається з аналізу технологічної схеми процесу лиття яка отримується із технічного за-вдання на розробку МЗ Далі в системі laquoFOUNDMEASraquo будуються структурні схеми АСУ відповідними технологіями (приклад на рис 2) які визначають пе-релік та метрологічний зміст таких точок

Чим точніше будуть охарактеризовані ТВ тим точніше виявляться резуль-тати останніх і відповідно вище ефективність АСУ і якість виливків

Далі в роботі виконано окрему класифікацію головних атрибутів ЛВ вра-ховуваних при виборі МЗ

Рівень складності ЛВ був класифікований за такими ознаками ndash з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути інтерпретований як

Область ІІІ Вимірювання у сфері дії ЛВ

Область ІІ Вимірювання в формі

Комплексна область Вимірювання у виливку

та сфері дії ЛВ

Покращення

екології

Підвищ

ення естетичності

Підвищення

якості

Зниження

собівартості Область І Вимірю-вання у виливку

Рисунок 1 ndash Області застосування МЗ

в ливарному виробництві та цілі управління

11складний шляхом нарощування кількості параметрів що врахо-вуються при побудові моделю-ючого відображення за раху-нок більш глибокої дискретиза-ції обrsquoєкта на підрівні та еле-менти

ndash з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений на мікро макро або мета рівнях в залежності від мети і завдань вимірювань для автоматизованого управ-ління

ndash будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений у вигляді пристрою спо-собу або речовини в залежності від виду функціонального призначення МЗ ли-варної технології

Проблеми МЗ ЛВ які випливають з його технологічних особливостей були класифіковані за такими ознаками

ndash мета вимірювань попередній експеримент поточна діагностика безпо-середньо управління

ndash етап (період) технологічного процесу на якому проводиться вимірюван-ня вхідні параметри проміжні параметри вихідні параметри

Метрологічні характеристики процесів керованих в ЛВ були класифіко-вані за такими ознаками

ndash швидкоплинні процеси ndash проблемні з точки зору on-line вимірювання їх-ніх параметрів для цілей управління

ndash високоінтенсивні процеси ndash проблемні з точки зору величини діапазонів вимірювань їхніх параметрів

ndash багатопараметричні процеси ndash проблемні з точки зору ефективного ви-користання усіх виміряних параметрів в системі управління

ndash багатоекстремальні процеси ndash проблемні з точки зору кількості та якості вимірювань що забезпечують необхідну і достаточну інформацію для задач ба-гатоекстремальної оптимізації

ndash багатокритеріальні процеси ndash проблемні з точки зору кількості та якості вимірювань які забезпечують необхідну і достаточну інформацію для задач ба-гатокритеріальної оптимізації

ndash процеси які самоорганізуються ndash проблемні з точки зору вимірювання внутрішніх динамічних характеристик

Проблеми МЗ ЛВ які випливають з його метрологічних особливостей були класифіковані за такими ознаками

ndash за методами отримання первинної вимірювальної інформації методи із запізнюванням (великі виливки остигають у формі тривалий час) руйнівні ме-тоди (форму або виливок при вимірюванні доводиться розрізати) непрямі ме-тоди (наприклад вимірювання температури поверхні по оцінюваній laquoна окоraquo

Хімічний склад

катоду

Хімічний склад

розплаву

Технологічний процес лиття у виливниці мідних анодів

Розрахунок управляючих

впливів

Хімічний склад анода

Фото поверхні анода

Електрол

із

Рисунок 2 ndash Приклад структурної схеми АСУ технологічним процесом лиття у виливниці

мідних анодів із зазначенням точок вимірювань

12швидкості переміщення по ній крапель рідини) небезпечні для життя методи (високі температури вибухонебезпечність високочастотні магнітні поля)

ndash по вигляду первинної вимірювальної інформації багатовимірність (вели-кий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного виміру) не-стабільність (наприклад від виливка до виливка)

ndash за методами обробки вимірювальної інформації експертні оцінки (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікація за еталоном laquoручнийraquo підрахунок

ndash за метрологічними характеристикам результатів вимірювань відсутність on-line доступу точність чутливість робастність результату (вплив на резуль-тат дослідження різного роду статистичних викидів)

За кожним класом в кожному з перерахованих атрибутів в базі даних за-кріплені цифрові коди які при обrsquoєднанні в результаті комплексного аналізу того або іншого техпроцесу ЛВ та мети і форми його метрологічного монітори-нгу перетворюються на кодове слово ndash число за допомогою якого нейронна мережа системи laquoFOUNDMEASraquo пропонує в якості підтримки прийняття рі-шення найкращі методи та засоби вимірювань а також можливі напрямки їх-нього впровадження в ЛВ

Формою представлення таких пропозицій є методи отримання і згортки просторово-часових відображень одержуваних від ТВ які обрані нейронною мережею Кохонена із тих що є в базі даних системи Якщо в базі даних не зна-ходиться прийнятного метода або засобів то система сповіщає про це користу-вача який повинен надалі розробляти нові методи та засоби під конкретну ТВ та вимоги до неї

Методи отримання і згортки просторово-часових відображень одер-жуваних від ТВ Відкритий перелік методів отримання просторово-часових ві-дображень одержуваних від ТВ в обrsquoєкті вимірювання ndash це перш за все фізи-чні методи томографії морфологічної чутливості ємнісний вбудованих дат-чиків а також інтелектуальні методи генетичного алгоритму інтелектуального моніторингу інтелектуальних інrsquoєкцій та інші Відкритий перелік методів згор-тки просторово-часових відображень ndash це згортка за допомогою розрахунку ро-змірності відображення згортка за допомогою стискуючих відображень а та-кож згортка в результат еліптичного або параболічного перетворень

В автоматизованій людино-машинній системі laquoFOUNDMEASraquo передбаче-на також підсистема імплементації вибраного методу вимірювань тобто про-грамної і апаратної реалізації вибраного методу в заданій технології Мета ndash за-безпечення якості та конкурентоспроможності МЗ

Загальна схема системи laquoFOUNDMEASraquo вибору МЗ технологічних проце-сів лиття представлена на рис 3

У третьому розділі описана підсистема метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в галузі управління властивостями виливка

31 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом непере-рвного лиття мідної катанки У цьому процесі виливок виходить в одну тех-нологічну операцію при витягуванні стренги з розплаву через систему laquoграфі-товий кристалізатор ndash первинний охолоджувач ndash вторинний охолоджувачraquo ви-тягуючої машині неперервного лиття (рис 4)

13В результаті аналізу технологічного процесу неперервного лиття мідної ка-

танки визначені ТВ на структурній схемі АСУ (рис 5) і сформульований laquoКом-плекс вимог до МЗ АСУraquo обробка якого з допомогою нейронної мережі Кохо-нена дозволила поставити завдання створення МЗ

ndash розробити нове МЗ для вимірювання температури поверхні стренг ndash розробити нове МЗ для оцінки мікроструктури мідного сплаву яке під-

ходить для вбудовування в АСУ

Точка вимірювання 2 Відображення ndash фотографія

мікрошліфа Обробка ndash програма розрахунку

середнього розміру зерна

1 ПОЧАТКОВІ ДАНІ схема технологічного процесу вимоги до виливка

2 АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ

Результат 1 перелік вимірюваних параметрів

Результат 2 схема управління технологічним процесом з laquoточками вимірюваньraquo

3 КОДУВАННЯ Результати метрологічні коди

laquoточок вимірюваньraquo

Код точки 1 2 1 135 1 1 2

Код точки 2 2 1 135 1 1 2

4 ВИБІР МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ (ДЛЯ ТОЧОК 1 І 2) Результат 1 Метод отримання відображення

Результат 2 Метод обробки проміжної інформації (відображення)

Результат 3 Спосіб імплементації методів відображення та обробки

ОСНОВНІ ЕТАПИ

КЛАСИФІКАЦІЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ОБrsquoЄКТА

ВИМІРЮВАННЯ

По обrsquoєкту

По процесу

По вимірюванню

ПІДГОТОВЧІ ЕТАПИ

КЛАСИФІКАЦІЯ МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

НАВЧАННЯ НЕЙРОННОЇ МЕРЕЖІ КОХОНЕНА

Точка вимірювання 1 Відображення ndash від екрану тепловізора Обробка ndash

параболічне перетворення

ПРИКЛАД ПРОПОНОВАНОГО РІШЕННЯ

НАВЧЕНА НЕЙРОННАМЕРЕЖА КОХОНЕНА

Слой Кохонена

bull bull

Распределительный слой

laquoМертвыйraquo нейрон

Диагноз 1 Диагноз К Метод для 1 точки Метод для 2 точки

Мертвий нейрон

Шар Кохонена

Розподільчий шар

Рисунок 3 ndash Загальна схема системи вибору та імплементації

МЗ laquoFOUNDMEASraquo для технологічних процесів лиття

14Переливний жолоб від плавильної печі

Раздаточная печь

Індуктор

Перегородка

Вісь Х ливарної машини (перед площиною розріза)

Вісь Y ливарноїмашини

Кристалізатор із охолоджувателем

Стренга катанки

До витягаючого пристрою

y16 y15 y14 y13 y12 y11 y10

y9

x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8

Покривний флюс

Канал

asymp

Температура

поверхні стренг

Мікрострук-тура металу

Технологічний процес

неперервного лиття мідної

катанки

Регулятор витрати води

Режим витягування

Температура розплава

Розрахунок управляючих

впливів

Рисунок 4 ndash Конструктивна схема багатострумкової установки для

лиття мідної катанки

Рисунок 5 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом неперервного

лиття мідної катанки (для одного струмка)

Вимірювання температури поверхні стренг за допомогою паразитної термо-пари Для вимірювання температури по-верхні яка рухається із відносно великою швидкістю стренги була розроблена (Зонд для вимірювання температури поверхні тіла ГО Оборський БА Моргун ЮБ Моргун ІВ Прокопович ndash Патент Укра-їни на корисну модель Заявка u201506612 пріоритет від 060715) па-разитна термопара без спаю коли laquoпара-зитraquo не здійснює впливу на показники прибору в цілому (рис 6) Оскільки тер-

мопарні дроти не спаяні між собою як у звичайної термопари на місці їхнього контакту зі стренгою утворюються дві laquoпаразитніraquo термопари хромельстренга і стренгаалюмель

Якщо припустити що температури стренги в точках контактів практично рівні обидві паразитні термопари компенсують ЕРС повrsquoязані зі стренгою і можуть вимірюватися як одна при цьому контакт таких laquoокремихraquo термопар зі

стренгою значно кращій ніж у спаю термопари хромельалюмель зі стренгою

Недоліки існуючого масивного зон-да полягають в тому що конструкція чу-тливого елемента має істотну інерцій-ність за температурою та паразитне ви-промінювання тепла в навколишнє сере-довище

В пропонованому зонді (рис 7) зниження похибки вимірювання досяга-ється тим що в зонді присутні термоеле-ктроди 1 і 2 виконані у вигляді компен-

V=3

03

5 м

с

Термоелектрод А

Термоелектрод В

Пружне притискування

empty 816

Рисунок 6 ndash Схема laquoпаразитноїraquo термопари

Рисунок 7 ndash Температурний зонд

для пропонуємого методу вимірювання температури

рухомих поверхонь

15саційних спіралей Ці термоелектроди створюють термопару закріплену в ізо-льованому сердечнику 3 в стакані 4 Виводи 6 7 закріплені в кришці 5 Робочий кінець термопари 8 не має спаю а термоелектроди вільно контактують з повер-хнею тіла температура якого вимірюється

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідної катанки в ПуАТ laquoОде-ський завод laquoОдескабельraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

32 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад розплаву а на проміжному виході ndash хімічний склад анода а також фотог-рафії його поверхні до і після електролізу Остаточний вихід технологічного процесу ndash хімічний склад мідного катода (мета управління)

На структурній схемі АСУ (рис 2) виділені laquoточки вимірюваньraquo ndash ті реа-льні laquoфізичніraquo місця на устаткуванні що здійснює техпроцес або на предмет праці (в даному випадку це мідний анод ndash проміжний результат загального ли-варно-гальванічного технологічного процесу отримання чистої катодної міді) За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управ-ління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розроблення МЗ для АСУ тех-нологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

ndash МЗ для визначення хімічного складу мідного сплаву методом спектраль-ного аналізу

ndash МЗ для оцінки відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода

Метод вимірювання хімічного складу анода Хімічний склад мідного анода вимірювали laquoстандартнимraquo методом спектрального аналізу

Метод вимірювання відносної площі дефектів Під час виготовлення анода на його поверхні можуть формуватися ділянки які не беруть участь в електро-лізі при подальшому виготовленні катода (laquoбитіraquo ділянки) із-за наявності на поверхні непровідних матеріалів попадання на поверхню анода фарби від по-верхні виливниці утворення оксидів тощо Раніше відносну площу laquoбитихraquo ді-лянок анодів визначали візуально порівнюючи безпосередньо поверхню анода з таблицями балів наявності перерахованих дефектів Недоліки такого визна-чення очевидні низька точність через похибки дискретизації всіх можливих ва-ріантів поверхні на бали а також низька точність і субrsquoєктивізм при віднесенні тієї чи іншої laquoспоглядаємоїraquo поверхні до того чи іншого балу

Пропонований метод позбавлений цих недоліків оскільки вимірювання здійснюється автоматично з неперервним виходом Вимірювання відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода в пропонованому методі здійснюється шляхом компrsquoютерної обробки кольорової цифрової фотографії поверхні Експериментально в загальній зоні RGB-розкладання виділяється де-яка зона відповідна бездефектній поверхні ndash деякий laquoпаралелепіпед якостіraquo попадання в який свідчить про те що на поверхні анода в точці що відповідає даному пікселю дефектів немає Далі RGB-розкладання кожного пікселя що міститься у вихідних даних піддається компrsquoютерній обробці результат якої ndash одне число Fвідн і є результатом вимірювання

16Діапазон вимірювань пропонованого методу становить від 0 до 100 laquoби-

тоїraquo поверхні Діапазон показань пропонованого методу становить 0 ndash 1 за шкалою якості

поверхні анода Похибка методу Запропонований метод вимірювання відноситься до не-

прямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта ви-мірювань до його результатів Це призводить до можливого накопичення похи-бки вимірювання на кожному етапі перетворень Встановлено що сумарна мак-симально можлива похибка цілком допустима в машинобудуванні виробництві Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання дефектів повер-хні мідного аноду для прототипу і пропонованого методу наведено в табл 1

Таблиця 1 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобів вимірювання дефектів поверхні мідного литого аноду Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонуємий метод поріг чутливості 710 plusmn пікс 1 пікс діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 до IJ пікс 0 до IJ пікс

похибка plusmn 10 plusmn 35 Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідних анодів на металургій-

ному підприємстві laquoПанком-Юнraquo із позитивним техніко-економічним ефектом 33 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття

під тиском біметалевих виливків Структурна схема АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків наведена на рис 8

Технологічний процес лиття біметалевого

виливка (до заливки алюмінію)

Температура заливки

Розрахунок управляючого

впливу

Фотографіямакрошліфа Режим

нагріву вставки

Температура поверхні вставки

Технологічний процес лиття

(заливка и охолодження біметалевого виливка)

Рисунок 8 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом

лиття під тиском біметалевих виливків

На вході засобів вимірювань в пропонованому методі знаходиться склад-ний електромагнітний потік випромінюваний від поверхні тіла що нагріваєть-ся і описуваний великою кількістю змінних На виході методу ndash єдине число За допомогою нейронної мережі Кохонена а також із врахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розробки МЗ для АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків

17ndash МЗ для вимірювання параметрів термічного стану (інтегральної темпера-

тури поверхні) сталевої вставки перед заливанням її алюмінієм ndash МЗ для оцінки зварюваності біметалевої виливка у місці зrsquoєднання сталі і

алюмінію Вимірювання температури поверхні сталевих вставок за допомогою теп-

ловізора Для первинної обробки інфрачервоного випромінювання не підходять звичайні відеокамери тому у даному випадку необхідний тепловізор В резуль-таті виходить кольорове цифрове зображення підігрітої вставки приклад якого наведено на рис 9

Рисунок 9 ndash Зображення підігрітої вставки отримане за допомогою тепловізора

Мінімальна вимірювана зміна інтенсивності випромінювання Експериме-нтально встановлено що метод розпізнає різні випромінювання що відрізня-ються середньою температурою відповідного пікселя в 001 К

Мінімальний вимірюваний поріг зрушення теплової картини без зміни ін-тенсивності Експериментально встановлено що метод розпізнає різні випро-мінювання що відрізняються в просторі на 1 піксель на матриці тепловізора що відповідає 007 К

Запропонований метод відноситься до непрямих з великою кількістю пере-творень вимірюваної величини від обrsquoєкта вимірювань до його результатів Це призводить до накопичення похибки на кожному етапі перетворень Але сума-рна максимально можлива помилка допустима (до 10 ) в цій сфері ливарного виробництва

Порівняння метрологічних характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для прототипу і запропонованого методу наведено в табл 2

Таблиця 2 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки

Характеристика Прототип (вимірювання температури в одній точці)

Пропонований метод (вимірювання інтегральної

температури) чутливість 10 plusmn 1 degС 1 plusmn 05 degС

поріг чутливості ndash по температурі 5 degС 11 degС ndash по часу 15 с 05 с діапазон показань 50 ndash 500 degС 50 ndash 500 degС

діапазон вимірювань 50 ndash 200 degС 50 ndash 200 degС

похибка plusmn 20 plusmn 8

18У пропонованому методі первинна метрологічна інформація одержувана

від тепловізора у вигляді плоского зображення піддається еліптичному перет-воренню яке зводить значення інтенсивностей кожного пікселя зображення до одного числа такий результат дозволяє оцінити рівномірність нагрівання пове-рхні

Метрологічна оцінка незварюваності компонентів біметалевого виливка Якщо з якихось причин елементи біметалу не зварюються між собою на їх ме-жі на макрошліфі поперечного розрізу чітко спостерігаються щілиноподіб-ні чорні ділянки (рис 10)

Незварюваністьсталі та алюмінію

Алюміній

Сталь

α1

Зони незварювання

α2

а б

Рисунок 10 ndash Зони незварювання на макрошліфі розрізу біметалевого виливка (а) та схема до оцінки незварювання (б)

В існуючому способі оцінку незварюваності проводили візуально за

субrsquoєктивною оцінкою довжині щілиноподібних чорних ділянок Така оцінка не відрізняється ані точністю ані чутливістю і погано вбудовується в АСУ литтям біметалевих виливків Натомість із зображення такого шліфа ступінь незварю-ваності може бути виміряна кількісно Для цього пропонується метод згідно з яким круглий слід поверхні дотику після оцифровки і обробки в циліндричних координатах перетворюється на набір кутів α1 α2 α3 на кожен з яких спира-ється відповідна пошкоджена ділянка (рис 10) В подальшому ступінь незва-рюваності Ѕн розраховується за формулою

1 2н

2

S α + α +=

π (1)

Мінімальна вимірювана зміна незварюваності Експериментально встанов-лено що метод розпізнає різні сумарні кути незварюваності що відрізняються різницею в 002 рад

Точність засобу вимірювань Запропонований метод вимірювання відно-ситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта до його результатів Сумарна максимально можлива помилка (до 10 ) цілком допустима в цій сфері ливарного виробництва Порівняння метрологіч-них характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для про-тотипу і запропонованого методу наведено в табл 3

19Таблиця 3 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонований метод

чутливість 1 plusmn 009 1 plusmn 003 поріг чутливості 03 ndash 05 рад 001 ndash 003 рад діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 ndash 1 0 ndash 1 похибка plusmn 8 plusmn 06

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям біметалевих виливків в ДП

laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo із позитивним тех-ніко-економічним ефектом

У четвертому розділі представлена підсистема МЗ laquoCASTMEASraquo в обла-сті управління ливарною формою

41 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття в землю чавунних виливків На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад лігатури та її кількість а також інтенсивність пові-тряного охолодження форми після заливки а на виході ndash герметичність вилив-ків та їхня мікроструктура

Відповідна цьому струк-турна схема АСУ технологі-чним процесом лиття чавун-них виливків наведена на рис 11

В результаті аналізу тех-нологічного процесу сфор-мульована задача розробки нового МЗ для АСУ техноло-гічним процесом лиття в пі-щані форми чавунних вилив-ків з підвищеною герме-тичністю

ndash МЗ для вимірювання герметичності металу виливка ndash МЗ для оцінки мікроструктури чавуну виливка яка підходить для вбудо-

ви в АСУ (див вище) МЗ для вимірювання герметичності металу виливка Герметичність ndash це

опір матеріалу проникненню В даний час існує декілька методик по визначен-ню герметичності чавунів В одній з них крізь чавунну пластину у вакуумний простір пропускають водень вимірюючи при цьому зміну тиску Недоліком цього методу є те що форма зразка є двоякоувігнутим диском під впливом ви-сокого тиску в робочій частині зразка виникають напруження стискування які різко спотворюють реальну герметичність чавуну Інша методика дослідження герметичності сірого чавуну заснована на продавлюванні крізь зразок рідини В якості рідини для випробувань використовують керосин

Основним недоліком цих методів є те що навіть сам факт появлення течі в

Технологічний процес лиття

чавунних виливків у піщану форму

Склад та кількість лігатури

Розрахунок управлінь-ських дій

Герметичність виливка

Інтенсивність обдування форми

Фотографія мікрошліфа

Рисунок 11 ndash Структурна схема АСУ

технологічним процесом лиття чавунних виливків в піщані форми

20ньому визначається візуально Якщо необхідно провести вимірювання то про яку точності може йти мова якщо кількість рідини що просочилася визнача-ється за допомогою гігроскопічного тампона який зважується до і після проти-рання контрольної поверхні Однак і це ndash не основний недолік Мова йде про вимірювання часу У небезпечних і особливо відповідальних випадках напри-клад просочування радіоактивних рідин саме час вимірювання може зіграти фатальну роль в управлінні системою в цілому а в цьому методі-прототипі він вочевидь високий

У пропонованому методі вимірювання ці недоліки усунені Метод фактич-но являє собою два різних варіанти які обrsquoєднує єдина нова одиниця герметич-ності laquoегraquo (Стандарт підприємства laquoОдеський ливарний завод laquoЦентролітraquo СТ ОЛЗ 030369 ndash 1997) Фізичний сенс laquoегraquo заснований на законі просочуван-ня Дарсі У кожному з двох варіантів методу одиниця герметичності ег вимірю-ється і розраховується по-різному

Перший варіант експрес-метод вимірювання герметичності У ньому на відміну від методу-прототипу поява перших ознак течі вловлюється не візуа-льно а цифровим приладом (відеокамерою) далі вимірювальний сигнал надхо-дить у компrsquoютер на параболічне перетворення яке як відомо змінює колір кожного пікселя зображення з чорного на білий якщо в місці зображення від-повідному цьому пікселю за спостережуваний проміжок часу відбулося хоча б найменша зміна яскравості (наприклад в результаті появи просочування рідини крізь метал) Деяке ускладнення засобів вимірювання (відеокамера компrsquoютер) порівняно з прототипом з лишком компенсується при використанні методу у відповідальних випадках

Оскільки у випадку вимірювання герметичності методом протікання вели-ке значення має не тільки точність такого виміру але і час який витрачається на нього провели дослідження впливу порогу чутливості методу встановлено-го користувачем на час визначення наявності течі Збільшення порогу чутливо призводить до монотонного зростання часу виявлення течі причому з деякого значення порогу візуальне виявлення виявляється більш швидким ніж за допо-могою методу що встановлює природну межу порога

Таким чином у першому варіанті нового методу вимірювальний сигнал ndash відеопотік від поверхні зразка обробка сигналу ndash параболічне перетворення ві-деопотоку в параметр W формула для визначення герметичності GІ

IP tGWω

=η

[ег] (2)

де Р ndash тиск просочування МПа ω ndash площа просочування м2 W ndash кількість ріди-ни мndash6 t ndash час с η ndash динамічна вrsquoязкість Пас

З виразу (2) випливає що герметичність ndash такий опір матеріалу проникнен-ню рідини що має вrsquoязкість η і знаходиться під тиском Р при якому за час t че-рез майданчик ω проникає W мілілітрів рідини

Один ег ndash це така герметичність при якій за 1 с крізь площу в 1 м2 про-сочується 1 м3 рідини що знаходиться під надлишковим тиском який дорі-внює 1 Па при вrsquoязкості 1 Пас

21Питому герметичність визначали як відношення герметичності GІ до квад-

рату товщини зразка δ Діапазон вимірювань для визначення факту протікання від 0 (протікання

немає) до 1 (протікання є) для вимірювання герметичності виливка від 0 до 100 eг

Похибка методу Метод вимірювання відноситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини Розрахункова сумарна мак-симально можлива похибка (до 5 ) цілком припустима у технічних вимірюван-нях Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання герметично-сти для кращого з відомих і запропонованого експрес-методу наведене в табл 4

Таблиця 4 ndash Порівняльні метрологічні характеристики методів вимірювання герметичності

Характеристика Прототип Пропонований метод

Факт протікання Герметичність Факт

протікання Герметичність

чутливість ndash 5 plusmn 1 г ndash 1 plusmn 001 eг діапазон

вимірювання 0 ndash 1 0 ndash 20 г 0 ndash 1 от 0 до 100 eг

похибка plusmn 114 plusmn 91 plusmn 25 plusmn 25 Другий варіант універсальний метод вимірювання герметичності В цьо-

му варіанті вимірювальний сигнал ndash зображення мікрошліфа зразка обробка вимірювального сигналу ndash еліптичне перетворення зображення формула для визначення герметичності GІІ

II р звгр

8G K K Ll amπ

= [ег] (3)

где Kр ndash розмірний коефіцієнт Kзв ndash коефіцієнт звивистості включень a lгр m ndash параметри які отримуються в результаті елиптичного перетворення зображен-ня мікрошліфа

Цей варіант методу є універсальним оскільки для його реалізації не потрі-бне спеціальне обладнання для laquoпродавлюванняraquo зразків Він незамінний в тих випадках коли постійний моніторинг мікроструктури сірого чавуну виливків є найважливішою умовою забезпечення мінімально допустимої герметичності останніх

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям чавунних виливків у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

42 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми Розглянута в цьому розділі АСУ відноситься до комбінованих оскільки в переліку враховуваних параметрів є не тільки технологічні але й організаційні Аналізом технологічної схеми встано-влено що на вході АСУ ndash склад піщано-смоляної формувальної суміші темпе-ратура формоутворюючої оснастки а також стан обслуговуючого персоналу а на виході ndash газопроникність інтегруючого датчика який встановлюється у фо-

22рму та інтелектуального да-тчика вбудованого в орга-нізаційну систему

Відповідна до цього структурна схема АСУ тех-нологічним процесом лиття в оболонкові форми вилив-ків з алюмінієвих сплавів наведена на рис 12 На схемі передбачені дві під-системи виробнича яка управляє параметрами тех-нології і організаційна ndash керуюча персоналом цеху В якості laquoточок вимірю-ваньraquo визначено газопрони-кність інтегруючого датчи-ка стан персоналу і фотог-рафія поверхні виливка

За допомогою нейрон-ної мережі Кохонена а та-кож з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розробили завдання створення МЗ АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в обо-лонкові форми

ndash МЗ для вимірювання інтегральної дії на стан оболонкової форми темпе-ратури та часу

ndash МЗ для оцінки організаційного стану персоналу ливарного цеху ndash МЗ для оцінки якості виливків по зовнішньому вигляду їх поверхні Метод вимірювання кількості поглиненого тепла за допомогою інтегру-

ючих датчиків При аналізі процесів що відбуваються в системі laquoвиливок ndash формаraquo час є найважливішим фактором Наприклад мало нагріти деякий обrsquoєкт до температури фізичного або хімічного перетворення необхідно при цій температурі витримати цей обrsquoєкт для завершення перетворення Це озна-чає що мало мати інформацію про максимальному температуру якої досягав обrsquoєкт необхідно також знати скільки часу тривав такий стан тобто вміти ви-мірювати деяку інтегральну характеристику температури у часі тобто фактич-но вимірювати енергію отриману обrsquoєктом в процесі нагрівання

Прототипу такого методу вимірювання в МЗ ЛВ не існує У роботі запро-поновано новий інтегральний метод вимірювання такої енергії Це дало змогу запропонувати засоби вимірювання у вигляді інтегральних датчиків минулого термічного стану перетворення чутливих елементів яких дозволяє після заве-ршення процесу судити про термічні умови в яких перебував елемент Завдяки цьому проміжні показники (температура форми і час протягом якого вона впливала) виводяться до списку вихідних показників що в свою чергу дозво-ляє відмовитися від важкої ідеї що вимірювати в формі в процесі охолодження

Виробничапідсистема

Організаційнапідсистема

Стан обслуговую-

чого персоналу

Від інтегруючого датчика

Технологічний процес лиття алюмінієвих виливків

в оболонкові форми

Склад формувальної

суміші

Розрахунок управлін-ський дій

Від інтелектуального датчика

Температура оснастки

Фотографія поверхні виливка

Розрахунок управлін-ський дій

Рисунок 12 ndash Структурна схема комбінованої АСУ технологічним процесом лиття виливків з алюмінієвих сплавів в оболонкові форми

23відливка В якості чутливого елемента засобу вимірювання в роботі служив стовпчик піщано-смоляних сумішей або стовпчик порошку легкоплавкого скла Порошки знаходяться в спеціа-льному оснащенні ndash датчику що до-зволяє з одного боку нагрівати стовп-чик усередині досліджуваного обrsquoєкта а з іншого ndash прикладати до нього механічне зусилля (рис 13)

При надходженні тепла з боку поверхні А (рис 13) стовпчик порош-ку односторонньо нагрівається при цьому його фізико-хімічний стан змі-нюється не одночасно а по мірі про-грівання від металевого дна приладу

Відомо що при торцевому нагріванні і стисканні стовпа піщано-смоляних сумішей можливе утворення двох шарів різної щільності результат ланцюж-ка фізико-хімічних процесів вихідного стиснення laquoсухоїraquo суміші і laquoпластично-гоraquo стиснення суміші в якій звrsquoязуюче ndash новолачна смола ndash знаходиться в розмrsquoякшеному від нагрівання стані Подальший нагрів за рахунок поліконден-сації смоли фіксує ці стани чутливого елемента У підсумку газопроникність елемента Г служить деякою інтегральною функцією температури і часу нагрі-вання чутливого елемента

0

Г ( )к

f T dτ⎛ ⎞

= τ τ⎜ ⎟⎝ ⎠int (4)

де τ ndash час закінчення спостерігання с Т ndash температура в контрольній точці К Метрологічна оцінка (вимірювання) якості поверхневого шару По-

поверховий шар готових виливків оцінювали в балах за двома факторами ная-вності пригару та раковин за 5-бальною шкалою для кожного фактора

Розроблене МЗ впроваджено в ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут телевізійної технікиraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

43 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття крупних сталевих виливків

Як випливає з технологічної схеми процесу лиття великих сталевих вилив-ків на вході знаходиться склад формувальної суміші і температура заливання сталі а на виході ndash фотографія поверхні виливка що свідчить про наявність і кількість пригару Крім того на проміжному етапі при формоутворенні здійс-нюється вимірювання щільності форми яке виконується неруйнівним ємнісним методом Відповідна структурна схема АСУ технологічним процесом лиття сталевих виливків в піщані форми наведена на рис 14

В результаті аналізу технологічного процесу лиття великих сталевих вили-вків за допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розроблено завдання створення нового МЗ

Oslash20

60

А

2 1 3 4 5 6 Рисунок 13 ndash Схема датчика кількості

поглиненого піщаною ливарною формою тепла 1 ndash керамічний стакан 2 ndash металеве (мідне) дно 3 ndash стовпчик

порошку чутливого елемента 4 ndash пористий металокерамічний поршень 5 ndash пружина 6 ndash упор

24ndash МЗ для вимірю-

вання щільності піщаної ливарної форми

ndash МЗ для вимірю-вання зовнішнього ви-гляду виливка яке під-ходить для вбудови в АСУ

Ємнісний метод неруйнівного вимірю-вання щільності піщаної форми Систематичний моніторинг щільності ливарних форм в цілому або окремих її ділянок ускладнений через від-сутність ефективних методів такого контролю без руйнування форми Дійсно від співвідношення густин різних ділянок форми багато в чому залежить інтен-сивність процесів тепломасообміну у останньої а отже і якості виливків На жаль коли форма виготовлена неможливо без її руйнування виміряти щільність її фрагментів що різко обмежує можливості постійного моніторингу форм на ливарному конвеєрі

Метод запропонований в даній роботі полягає у безпосередньому вимі-рюванні електричної ємності конденсатора обкладки якого є складовою части-ною оснастки в якій форма отримана Такий підхід дозволяє забезпечити стабі-льні геометричні параметри конденсатора і високу точність вимірювань

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям сталевих виливків в ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПрогресraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

У пrsquoятому розділі представлена підсистема МЗ laquoENVIRMEASraquo в області управління сферою впливу ливарного виробництва

Під сферою впливу в роботі розуміли процеси які безпосередньо не вхо-дять в даний конкретний спосіб лиття (внутрішня сфера) але тим не менш суттєво впливають на якість життя людини (зовнішня сфера) Сюди можна від-нести проблеми екології ndash якості навколишнього середовища людини ергоно-міки ndash особливостей та можливостей функціонування людини в системах лю-дина річ середа естетики ndash різного роду творів мистецтва декоративних пок-риттів тощо (велика частка творів мистецтва виконана литтям) та ін

51 Метрологічне забезпечення АСУ сферою впливу ливарного вироб-ництва Екосистема відвалів ЛВ є самовідтворюваною але відновні процеси протікають в ній повільно Це пояснюється низькою біологічною активністю відпрацьованих формувальних і стрижневих сумішей Якщо цю властивість на-дати сумішам до вивезення у відвал ще на стадії виробничого циклу то процес відновлення їх у природі можна значно прискорити З цією метою у формува-льну суміш вводили насіння різних рослин При цьому насіння не тільки сприя-

Технологічний процес виготовлення крупних сталевих виливків

Щільність форми

Техноло-гічний процес виготов-лення піщаної форми

Температура заливання

Розрахунокуправля-ючих дій

Фотографія поверхні

Склад форм суміші

Зали-вання форми рідкою сталлю

Рисунок 14 ndash Структурна схема АСУ технологічним

процесом лиття крупних сталевих виливків

25ли формуванню біологічної активності сумішей але й виступали в ролі добав-ки що підвищує податливість ливарної форми Оскільки при цьому вдається також розвrsquoязувати завдання підвищення якості виливків маємо комбіновану область АСУ ЛВ і відповідне цьому МЗ

На вході системи комбінованої АСУ ndash склад формувальної суміші із біодо-бавками конструкція ливарної форми і температура заливки металу а на вихо-ді ndash фотографії поверхні виливка і відвалів ливарних цехів томограма ливарної форми а також біологічні властивості води і насіння які побували в ливарній формі (рис 15)

ЕКОЛОГІЯ ОТОЧУЮЧОГО СЕРЕДОВИЩА

Результат елиптичного перетворення

Концентрація небезпечних компонентів

Питома площа відтворених ділянок

Результат параболічного перетворення

Склад формувальної

суміші

Розрахунокуправля-ючіх дій

Аерофотозrsquoйом-ка відвалів

Температура заливання чувуну Томограма

форми

Схожість насінняпісля вибивки

Біоаналіз фільтр вод

Фото поверхнівиливка

ЛИВАРНИЙЦЕХ

браку по горячих тріщинах

Товщина робочого

шару форми

Рисунок 15 ndash Структурна схема комбінованої АСУ

Для визначення зон ливарної форми в яких насіння виживуть або вигорять

після заливання рідкого металу розглянули розподіл температури в перерізі сирої піщано-глинистої ливарної форми

За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань було поставлено та розвrsquoязано завдання розро-бки нового метрологічного забезпечення для комбінованої АСУ

ndash МЗ для вимірювання якості поверхні виливка з його фотографії ndash МЗ для вимірювання параметрів фільтраційних вод в зоні відвалів ЛВ ndash МЗ для лабораторного вимірювання схожості насіння у ґрунті після ви-

бивки ливарної форми ndash МЗ для аерофото та відео зйомки поверхонь ливарних відвалів та вимі-

рювання параметрами покриття їх сходами насіння ndash МЗ для вимірювання структури матеріалу форми з біодобавками Останню задачу вирішували шляхом розробки методів неруйнівного вимі-

рювання які включають компrsquoютерну томографію середовища і подальшу об-робку її результатів шляхом розрахунку хаусдорфовської розмірності тобто зведення томографічного зображення до одного числа

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ якістю чавунних виливків та екологією ЛВ у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

2652 Метрологічне забезпечення АСУ естетико-художньою сферою ли-

варного виробництва АСУ процесами неметалевого і художнього лиття а та-кож нанесенням художніх покриттів представлена схемою на рис 16

На вході системи автома-тизованого замкненого управ-ління ndash склади матеріалів що використовуються і параметри технологічних процесів а на виході ndash фотографії поверхонь виливків а також механічні властивості виливків і покрит-тів Особливістю вихідних па-раметрів у цьому випадку є їх laquoнечіткістьraquo неможливість ви-мірювання з заданою точністю з-за неповторюваності худож-ніх виливків їх невідтворюва-ності від виливка до виливка

Це робить метрологічний інформаційний канал в АСУ розмитим стохастичним що вимагає для вирішення основної задачі МЗ ndash поставки в замкнений контур управління даних про поточні значення тих або інших вихідних параметрів ndash інтелектуальних методів обробки неповної і нечіткої інформації Для підтримки МЗ АСУ такими системами в роботі використовували інтелектуальні методи генетичні алгоритми та нейронні мережі

Генетичні алгоритми вирішували завдання прогнозування та оптимізації систем на основі нечітких результатів вимірювань технічної діагностики та компенсації латентних порушень в роботі складних систем багатоцільової оп-тимізації методом комплексного генетичного алгоритму та еволюційної оптимі-зації слабкозвrsquoязаних технічних систем Нейронні мережі призначалися для вбудовування в засоби вимірюваненя для АСУ технологічними процесами лит-тя і після відповідного навчання laquoзаймалисяraquo розпізнаванням прихованих за художньою оболонкою технічних образів необхідних для ефективного пошуку управлінських рішень в області ливарної технології

ВИСНОВКИ

Дисертація містить нові науково обґрунтовані результати проведених здо-

бувачем досліджень які розвrsquoязують наукову проблему розробки та удоскона-лення теоретичних основ і нових універсальних підходів до вибору систем та імплементації МЗ управління складними важкодоступними ливарними систе-мами з важковимірюваними параметрами дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірювань підвищувати якість продукції ЛВ

Художнє

та неметалеве лиття нанесення

покриттів

Матеріали

Розрахунок управляючих дій за

допомогою інтелектуальних інформаційних технологій

Мікрофото поверхні

Параметритехнології Механічні

властивості

Фотографія виливка

Рисунок 16 ndash Схема АСУ процесами неметалевого і художнього лиття

а також нанесенням художніх покриттів

271 Аналізом літературних джерел і виробничих даних встановлено що ли-

варним виробництвом (на сьогоднішній день існують понад сотні принципово різних промислових способів лиття) надзвичайно важко керувати оскільки йо-го вхідні проміжні та вихідні характеристики відносяться до важковимірюва-них швидкозмінних багатовимірних широкодіапазонних важкодоступних ві-дкладених і прихованих Все це створює проблеми МЗ ЛВ оскільки існуючі методи і засоби які призначені для цього відрізняються

bull за методами одержання первинної вимірювальної інформації запізню-ванням (великі виливки остигають в формі тривалий час) руйнівним впливом на процеси (форму виливок доводиться розрізати) побічністю (наприклад ви-мірювання температури поверхні оцінюється laquoна окоraquo за швидкістю перемі-щення по ній крапель рідини) небезпекою для життя (високі температури ви-бухонебезпечність високочастотні магнітні поля тощо)

bull за видом надання первинної вимірювальної інформації багатомірністю (великий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного вимірю-вання) нестабільністю (наприклад від виливка до виливка)

bull за методами обробки вимірювальної інформації домінуванням експерт-них оцінок (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікації за еталонами і laquoруч-ногоraquo підрахунку

bull за метрологічними характеристиками результатів вимірювань відсут-ність on-line доступу низька точність низька чутливість низька надійність ре-зультату вимірювання (вплив на результат різного роду статистичних викидів)

2 Виконана класифікація МЗ ЛВ за напрямками вхідні характеристики ndash що вимірювати навіщо вимірювати та вихідні ndash як і чим вимірювати Це дозво-лило для розвrsquoязання науково-технічної проблеми створення та імплементації ефективного МЗ системи управління ЛВ запропонувати метод інтелектуальної обробки вхідних характеристик за допомогою нейронної мережі Кохонена яка підбирає до кожного набору останніх (коду ТВ) можливі методи і засоби вимі-рювання Якщо такі є в базі даних системи їх треба придбати і застосувати якщо є тільки метод вимірювання необхідно розробити спроектувати і вигото-вити засіб що реалізує цей метод якщо й метод не існує ndash необхідна наукова робота по його створенню У будь-якому випадку необхідно виконати імпле-ментацію методів і засобів під конкретні умови технологічних процесів лиття

3 Для реалізації цього методу створена автоматизована людино-машинна система вибору МЗ ЛВ laquoFOUNDMEASraquo (laquofoundry measurementsraquo ndash ливарні ви-мірювання) та її підсистеми laquoMETALMEASraquo для області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo для області якості продукції ЛВ та laquoENVIRMEASraquo для області сфери зовнішнього впливу ЛВ що містить підсистеми вибору такого забезпечення отримання вимірювальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ вибору методу згортки таких відображень до ре-зультату вимірювання а також оцінки якості і конкурентоспроможності новос-творюваних метрологічних систем

4 Для обrsquoєктів ЛВ з метою отримання первинної метрологічної інформації (просторово-часового відображення) від laquoточок вимірюваньraquo прийнятих в робо-ті запропоновані та імплементовані фізичні методи (ємнісний індукційний та

28рентгенографічний) термічні (термопари спектроскопи laquoпряміraquo та інфрачер-воні термометри) гідравлічні (прилади для вимірювання герметичності просо-чування) біологічні (життєздатність флори і фауни) методи отримання зобра-жень та відеорядів (фото- та кінозйомка томографія теплобачення) а також ін-телектуальні методи інтегруючих датчиків і латентних інформаційних інrsquoєкцій

5 Для обrsquoєктів ЛВ з метою згортки первинної метрологічної інформації до результату вимірювання запропоновано згортка за допомогою розрахунку роз-мірностей відображення (топологічної розмірності Мінковського розмірності Хаусдорфа-Безиковича фрактальної розмірності інформаційної розмірності кореляційної розмірності) а також згортка за допомогою стискаючих відобра-жень і згортка в результат еліптичного та параболічного перетворень що до-зволило зводити великий обсяг первинної вимірювальної інформації до одного числа

6 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття мідного неперервного виливка із безкисневої катодної міді лиття в виливниці мідних анодів і лиття під тиском біметалевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірювання тем-ператури поверхні мідної катанки в русі вимірювання мікроструктури безкис-невої міді шляхом еліптичного перетворення її цифрового зображення вимірю-вання електрогальванічних якостей мідних анодів шляхом попиксельної оцінки відповідності кольору фотографії анода еталону який налаштовується за ре-зультатами спектрального аналізу металу виливка вимірювання нерівномірнос-тей у розподілі температури поверхні сталевих вставок перед заливкою алюмі-нієм за допомогою тепловізора а також вимірювання незварюваємості елемен-тів біметалу за допомогою компrsquoютерної обробки фотографій мікрошліфів в зоні зварювання сталі і алюмінію

7 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття в землю герметичних чавунних виливків лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми і лиття в землю ве-ликих сталевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірюван-ня герметичності сірого чавуну шляхом параболічного перетворення відеозйо-мки з місця протікання для експрес-вимірювання та еліптичного перетворення зображення мікрошліфа сірого чавуну для універсального вимірювання запро-понована і сертифікована на підприємстві (одеський завод laquoЦентролитraquo) нова одиниця вимірювання герметичності laquoегraquo Розроблено методи та засоби МЗ ви-мірювання за допомогою запропонованого в роботі інтегрального датчика теп-лової енергії яка поглинається піщано-смоляною формою при її виготовленні а також неруйнівного вимірювання щільності піщаної форми в процесі її вигото-влення за допомогою ємнісного датчика

8 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoENVIRMEASraquo при управлінні технологічними процесами неметалевого і художнього лиття та на-несення художніх покриттів а також при управлінні екологічним станом на-вколишнього середовища технологічними методами Розроблено методи та за-соби МЗ інтелектуального вимірювання параметрів виливків в умовах неповних та (або) нечітких даних а також вимірювання laquoзовнішніхraquo для ЛВ параметрів

29кількості шкідливих речовин повrsquoязаних з технологією лиття в повітрі водой-мах та ґрунті параметрів відновлення навколишнього середовища тощо

9 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного виливка В результаті випробувань встановлено що підсистема laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномір-ність показника якості мідного виливка в межах 16 стренг приблизно на 25

10 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo В результаті випробувань встановлено що використання під-системи laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чистоти міді на рівні не більше ніж 0001 за кожною домішкою

11 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бі-металевих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на згортках фотографій мак-рошліфів зони стику різних металів Встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo в реальному виробництві дало можливість знизити дефек-ти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

12 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в піщані форми В результаті випро-бувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

13 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболо-нкові форми В результаті випробувань встановлено що застосування підсисте-ми laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоспроможність продукції

14 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ в області оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків В результаті виробничих випробувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість де-фектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

15 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролітraquo були проведені випробування підсистеми МЗ в галузі екології ЛВ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою В результаті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прис-корити рекультивацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

9джень ndash 2003raquo (Дніпропетровськ 2003) Науково-технічній конференції laquoНові та нетрадиційні технології в ресурсо- та енергозбереженніraquo (Одеса 2004) 39-й науковій конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інфор-маційні технології та телекомунікаційні мережіraquo (Одеса 2004) Міжнародних науково-практичних конференціях laquoІнформаційні технології і інформаційна безпека в науці техніці та освіті laquoІНФОТЕХ-2011raquo і laquoІНФОТЕХ-2013raquoraquo (Сева-стополь 2011 2013) Міжнародній науково-практичній конференції-виставці laquoЛВ технології матеріали обладнання економіка та екологіяraquo (Київ 2011) X всеукраїнській науково-технічній конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo (Одеса 2011) VIII Міжнародній науково-практичній конференції laquoЛитво ndash 2012raquo (Запоріжжя 2012) ХІІІ Міжнародній науково-технічній конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo (За-поріжжя 2012) Міжнародній науково-технічній конференції laquoАвтоматизація проблеми ідеї рішенняraquo (Севастополь 2012) IV Міжнародній науково-технічній конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo (Ки-їв 2012) Міжнародній науково-практичній конференції laquoЛиття Металур-гія 2013raquo (Запоріжжя 2013) Міжнародній конференції з автоматичного управ-ління присвяченій 100-річчю з дня народження академіка О Р Івахненка laquoАв-томатика ndash 2013raquo (Миколаїв 2013) Міжнародній українсько-японської конфе-ренції з питань науково-промислового співробітництва (Одеса 2013) Міжна-родній науково-технічній конференції молодих вчених аспірантів і студентів laquoСучасні технології проектування керуючих і мехатронних системraquo (Севасто-поль 2013) а також на розширеному засіданні наукового семінару кафедри ме-талорізальних верстатів метрології та сертифікації Одеського національного політехнічного університету (Одеса 2015)

Публікації Результати дисертації викладені в 73 наукових публікаціях у тому числі 28 статтях у журналах зі спеціального переліку МОН України (з них 1 ndash у міжнародному виданні 6 входять до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus Worldcat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY) 4 ndash у збірниках наукових робіт які не входять до спе-ціального переліку МОН України а також 41 ndash в матеріалах конференцій і се-мінарів

Структура дисертації Дисертація складається із вступу пrsquoяти розділів трьох додатків Загальний обrsquoєм дисертації ndash 430 стор з них додатків ndash 101 стор Дисертація містить 121 рисунок 37 таблиць та посилання на 387 нау-кових джерел

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступi наведена загальна характеристика роботи яка підкреслює її акту-

альність відповідність державним науковим програмам чинним вимогам нау-кову новизну та практичне значення визначені обrsquoєкт та предмет дослідження сформульовані його мета та задачі

У першому розділі проаналізовано методи та засоби МЗ управління склад-ними технологічними процесами лиття зокрема особливості МЗ управління

10складними процесами ЛВ специфіку параметрів областей ЛВ як обrsquoєктів вимірювання а також проблеми вибо-ру та імплементації МЗ для окремих галузей ЛВ

Аналіз структури найбільш розпо-всюджених способів лиття дозволяє виділити області застосування МЗ в ЛВ та головні цілі управління проце-сами в межах цих областей які потре-бують постійного моніторингу а от-же і постійного вимірювання їхніх параметрів (рис 1)

До цих областей віднесені ndash вимірювання у виливку мета ndash

отримання якісного металу і в підсум-ку придатного виливка приклади неперервне лиття мідних злитків лит-тя в кокіль мідних анодів лиття біметалевих виливків тощо

ndash вимірювання у ливарній формі мета ndash отримання якісного та недорогого виливка приклади лиття в піщані форми сталевих та чавунних виливків лиття в оболонкові форми алюмінієвих виливків тощо

ndash вимірювання у сфері зовнішнього впливу ЛВ мета ndash забезпечення якості життя заснованої на естетиці промислового та художнього литва та екологічній безпеці ЛВ приклади неметалеве та художнє лиття художні нанопокриття на виливках а також екологія навколишніх для ЛВ атмосфери біосфери та грунту

У другому розділі представлена система laquoFOUNDMEASraquo створення та ім-плементації МЗ АСУ ЛВ З точки зору МЗ серед різних характеристик ливар-них процесів найбільший інтерес представляють такі їхні параметри які необ-хідні та достатні для вирішення завдань управління і які можуть бути отримані в результаті вимірювання ЛВ з погляду МЗ АСУ являє собою поле екстрема-льних станів матеріалів і обладнання з трудновимірюваними параметрами тому перший етап створення МЗ ndash вибір МЗ для конкретних параметрів ЛВ ndash є вкрай складною задачею для її laquoручногоraquo розвrsquoязання

В роботі кожний вибір МЗ для конкретних параметрів ЛВ починається з аналізу технологічної схеми процесу лиття яка отримується із технічного за-вдання на розробку МЗ Далі в системі laquoFOUNDMEASraquo будуються структурні схеми АСУ відповідними технологіями (приклад на рис 2) які визначають пе-релік та метрологічний зміст таких точок

Чим точніше будуть охарактеризовані ТВ тим точніше виявляться резуль-тати останніх і відповідно вище ефективність АСУ і якість виливків

Далі в роботі виконано окрему класифікацію головних атрибутів ЛВ вра-ховуваних при виборі МЗ

Рівень складності ЛВ був класифікований за такими ознаками ndash з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути інтерпретований як

Область ІІІ Вимірювання у сфері дії ЛВ

Область ІІ Вимірювання в формі

Комплексна область Вимірювання у виливку

та сфері дії ЛВ

Покращення

екології

Підвищ

ення естетичності

Підвищення

якості

Зниження

собівартості Область І Вимірю-вання у виливку

Рисунок 1 ndash Області застосування МЗ

в ливарному виробництві та цілі управління

11складний шляхом нарощування кількості параметрів що врахо-вуються при побудові моделю-ючого відображення за раху-нок більш глибокої дискретиза-ції обrsquoєкта на підрівні та еле-менти

ndash з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений на мікро макро або мета рівнях в залежності від мети і завдань вимірювань для автоматизованого управ-ління

ndash будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений у вигляді пристрою спо-собу або речовини в залежності від виду функціонального призначення МЗ ли-варної технології

Проблеми МЗ ЛВ які випливають з його технологічних особливостей були класифіковані за такими ознаками

ndash мета вимірювань попередній експеримент поточна діагностика безпо-середньо управління

ndash етап (період) технологічного процесу на якому проводиться вимірюван-ня вхідні параметри проміжні параметри вихідні параметри

Метрологічні характеристики процесів керованих в ЛВ були класифіко-вані за такими ознаками

ndash швидкоплинні процеси ndash проблемні з точки зору on-line вимірювання їх-ніх параметрів для цілей управління

ndash високоінтенсивні процеси ndash проблемні з точки зору величини діапазонів вимірювань їхніх параметрів

ndash багатопараметричні процеси ndash проблемні з точки зору ефективного ви-користання усіх виміряних параметрів в системі управління

ndash багатоекстремальні процеси ndash проблемні з точки зору кількості та якості вимірювань що забезпечують необхідну і достаточну інформацію для задач ба-гатоекстремальної оптимізації

ndash багатокритеріальні процеси ndash проблемні з точки зору кількості та якості вимірювань які забезпечують необхідну і достаточну інформацію для задач ба-гатокритеріальної оптимізації

ndash процеси які самоорганізуються ndash проблемні з точки зору вимірювання внутрішніх динамічних характеристик

Проблеми МЗ ЛВ які випливають з його метрологічних особливостей були класифіковані за такими ознаками

ndash за методами отримання первинної вимірювальної інформації методи із запізнюванням (великі виливки остигають у формі тривалий час) руйнівні ме-тоди (форму або виливок при вимірюванні доводиться розрізати) непрямі ме-тоди (наприклад вимірювання температури поверхні по оцінюваній laquoна окоraquo

Хімічний склад

катоду

Хімічний склад

розплаву

Технологічний процес лиття у виливниці мідних анодів

Розрахунок управляючих

впливів

Хімічний склад анода

Фото поверхні анода

Електрол

із

Рисунок 2 ndash Приклад структурної схеми АСУ технологічним процесом лиття у виливниці

мідних анодів із зазначенням точок вимірювань

12швидкості переміщення по ній крапель рідини) небезпечні для життя методи (високі температури вибухонебезпечність високочастотні магнітні поля)

ndash по вигляду первинної вимірювальної інформації багатовимірність (вели-кий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного виміру) не-стабільність (наприклад від виливка до виливка)

ndash за методами обробки вимірювальної інформації експертні оцінки (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікація за еталоном laquoручнийraquo підрахунок

ndash за метрологічними характеристикам результатів вимірювань відсутність on-line доступу точність чутливість робастність результату (вплив на резуль-тат дослідження різного роду статистичних викидів)

За кожним класом в кожному з перерахованих атрибутів в базі даних за-кріплені цифрові коди які при обrsquoєднанні в результаті комплексного аналізу того або іншого техпроцесу ЛВ та мети і форми його метрологічного монітори-нгу перетворюються на кодове слово ndash число за допомогою якого нейронна мережа системи laquoFOUNDMEASraquo пропонує в якості підтримки прийняття рі-шення найкращі методи та засоби вимірювань а також можливі напрямки їх-нього впровадження в ЛВ

Формою представлення таких пропозицій є методи отримання і згортки просторово-часових відображень одержуваних від ТВ які обрані нейронною мережею Кохонена із тих що є в базі даних системи Якщо в базі даних не зна-ходиться прийнятного метода або засобів то система сповіщає про це користу-вача який повинен надалі розробляти нові методи та засоби під конкретну ТВ та вимоги до неї

Методи отримання і згортки просторово-часових відображень одер-жуваних від ТВ Відкритий перелік методів отримання просторово-часових ві-дображень одержуваних від ТВ в обrsquoєкті вимірювання ndash це перш за все фізи-чні методи томографії морфологічної чутливості ємнісний вбудованих дат-чиків а також інтелектуальні методи генетичного алгоритму інтелектуального моніторингу інтелектуальних інrsquoєкцій та інші Відкритий перелік методів згор-тки просторово-часових відображень ndash це згортка за допомогою розрахунку ро-змірності відображення згортка за допомогою стискуючих відображень а та-кож згортка в результат еліптичного або параболічного перетворень

В автоматизованій людино-машинній системі laquoFOUNDMEASraquo передбаче-на також підсистема імплементації вибраного методу вимірювань тобто про-грамної і апаратної реалізації вибраного методу в заданій технології Мета ndash за-безпечення якості та конкурентоспроможності МЗ

Загальна схема системи laquoFOUNDMEASraquo вибору МЗ технологічних проце-сів лиття представлена на рис 3

У третьому розділі описана підсистема метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в галузі управління властивостями виливка

31 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом непере-рвного лиття мідної катанки У цьому процесі виливок виходить в одну тех-нологічну операцію при витягуванні стренги з розплаву через систему laquoграфі-товий кристалізатор ndash первинний охолоджувач ndash вторинний охолоджувачraquo ви-тягуючої машині неперервного лиття (рис 4)

13В результаті аналізу технологічного процесу неперервного лиття мідної ка-

танки визначені ТВ на структурній схемі АСУ (рис 5) і сформульований laquoКом-плекс вимог до МЗ АСУraquo обробка якого з допомогою нейронної мережі Кохо-нена дозволила поставити завдання створення МЗ

ndash розробити нове МЗ для вимірювання температури поверхні стренг ndash розробити нове МЗ для оцінки мікроструктури мідного сплаву яке під-

ходить для вбудовування в АСУ

Точка вимірювання 2 Відображення ndash фотографія

мікрошліфа Обробка ndash програма розрахунку

середнього розміру зерна

1 ПОЧАТКОВІ ДАНІ схема технологічного процесу вимоги до виливка

2 АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ

Результат 1 перелік вимірюваних параметрів

Результат 2 схема управління технологічним процесом з laquoточками вимірюваньraquo

3 КОДУВАННЯ Результати метрологічні коди

laquoточок вимірюваньraquo

Код точки 1 2 1 135 1 1 2

Код точки 2 2 1 135 1 1 2

4 ВИБІР МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ (ДЛЯ ТОЧОК 1 І 2) Результат 1 Метод отримання відображення

Результат 2 Метод обробки проміжної інформації (відображення)

Результат 3 Спосіб імплементації методів відображення та обробки

ОСНОВНІ ЕТАПИ

КЛАСИФІКАЦІЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ОБrsquoЄКТА

ВИМІРЮВАННЯ

По обrsquoєкту

По процесу

По вимірюванню

ПІДГОТОВЧІ ЕТАПИ

КЛАСИФІКАЦІЯ МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

НАВЧАННЯ НЕЙРОННОЇ МЕРЕЖІ КОХОНЕНА

Точка вимірювання 1 Відображення ndash від екрану тепловізора Обробка ndash

параболічне перетворення

ПРИКЛАД ПРОПОНОВАНОГО РІШЕННЯ

НАВЧЕНА НЕЙРОННАМЕРЕЖА КОХОНЕНА

Слой Кохонена

bull bull

Распределительный слой

laquoМертвыйraquo нейрон

Диагноз 1 Диагноз К Метод для 1 точки Метод для 2 точки

Мертвий нейрон

Шар Кохонена

Розподільчий шар

Рисунок 3 ndash Загальна схема системи вибору та імплементації

МЗ laquoFOUNDMEASraquo для технологічних процесів лиття

14Переливний жолоб від плавильної печі

Раздаточная печь

Індуктор

Перегородка

Вісь Х ливарної машини (перед площиною розріза)

Вісь Y ливарноїмашини

Кристалізатор із охолоджувателем

Стренга катанки

До витягаючого пристрою

y16 y15 y14 y13 y12 y11 y10

y9

x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8

Покривний флюс

Канал

asymp

Температура

поверхні стренг

Мікрострук-тура металу

Технологічний процес

неперервного лиття мідної

катанки

Регулятор витрати води

Режим витягування

Температура розплава

Розрахунок управляючих

впливів

Рисунок 4 ndash Конструктивна схема багатострумкової установки для

лиття мідної катанки

Рисунок 5 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом неперервного

лиття мідної катанки (для одного струмка)

Вимірювання температури поверхні стренг за допомогою паразитної термо-пари Для вимірювання температури по-верхні яка рухається із відносно великою швидкістю стренги була розроблена (Зонд для вимірювання температури поверхні тіла ГО Оборський БА Моргун ЮБ Моргун ІВ Прокопович ndash Патент Укра-їни на корисну модель Заявка u201506612 пріоритет від 060715) па-разитна термопара без спаю коли laquoпара-зитraquo не здійснює впливу на показники прибору в цілому (рис 6) Оскільки тер-

мопарні дроти не спаяні між собою як у звичайної термопари на місці їхнього контакту зі стренгою утворюються дві laquoпаразитніraquo термопари хромельстренга і стренгаалюмель

Якщо припустити що температури стренги в точках контактів практично рівні обидві паразитні термопари компенсують ЕРС повrsquoязані зі стренгою і можуть вимірюватися як одна при цьому контакт таких laquoокремихraquo термопар зі

стренгою значно кращій ніж у спаю термопари хромельалюмель зі стренгою

Недоліки існуючого масивного зон-да полягають в тому що конструкція чу-тливого елемента має істотну інерцій-ність за температурою та паразитне ви-промінювання тепла в навколишнє сере-довище

В пропонованому зонді (рис 7) зниження похибки вимірювання досяга-ється тим що в зонді присутні термоеле-ктроди 1 і 2 виконані у вигляді компен-

V=3

03

5 м

с

Термоелектрод А

Термоелектрод В

Пружне притискування

empty 816

Рисунок 6 ndash Схема laquoпаразитноїraquo термопари

Рисунок 7 ndash Температурний зонд

для пропонуємого методу вимірювання температури

рухомих поверхонь

15саційних спіралей Ці термоелектроди створюють термопару закріплену в ізо-льованому сердечнику 3 в стакані 4 Виводи 6 7 закріплені в кришці 5 Робочий кінець термопари 8 не має спаю а термоелектроди вільно контактують з повер-хнею тіла температура якого вимірюється

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідної катанки в ПуАТ laquoОде-ський завод laquoОдескабельraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

32 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад розплаву а на проміжному виході ndash хімічний склад анода а також фотог-рафії його поверхні до і після електролізу Остаточний вихід технологічного процесу ndash хімічний склад мідного катода (мета управління)

На структурній схемі АСУ (рис 2) виділені laquoточки вимірюваньraquo ndash ті реа-льні laquoфізичніraquo місця на устаткуванні що здійснює техпроцес або на предмет праці (в даному випадку це мідний анод ndash проміжний результат загального ли-варно-гальванічного технологічного процесу отримання чистої катодної міді) За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управ-ління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розроблення МЗ для АСУ тех-нологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

ndash МЗ для визначення хімічного складу мідного сплаву методом спектраль-ного аналізу

ndash МЗ для оцінки відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода

Метод вимірювання хімічного складу анода Хімічний склад мідного анода вимірювали laquoстандартнимraquo методом спектрального аналізу

Метод вимірювання відносної площі дефектів Під час виготовлення анода на його поверхні можуть формуватися ділянки які не беруть участь в електро-лізі при подальшому виготовленні катода (laquoбитіraquo ділянки) із-за наявності на поверхні непровідних матеріалів попадання на поверхню анода фарби від по-верхні виливниці утворення оксидів тощо Раніше відносну площу laquoбитихraquo ді-лянок анодів визначали візуально порівнюючи безпосередньо поверхню анода з таблицями балів наявності перерахованих дефектів Недоліки такого визна-чення очевидні низька точність через похибки дискретизації всіх можливих ва-ріантів поверхні на бали а також низька точність і субrsquoєктивізм при віднесенні тієї чи іншої laquoспоглядаємоїraquo поверхні до того чи іншого балу

Пропонований метод позбавлений цих недоліків оскільки вимірювання здійснюється автоматично з неперервним виходом Вимірювання відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода в пропонованому методі здійснюється шляхом компrsquoютерної обробки кольорової цифрової фотографії поверхні Експериментально в загальній зоні RGB-розкладання виділяється де-яка зона відповідна бездефектній поверхні ndash деякий laquoпаралелепіпед якостіraquo попадання в який свідчить про те що на поверхні анода в точці що відповідає даному пікселю дефектів немає Далі RGB-розкладання кожного пікселя що міститься у вихідних даних піддається компrsquoютерній обробці результат якої ndash одне число Fвідн і є результатом вимірювання

16Діапазон вимірювань пропонованого методу становить від 0 до 100 laquoби-

тоїraquo поверхні Діапазон показань пропонованого методу становить 0 ndash 1 за шкалою якості

поверхні анода Похибка методу Запропонований метод вимірювання відноситься до не-

прямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта ви-мірювань до його результатів Це призводить до можливого накопичення похи-бки вимірювання на кожному етапі перетворень Встановлено що сумарна мак-симально можлива похибка цілком допустима в машинобудуванні виробництві Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання дефектів повер-хні мідного аноду для прототипу і пропонованого методу наведено в табл 1

Таблиця 1 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобів вимірювання дефектів поверхні мідного литого аноду Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонуємий метод поріг чутливості 710 plusmn пікс 1 пікс діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 до IJ пікс 0 до IJ пікс

похибка plusmn 10 plusmn 35 Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідних анодів на металургій-

ному підприємстві laquoПанком-Юнraquo із позитивним техніко-економічним ефектом 33 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття

під тиском біметалевих виливків Структурна схема АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків наведена на рис 8

Технологічний процес лиття біметалевого

виливка (до заливки алюмінію)

Температура заливки

Розрахунок управляючого

впливу

Фотографіямакрошліфа Режим

нагріву вставки

Температура поверхні вставки

Технологічний процес лиття

(заливка и охолодження біметалевого виливка)

Рисунок 8 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом

лиття під тиском біметалевих виливків

На вході засобів вимірювань в пропонованому методі знаходиться склад-ний електромагнітний потік випромінюваний від поверхні тіла що нагріваєть-ся і описуваний великою кількістю змінних На виході методу ndash єдине число За допомогою нейронної мережі Кохонена а також із врахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розробки МЗ для АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків

17ndash МЗ для вимірювання параметрів термічного стану (інтегральної темпера-

тури поверхні) сталевої вставки перед заливанням її алюмінієм ndash МЗ для оцінки зварюваності біметалевої виливка у місці зrsquoєднання сталі і

алюмінію Вимірювання температури поверхні сталевих вставок за допомогою теп-

ловізора Для первинної обробки інфрачервоного випромінювання не підходять звичайні відеокамери тому у даному випадку необхідний тепловізор В резуль-таті виходить кольорове цифрове зображення підігрітої вставки приклад якого наведено на рис 9

Рисунок 9 ndash Зображення підігрітої вставки отримане за допомогою тепловізора

Мінімальна вимірювана зміна інтенсивності випромінювання Експериме-нтально встановлено що метод розпізнає різні випромінювання що відрізня-ються середньою температурою відповідного пікселя в 001 К

Мінімальний вимірюваний поріг зрушення теплової картини без зміни ін-тенсивності Експериментально встановлено що метод розпізнає різні випро-мінювання що відрізняються в просторі на 1 піксель на матриці тепловізора що відповідає 007 К

Запропонований метод відноситься до непрямих з великою кількістю пере-творень вимірюваної величини від обrsquoєкта вимірювань до його результатів Це призводить до накопичення похибки на кожному етапі перетворень Але сума-рна максимально можлива помилка допустима (до 10 ) в цій сфері ливарного виробництва

Порівняння метрологічних характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для прототипу і запропонованого методу наведено в табл 2

Таблиця 2 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки

Характеристика Прототип (вимірювання температури в одній точці)

Пропонований метод (вимірювання інтегральної

температури) чутливість 10 plusmn 1 degС 1 plusmn 05 degС

поріг чутливості ndash по температурі 5 degС 11 degС ndash по часу 15 с 05 с діапазон показань 50 ndash 500 degС 50 ndash 500 degС

діапазон вимірювань 50 ndash 200 degС 50 ndash 200 degС

похибка plusmn 20 plusmn 8

18У пропонованому методі первинна метрологічна інформація одержувана

від тепловізора у вигляді плоского зображення піддається еліптичному перет-воренню яке зводить значення інтенсивностей кожного пікселя зображення до одного числа такий результат дозволяє оцінити рівномірність нагрівання пове-рхні

Метрологічна оцінка незварюваності компонентів біметалевого виливка Якщо з якихось причин елементи біметалу не зварюються між собою на їх ме-жі на макрошліфі поперечного розрізу чітко спостерігаються щілиноподіб-ні чорні ділянки (рис 10)

Незварюваністьсталі та алюмінію

Алюміній

Сталь

α1

Зони незварювання

α2

а б

Рисунок 10 ndash Зони незварювання на макрошліфі розрізу біметалевого виливка (а) та схема до оцінки незварювання (б)

В існуючому способі оцінку незварюваності проводили візуально за

субrsquoєктивною оцінкою довжині щілиноподібних чорних ділянок Така оцінка не відрізняється ані точністю ані чутливістю і погано вбудовується в АСУ литтям біметалевих виливків Натомість із зображення такого шліфа ступінь незварю-ваності може бути виміряна кількісно Для цього пропонується метод згідно з яким круглий слід поверхні дотику після оцифровки і обробки в циліндричних координатах перетворюється на набір кутів α1 α2 α3 на кожен з яких спира-ється відповідна пошкоджена ділянка (рис 10) В подальшому ступінь незва-рюваності Ѕн розраховується за формулою

1 2н

2

S α + α +=

π (1)

Мінімальна вимірювана зміна незварюваності Експериментально встанов-лено що метод розпізнає різні сумарні кути незварюваності що відрізняються різницею в 002 рад

Точність засобу вимірювань Запропонований метод вимірювання відно-ситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта до його результатів Сумарна максимально можлива помилка (до 10 ) цілком допустима в цій сфері ливарного виробництва Порівняння метрологіч-них характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для про-тотипу і запропонованого методу наведено в табл 3

19Таблиця 3 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонований метод

чутливість 1 plusmn 009 1 plusmn 003 поріг чутливості 03 ndash 05 рад 001 ndash 003 рад діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 ndash 1 0 ndash 1 похибка plusmn 8 plusmn 06

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям біметалевих виливків в ДП

laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo із позитивним тех-ніко-економічним ефектом

У четвертому розділі представлена підсистема МЗ laquoCASTMEASraquo в обла-сті управління ливарною формою

41 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття в землю чавунних виливків На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад лігатури та її кількість а також інтенсивність пові-тряного охолодження форми після заливки а на виході ndash герметичність вилив-ків та їхня мікроструктура

Відповідна цьому струк-турна схема АСУ технологі-чним процесом лиття чавун-них виливків наведена на рис 11

В результаті аналізу тех-нологічного процесу сфор-мульована задача розробки нового МЗ для АСУ техноло-гічним процесом лиття в пі-щані форми чавунних вилив-ків з підвищеною герме-тичністю

ndash МЗ для вимірювання герметичності металу виливка ndash МЗ для оцінки мікроструктури чавуну виливка яка підходить для вбудо-

ви в АСУ (див вище) МЗ для вимірювання герметичності металу виливка Герметичність ndash це

опір матеріалу проникненню В даний час існує декілька методик по визначен-ню герметичності чавунів В одній з них крізь чавунну пластину у вакуумний простір пропускають водень вимірюючи при цьому зміну тиску Недоліком цього методу є те що форма зразка є двоякоувігнутим диском під впливом ви-сокого тиску в робочій частині зразка виникають напруження стискування які різко спотворюють реальну герметичність чавуну Інша методика дослідження герметичності сірого чавуну заснована на продавлюванні крізь зразок рідини В якості рідини для випробувань використовують керосин

Основним недоліком цих методів є те що навіть сам факт появлення течі в

Технологічний процес лиття

чавунних виливків у піщану форму

Склад та кількість лігатури

Розрахунок управлінь-ських дій

Герметичність виливка

Інтенсивність обдування форми

Фотографія мікрошліфа

Рисунок 11 ndash Структурна схема АСУ

технологічним процесом лиття чавунних виливків в піщані форми

20ньому визначається візуально Якщо необхідно провести вимірювання то про яку точності може йти мова якщо кількість рідини що просочилася визнача-ється за допомогою гігроскопічного тампона який зважується до і після проти-рання контрольної поверхні Однак і це ndash не основний недолік Мова йде про вимірювання часу У небезпечних і особливо відповідальних випадках напри-клад просочування радіоактивних рідин саме час вимірювання може зіграти фатальну роль в управлінні системою в цілому а в цьому методі-прототипі він вочевидь високий

У пропонованому методі вимірювання ці недоліки усунені Метод фактич-но являє собою два різних варіанти які обrsquoєднує єдина нова одиниця герметич-ності laquoегraquo (Стандарт підприємства laquoОдеський ливарний завод laquoЦентролітraquo СТ ОЛЗ 030369 ndash 1997) Фізичний сенс laquoегraquo заснований на законі просочуван-ня Дарсі У кожному з двох варіантів методу одиниця герметичності ег вимірю-ється і розраховується по-різному

Перший варіант експрес-метод вимірювання герметичності У ньому на відміну від методу-прототипу поява перших ознак течі вловлюється не візуа-льно а цифровим приладом (відеокамерою) далі вимірювальний сигнал надхо-дить у компrsquoютер на параболічне перетворення яке як відомо змінює колір кожного пікселя зображення з чорного на білий якщо в місці зображення від-повідному цьому пікселю за спостережуваний проміжок часу відбулося хоча б найменша зміна яскравості (наприклад в результаті появи просочування рідини крізь метал) Деяке ускладнення засобів вимірювання (відеокамера компrsquoютер) порівняно з прототипом з лишком компенсується при використанні методу у відповідальних випадках

Оскільки у випадку вимірювання герметичності методом протікання вели-ке значення має не тільки точність такого виміру але і час який витрачається на нього провели дослідження впливу порогу чутливості методу встановлено-го користувачем на час визначення наявності течі Збільшення порогу чутливо призводить до монотонного зростання часу виявлення течі причому з деякого значення порогу візуальне виявлення виявляється більш швидким ніж за допо-могою методу що встановлює природну межу порога

Таким чином у першому варіанті нового методу вимірювальний сигнал ndash відеопотік від поверхні зразка обробка сигналу ndash параболічне перетворення ві-деопотоку в параметр W формула для визначення герметичності GІ

IP tGWω

=η

[ег] (2)

де Р ndash тиск просочування МПа ω ndash площа просочування м2 W ndash кількість ріди-ни мndash6 t ndash час с η ndash динамічна вrsquoязкість Пас

З виразу (2) випливає що герметичність ndash такий опір матеріалу проникнен-ню рідини що має вrsquoязкість η і знаходиться під тиском Р при якому за час t че-рез майданчик ω проникає W мілілітрів рідини

Один ег ndash це така герметичність при якій за 1 с крізь площу в 1 м2 про-сочується 1 м3 рідини що знаходиться під надлишковим тиском який дорі-внює 1 Па при вrsquoязкості 1 Пас

21Питому герметичність визначали як відношення герметичності GІ до квад-

рату товщини зразка δ Діапазон вимірювань для визначення факту протікання від 0 (протікання

немає) до 1 (протікання є) для вимірювання герметичності виливка від 0 до 100 eг

Похибка методу Метод вимірювання відноситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини Розрахункова сумарна мак-симально можлива похибка (до 5 ) цілком припустима у технічних вимірюван-нях Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання герметично-сти для кращого з відомих і запропонованого експрес-методу наведене в табл 4

Таблиця 4 ndash Порівняльні метрологічні характеристики методів вимірювання герметичності

Характеристика Прототип Пропонований метод

Факт протікання Герметичність Факт

протікання Герметичність

чутливість ndash 5 plusmn 1 г ndash 1 plusmn 001 eг діапазон

вимірювання 0 ndash 1 0 ndash 20 г 0 ndash 1 от 0 до 100 eг

похибка plusmn 114 plusmn 91 plusmn 25 plusmn 25 Другий варіант універсальний метод вимірювання герметичності В цьо-

му варіанті вимірювальний сигнал ndash зображення мікрошліфа зразка обробка вимірювального сигналу ndash еліптичне перетворення зображення формула для визначення герметичності GІІ

II р звгр

8G K K Ll amπ

= [ег] (3)

где Kр ndash розмірний коефіцієнт Kзв ndash коефіцієнт звивистості включень a lгр m ndash параметри які отримуються в результаті елиптичного перетворення зображен-ня мікрошліфа

Цей варіант методу є універсальним оскільки для його реалізації не потрі-бне спеціальне обладнання для laquoпродавлюванняraquo зразків Він незамінний в тих випадках коли постійний моніторинг мікроструктури сірого чавуну виливків є найважливішою умовою забезпечення мінімально допустимої герметичності останніх

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям чавунних виливків у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

42 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми Розглянута в цьому розділі АСУ відноситься до комбінованих оскільки в переліку враховуваних параметрів є не тільки технологічні але й організаційні Аналізом технологічної схеми встано-влено що на вході АСУ ndash склад піщано-смоляної формувальної суміші темпе-ратура формоутворюючої оснастки а також стан обслуговуючого персоналу а на виході ndash газопроникність інтегруючого датчика який встановлюється у фо-

22рму та інтелектуального да-тчика вбудованого в орга-нізаційну систему

Відповідна до цього структурна схема АСУ тех-нологічним процесом лиття в оболонкові форми вилив-ків з алюмінієвих сплавів наведена на рис 12 На схемі передбачені дві під-системи виробнича яка управляє параметрами тех-нології і організаційна ndash керуюча персоналом цеху В якості laquoточок вимірю-ваньraquo визначено газопрони-кність інтегруючого датчи-ка стан персоналу і фотог-рафія поверхні виливка

За допомогою нейрон-ної мережі Кохонена а та-кож з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розробили завдання створення МЗ АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в обо-лонкові форми

ndash МЗ для вимірювання інтегральної дії на стан оболонкової форми темпе-ратури та часу

ndash МЗ для оцінки організаційного стану персоналу ливарного цеху ndash МЗ для оцінки якості виливків по зовнішньому вигляду їх поверхні Метод вимірювання кількості поглиненого тепла за допомогою інтегру-

ючих датчиків При аналізі процесів що відбуваються в системі laquoвиливок ndash формаraquo час є найважливішим фактором Наприклад мало нагріти деякий обrsquoєкт до температури фізичного або хімічного перетворення необхідно при цій температурі витримати цей обrsquoєкт для завершення перетворення Це озна-чає що мало мати інформацію про максимальному температуру якої досягав обrsquoєкт необхідно також знати скільки часу тривав такий стан тобто вміти ви-мірювати деяку інтегральну характеристику температури у часі тобто фактич-но вимірювати енергію отриману обrsquoєктом в процесі нагрівання

Прототипу такого методу вимірювання в МЗ ЛВ не існує У роботі запро-поновано новий інтегральний метод вимірювання такої енергії Це дало змогу запропонувати засоби вимірювання у вигляді інтегральних датчиків минулого термічного стану перетворення чутливих елементів яких дозволяє після заве-ршення процесу судити про термічні умови в яких перебував елемент Завдяки цьому проміжні показники (температура форми і час протягом якого вона впливала) виводяться до списку вихідних показників що в свою чергу дозво-ляє відмовитися від важкої ідеї що вимірювати в формі в процесі охолодження

Виробничапідсистема

Організаційнапідсистема

Стан обслуговую-

чого персоналу

Від інтегруючого датчика

Технологічний процес лиття алюмінієвих виливків

в оболонкові форми

Склад формувальної

суміші

Розрахунок управлін-ський дій

Від інтелектуального датчика

Температура оснастки

Фотографія поверхні виливка

Розрахунок управлін-ський дій

Рисунок 12 ndash Структурна схема комбінованої АСУ технологічним процесом лиття виливків з алюмінієвих сплавів в оболонкові форми

23відливка В якості чутливого елемента засобу вимірювання в роботі служив стовпчик піщано-смоляних сумішей або стовпчик порошку легкоплавкого скла Порошки знаходяться в спеціа-льному оснащенні ndash датчику що до-зволяє з одного боку нагрівати стовп-чик усередині досліджуваного обrsquoєкта а з іншого ndash прикладати до нього механічне зусилля (рис 13)

При надходженні тепла з боку поверхні А (рис 13) стовпчик порош-ку односторонньо нагрівається при цьому його фізико-хімічний стан змі-нюється не одночасно а по мірі про-грівання від металевого дна приладу

Відомо що при торцевому нагріванні і стисканні стовпа піщано-смоляних сумішей можливе утворення двох шарів різної щільності результат ланцюж-ка фізико-хімічних процесів вихідного стиснення laquoсухоїraquo суміші і laquoпластично-гоraquo стиснення суміші в якій звrsquoязуюче ndash новолачна смола ndash знаходиться в розмrsquoякшеному від нагрівання стані Подальший нагрів за рахунок поліконден-сації смоли фіксує ці стани чутливого елемента У підсумку газопроникність елемента Г служить деякою інтегральною функцією температури і часу нагрі-вання чутливого елемента

0

Г ( )к

f T dτ⎛ ⎞

= τ τ⎜ ⎟⎝ ⎠int (4)

де τ ndash час закінчення спостерігання с Т ndash температура в контрольній точці К Метрологічна оцінка (вимірювання) якості поверхневого шару По-

поверховий шар готових виливків оцінювали в балах за двома факторами ная-вності пригару та раковин за 5-бальною шкалою для кожного фактора

Розроблене МЗ впроваджено в ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут телевізійної технікиraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

43 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття крупних сталевих виливків

Як випливає з технологічної схеми процесу лиття великих сталевих вилив-ків на вході знаходиться склад формувальної суміші і температура заливання сталі а на виході ndash фотографія поверхні виливка що свідчить про наявність і кількість пригару Крім того на проміжному етапі при формоутворенні здійс-нюється вимірювання щільності форми яке виконується неруйнівним ємнісним методом Відповідна структурна схема АСУ технологічним процесом лиття сталевих виливків в піщані форми наведена на рис 14

В результаті аналізу технологічного процесу лиття великих сталевих вили-вків за допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розроблено завдання створення нового МЗ

Oslash20

60

А

2 1 3 4 5 6 Рисунок 13 ndash Схема датчика кількості

поглиненого піщаною ливарною формою тепла 1 ndash керамічний стакан 2 ndash металеве (мідне) дно 3 ndash стовпчик

порошку чутливого елемента 4 ndash пористий металокерамічний поршень 5 ndash пружина 6 ndash упор

24ndash МЗ для вимірю-

вання щільності піщаної ливарної форми

ndash МЗ для вимірю-вання зовнішнього ви-гляду виливка яке під-ходить для вбудови в АСУ

Ємнісний метод неруйнівного вимірю-вання щільності піщаної форми Систематичний моніторинг щільності ливарних форм в цілому або окремих її ділянок ускладнений через від-сутність ефективних методів такого контролю без руйнування форми Дійсно від співвідношення густин різних ділянок форми багато в чому залежить інтен-сивність процесів тепломасообміну у останньої а отже і якості виливків На жаль коли форма виготовлена неможливо без її руйнування виміряти щільність її фрагментів що різко обмежує можливості постійного моніторингу форм на ливарному конвеєрі

Метод запропонований в даній роботі полягає у безпосередньому вимі-рюванні електричної ємності конденсатора обкладки якого є складовою части-ною оснастки в якій форма отримана Такий підхід дозволяє забезпечити стабі-льні геометричні параметри конденсатора і високу точність вимірювань

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям сталевих виливків в ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПрогресraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

У пrsquoятому розділі представлена підсистема МЗ laquoENVIRMEASraquo в області управління сферою впливу ливарного виробництва

Під сферою впливу в роботі розуміли процеси які безпосередньо не вхо-дять в даний конкретний спосіб лиття (внутрішня сфера) але тим не менш суттєво впливають на якість життя людини (зовнішня сфера) Сюди можна від-нести проблеми екології ndash якості навколишнього середовища людини ергоно-міки ndash особливостей та можливостей функціонування людини в системах лю-дина річ середа естетики ndash різного роду творів мистецтва декоративних пок-риттів тощо (велика частка творів мистецтва виконана литтям) та ін

51 Метрологічне забезпечення АСУ сферою впливу ливарного вироб-ництва Екосистема відвалів ЛВ є самовідтворюваною але відновні процеси протікають в ній повільно Це пояснюється низькою біологічною активністю відпрацьованих формувальних і стрижневих сумішей Якщо цю властивість на-дати сумішам до вивезення у відвал ще на стадії виробничого циклу то процес відновлення їх у природі можна значно прискорити З цією метою у формува-льну суміш вводили насіння різних рослин При цьому насіння не тільки сприя-

Технологічний процес виготовлення крупних сталевих виливків

Щільність форми

Техноло-гічний процес виготов-лення піщаної форми

Температура заливання

Розрахунокуправля-ючих дій

Фотографія поверхні

Склад форм суміші

Зали-вання форми рідкою сталлю

Рисунок 14 ndash Структурна схема АСУ технологічним

процесом лиття крупних сталевих виливків

25ли формуванню біологічної активності сумішей але й виступали в ролі добав-ки що підвищує податливість ливарної форми Оскільки при цьому вдається також розвrsquoязувати завдання підвищення якості виливків маємо комбіновану область АСУ ЛВ і відповідне цьому МЗ

На вході системи комбінованої АСУ ndash склад формувальної суміші із біодо-бавками конструкція ливарної форми і температура заливки металу а на вихо-ді ndash фотографії поверхні виливка і відвалів ливарних цехів томограма ливарної форми а також біологічні властивості води і насіння які побували в ливарній формі (рис 15)

ЕКОЛОГІЯ ОТОЧУЮЧОГО СЕРЕДОВИЩА

Результат елиптичного перетворення

Концентрація небезпечних компонентів

Питома площа відтворених ділянок

Результат параболічного перетворення

Склад формувальної

суміші

Розрахунокуправля-ючіх дій

Аерофотозrsquoйом-ка відвалів

Температура заливання чувуну Томограма

форми

Схожість насінняпісля вибивки

Біоаналіз фільтр вод

Фото поверхнівиливка

ЛИВАРНИЙЦЕХ

браку по горячих тріщинах

Товщина робочого

шару форми

Рисунок 15 ndash Структурна схема комбінованої АСУ

Для визначення зон ливарної форми в яких насіння виживуть або вигорять

після заливання рідкого металу розглянули розподіл температури в перерізі сирої піщано-глинистої ливарної форми

За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань було поставлено та розвrsquoязано завдання розро-бки нового метрологічного забезпечення для комбінованої АСУ

ndash МЗ для вимірювання якості поверхні виливка з його фотографії ndash МЗ для вимірювання параметрів фільтраційних вод в зоні відвалів ЛВ ndash МЗ для лабораторного вимірювання схожості насіння у ґрунті після ви-

бивки ливарної форми ndash МЗ для аерофото та відео зйомки поверхонь ливарних відвалів та вимі-

рювання параметрами покриття їх сходами насіння ndash МЗ для вимірювання структури матеріалу форми з біодобавками Останню задачу вирішували шляхом розробки методів неруйнівного вимі-

рювання які включають компrsquoютерну томографію середовища і подальшу об-робку її результатів шляхом розрахунку хаусдорфовської розмірності тобто зведення томографічного зображення до одного числа

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ якістю чавунних виливків та екологією ЛВ у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

2652 Метрологічне забезпечення АСУ естетико-художньою сферою ли-

варного виробництва АСУ процесами неметалевого і художнього лиття а та-кож нанесенням художніх покриттів представлена схемою на рис 16

На вході системи автома-тизованого замкненого управ-ління ndash склади матеріалів що використовуються і параметри технологічних процесів а на виході ndash фотографії поверхонь виливків а також механічні властивості виливків і покрит-тів Особливістю вихідних па-раметрів у цьому випадку є їх laquoнечіткістьraquo неможливість ви-мірювання з заданою точністю з-за неповторюваності худож-ніх виливків їх невідтворюва-ності від виливка до виливка

Це робить метрологічний інформаційний канал в АСУ розмитим стохастичним що вимагає для вирішення основної задачі МЗ ndash поставки в замкнений контур управління даних про поточні значення тих або інших вихідних параметрів ndash інтелектуальних методів обробки неповної і нечіткої інформації Для підтримки МЗ АСУ такими системами в роботі використовували інтелектуальні методи генетичні алгоритми та нейронні мережі

Генетичні алгоритми вирішували завдання прогнозування та оптимізації систем на основі нечітких результатів вимірювань технічної діагностики та компенсації латентних порушень в роботі складних систем багатоцільової оп-тимізації методом комплексного генетичного алгоритму та еволюційної оптимі-зації слабкозвrsquoязаних технічних систем Нейронні мережі призначалися для вбудовування в засоби вимірюваненя для АСУ технологічними процесами лит-тя і після відповідного навчання laquoзаймалисяraquo розпізнаванням прихованих за художньою оболонкою технічних образів необхідних для ефективного пошуку управлінських рішень в області ливарної технології

ВИСНОВКИ

Дисертація містить нові науково обґрунтовані результати проведених здо-

бувачем досліджень які розвrsquoязують наукову проблему розробки та удоскона-лення теоретичних основ і нових універсальних підходів до вибору систем та імплементації МЗ управління складними важкодоступними ливарними систе-мами з важковимірюваними параметрами дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірювань підвищувати якість продукції ЛВ

Художнє

та неметалеве лиття нанесення

покриттів

Матеріали

Розрахунок управляючих дій за

допомогою інтелектуальних інформаційних технологій

Мікрофото поверхні

Параметритехнології Механічні

властивості

Фотографія виливка

Рисунок 16 ndash Схема АСУ процесами неметалевого і художнього лиття

а також нанесенням художніх покриттів

271 Аналізом літературних джерел і виробничих даних встановлено що ли-

варним виробництвом (на сьогоднішній день існують понад сотні принципово різних промислових способів лиття) надзвичайно важко керувати оскільки йо-го вхідні проміжні та вихідні характеристики відносяться до важковимірюва-них швидкозмінних багатовимірних широкодіапазонних важкодоступних ві-дкладених і прихованих Все це створює проблеми МЗ ЛВ оскільки існуючі методи і засоби які призначені для цього відрізняються

bull за методами одержання первинної вимірювальної інформації запізню-ванням (великі виливки остигають в формі тривалий час) руйнівним впливом на процеси (форму виливок доводиться розрізати) побічністю (наприклад ви-мірювання температури поверхні оцінюється laquoна окоraquo за швидкістю перемі-щення по ній крапель рідини) небезпекою для життя (високі температури ви-бухонебезпечність високочастотні магнітні поля тощо)

bull за видом надання первинної вимірювальної інформації багатомірністю (великий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного вимірю-вання) нестабільністю (наприклад від виливка до виливка)

bull за методами обробки вимірювальної інформації домінуванням експерт-них оцінок (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікації за еталонами і laquoруч-ногоraquo підрахунку

bull за метрологічними характеристиками результатів вимірювань відсут-ність on-line доступу низька точність низька чутливість низька надійність ре-зультату вимірювання (вплив на результат різного роду статистичних викидів)

2 Виконана класифікація МЗ ЛВ за напрямками вхідні характеристики ndash що вимірювати навіщо вимірювати та вихідні ndash як і чим вимірювати Це дозво-лило для розвrsquoязання науково-технічної проблеми створення та імплементації ефективного МЗ системи управління ЛВ запропонувати метод інтелектуальної обробки вхідних характеристик за допомогою нейронної мережі Кохонена яка підбирає до кожного набору останніх (коду ТВ) можливі методи і засоби вимі-рювання Якщо такі є в базі даних системи їх треба придбати і застосувати якщо є тільки метод вимірювання необхідно розробити спроектувати і вигото-вити засіб що реалізує цей метод якщо й метод не існує ndash необхідна наукова робота по його створенню У будь-якому випадку необхідно виконати імпле-ментацію методів і засобів під конкретні умови технологічних процесів лиття

3 Для реалізації цього методу створена автоматизована людино-машинна система вибору МЗ ЛВ laquoFOUNDMEASraquo (laquofoundry measurementsraquo ndash ливарні ви-мірювання) та її підсистеми laquoMETALMEASraquo для області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo для області якості продукції ЛВ та laquoENVIRMEASraquo для області сфери зовнішнього впливу ЛВ що містить підсистеми вибору такого забезпечення отримання вимірювальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ вибору методу згортки таких відображень до ре-зультату вимірювання а також оцінки якості і конкурентоспроможності новос-творюваних метрологічних систем

4 Для обrsquoєктів ЛВ з метою отримання первинної метрологічної інформації (просторово-часового відображення) від laquoточок вимірюваньraquo прийнятих в робо-ті запропоновані та імплементовані фізичні методи (ємнісний індукційний та

28рентгенографічний) термічні (термопари спектроскопи laquoпряміraquo та інфрачер-воні термометри) гідравлічні (прилади для вимірювання герметичності просо-чування) біологічні (життєздатність флори і фауни) методи отримання зобра-жень та відеорядів (фото- та кінозйомка томографія теплобачення) а також ін-телектуальні методи інтегруючих датчиків і латентних інформаційних інrsquoєкцій

5 Для обrsquoєктів ЛВ з метою згортки первинної метрологічної інформації до результату вимірювання запропоновано згортка за допомогою розрахунку роз-мірностей відображення (топологічної розмірності Мінковського розмірності Хаусдорфа-Безиковича фрактальної розмірності інформаційної розмірності кореляційної розмірності) а також згортка за допомогою стискаючих відобра-жень і згортка в результат еліптичного та параболічного перетворень що до-зволило зводити великий обсяг первинної вимірювальної інформації до одного числа

6 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття мідного неперервного виливка із безкисневої катодної міді лиття в виливниці мідних анодів і лиття під тиском біметалевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірювання тем-ператури поверхні мідної катанки в русі вимірювання мікроструктури безкис-невої міді шляхом еліптичного перетворення її цифрового зображення вимірю-вання електрогальванічних якостей мідних анодів шляхом попиксельної оцінки відповідності кольору фотографії анода еталону який налаштовується за ре-зультатами спектрального аналізу металу виливка вимірювання нерівномірнос-тей у розподілі температури поверхні сталевих вставок перед заливкою алюмі-нієм за допомогою тепловізора а також вимірювання незварюваємості елемен-тів біметалу за допомогою компrsquoютерної обробки фотографій мікрошліфів в зоні зварювання сталі і алюмінію

7 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття в землю герметичних чавунних виливків лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми і лиття в землю ве-ликих сталевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірюван-ня герметичності сірого чавуну шляхом параболічного перетворення відеозйо-мки з місця протікання для експрес-вимірювання та еліптичного перетворення зображення мікрошліфа сірого чавуну для універсального вимірювання запро-понована і сертифікована на підприємстві (одеський завод laquoЦентролитraquo) нова одиниця вимірювання герметичності laquoегraquo Розроблено методи та засоби МЗ ви-мірювання за допомогою запропонованого в роботі інтегрального датчика теп-лової енергії яка поглинається піщано-смоляною формою при її виготовленні а також неруйнівного вимірювання щільності піщаної форми в процесі її вигото-влення за допомогою ємнісного датчика

8 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoENVIRMEASraquo при управлінні технологічними процесами неметалевого і художнього лиття та на-несення художніх покриттів а також при управлінні екологічним станом на-вколишнього середовища технологічними методами Розроблено методи та за-соби МЗ інтелектуального вимірювання параметрів виливків в умовах неповних та (або) нечітких даних а також вимірювання laquoзовнішніхraquo для ЛВ параметрів

29кількості шкідливих речовин повrsquoязаних з технологією лиття в повітрі водой-мах та ґрунті параметрів відновлення навколишнього середовища тощо

9 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного виливка В результаті випробувань встановлено що підсистема laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномір-ність показника якості мідного виливка в межах 16 стренг приблизно на 25

10 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo В результаті випробувань встановлено що використання під-системи laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чистоти міді на рівні не більше ніж 0001 за кожною домішкою

11 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бі-металевих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на згортках фотографій мак-рошліфів зони стику різних металів Встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo в реальному виробництві дало можливість знизити дефек-ти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

12 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в піщані форми В результаті випро-бувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

13 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболо-нкові форми В результаті випробувань встановлено що застосування підсисте-ми laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоспроможність продукції

14 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ в області оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків В результаті виробничих випробувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість де-фектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

15 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролітraquo були проведені випробування підсистеми МЗ в галузі екології ЛВ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою В результаті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прис-корити рекультивацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

10складними процесами ЛВ специфіку параметрів областей ЛВ як обrsquoєктів вимірювання а також проблеми вибо-ру та імплементації МЗ для окремих галузей ЛВ

Аналіз структури найбільш розпо-всюджених способів лиття дозволяє виділити області застосування МЗ в ЛВ та головні цілі управління проце-сами в межах цих областей які потре-бують постійного моніторингу а от-же і постійного вимірювання їхніх параметрів (рис 1)

До цих областей віднесені ndash вимірювання у виливку мета ndash

отримання якісного металу і в підсум-ку придатного виливка приклади неперервне лиття мідних злитків лит-тя в кокіль мідних анодів лиття біметалевих виливків тощо

ndash вимірювання у ливарній формі мета ndash отримання якісного та недорогого виливка приклади лиття в піщані форми сталевих та чавунних виливків лиття в оболонкові форми алюмінієвих виливків тощо

ndash вимірювання у сфері зовнішнього впливу ЛВ мета ndash забезпечення якості життя заснованої на естетиці промислового та художнього литва та екологічній безпеці ЛВ приклади неметалеве та художнє лиття художні нанопокриття на виливках а також екологія навколишніх для ЛВ атмосфери біосфери та грунту

У другому розділі представлена система laquoFOUNDMEASraquo створення та ім-плементації МЗ АСУ ЛВ З точки зору МЗ серед різних характеристик ливар-них процесів найбільший інтерес представляють такі їхні параметри які необ-хідні та достатні для вирішення завдань управління і які можуть бути отримані в результаті вимірювання ЛВ з погляду МЗ АСУ являє собою поле екстрема-льних станів матеріалів і обладнання з трудновимірюваними параметрами тому перший етап створення МЗ ndash вибір МЗ для конкретних параметрів ЛВ ndash є вкрай складною задачею для її laquoручногоraquo розвrsquoязання

В роботі кожний вибір МЗ для конкретних параметрів ЛВ починається з аналізу технологічної схеми процесу лиття яка отримується із технічного за-вдання на розробку МЗ Далі в системі laquoFOUNDMEASraquo будуються структурні схеми АСУ відповідними технологіями (приклад на рис 2) які визначають пе-релік та метрологічний зміст таких точок

Чим точніше будуть охарактеризовані ТВ тим точніше виявляться резуль-тати останніх і відповідно вище ефективність АСУ і якість виливків

Далі в роботі виконано окрему класифікацію головних атрибутів ЛВ вра-ховуваних при виборі МЗ

Рівень складності ЛВ був класифікований за такими ознаками ndash з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути інтерпретований як

Область ІІІ Вимірювання у сфері дії ЛВ

Область ІІ Вимірювання в формі

Комплексна область Вимірювання у виливку

та сфері дії ЛВ

Покращення

екології

Підвищ

ення естетичності

Підвищення

якості

Зниження

собівартості Область І Вимірю-вання у виливку

Рисунок 1 ndash Області застосування МЗ

в ливарному виробництві та цілі управління

11складний шляхом нарощування кількості параметрів що врахо-вуються при побудові моделю-ючого відображення за раху-нок більш глибокої дискретиза-ції обrsquoєкта на підрівні та еле-менти

ndash з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений на мікро макро або мета рівнях в залежності від мети і завдань вимірювань для автоматизованого управ-ління

ndash будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений у вигляді пристрою спо-собу або речовини в залежності від виду функціонального призначення МЗ ли-варної технології

Проблеми МЗ ЛВ які випливають з його технологічних особливостей були класифіковані за такими ознаками

ndash мета вимірювань попередній експеримент поточна діагностика безпо-середньо управління

ndash етап (період) технологічного процесу на якому проводиться вимірюван-ня вхідні параметри проміжні параметри вихідні параметри

Метрологічні характеристики процесів керованих в ЛВ були класифіко-вані за такими ознаками

ndash швидкоплинні процеси ndash проблемні з точки зору on-line вимірювання їх-ніх параметрів для цілей управління

ndash високоінтенсивні процеси ndash проблемні з точки зору величини діапазонів вимірювань їхніх параметрів

ndash багатопараметричні процеси ndash проблемні з точки зору ефективного ви-користання усіх виміряних параметрів в системі управління

ndash багатоекстремальні процеси ndash проблемні з точки зору кількості та якості вимірювань що забезпечують необхідну і достаточну інформацію для задач ба-гатоекстремальної оптимізації

ndash багатокритеріальні процеси ndash проблемні з точки зору кількості та якості вимірювань які забезпечують необхідну і достаточну інформацію для задач ба-гатокритеріальної оптимізації

ndash процеси які самоорганізуються ndash проблемні з точки зору вимірювання внутрішніх динамічних характеристик

Проблеми МЗ ЛВ які випливають з його метрологічних особливостей були класифіковані за такими ознаками

ndash за методами отримання первинної вимірювальної інформації методи із запізнюванням (великі виливки остигають у формі тривалий час) руйнівні ме-тоди (форму або виливок при вимірюванні доводиться розрізати) непрямі ме-тоди (наприклад вимірювання температури поверхні по оцінюваній laquoна окоraquo

Хімічний склад

катоду

Хімічний склад

розплаву

Технологічний процес лиття у виливниці мідних анодів

Розрахунок управляючих

впливів

Хімічний склад анода

Фото поверхні анода

Електрол

із

Рисунок 2 ndash Приклад структурної схеми АСУ технологічним процесом лиття у виливниці

мідних анодів із зазначенням точок вимірювань

12швидкості переміщення по ній крапель рідини) небезпечні для життя методи (високі температури вибухонебезпечність високочастотні магнітні поля)

ndash по вигляду первинної вимірювальної інформації багатовимірність (вели-кий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного виміру) не-стабільність (наприклад від виливка до виливка)

ndash за методами обробки вимірювальної інформації експертні оцінки (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікація за еталоном laquoручнийraquo підрахунок

ndash за метрологічними характеристикам результатів вимірювань відсутність on-line доступу точність чутливість робастність результату (вплив на резуль-тат дослідження різного роду статистичних викидів)

За кожним класом в кожному з перерахованих атрибутів в базі даних за-кріплені цифрові коди які при обrsquoєднанні в результаті комплексного аналізу того або іншого техпроцесу ЛВ та мети і форми його метрологічного монітори-нгу перетворюються на кодове слово ndash число за допомогою якого нейронна мережа системи laquoFOUNDMEASraquo пропонує в якості підтримки прийняття рі-шення найкращі методи та засоби вимірювань а також можливі напрямки їх-нього впровадження в ЛВ

Формою представлення таких пропозицій є методи отримання і згортки просторово-часових відображень одержуваних від ТВ які обрані нейронною мережею Кохонена із тих що є в базі даних системи Якщо в базі даних не зна-ходиться прийнятного метода або засобів то система сповіщає про це користу-вача який повинен надалі розробляти нові методи та засоби під конкретну ТВ та вимоги до неї

Методи отримання і згортки просторово-часових відображень одер-жуваних від ТВ Відкритий перелік методів отримання просторово-часових ві-дображень одержуваних від ТВ в обrsquoєкті вимірювання ndash це перш за все фізи-чні методи томографії морфологічної чутливості ємнісний вбудованих дат-чиків а також інтелектуальні методи генетичного алгоритму інтелектуального моніторингу інтелектуальних інrsquoєкцій та інші Відкритий перелік методів згор-тки просторово-часових відображень ndash це згортка за допомогою розрахунку ро-змірності відображення згортка за допомогою стискуючих відображень а та-кож згортка в результат еліптичного або параболічного перетворень

В автоматизованій людино-машинній системі laquoFOUNDMEASraquo передбаче-на також підсистема імплементації вибраного методу вимірювань тобто про-грамної і апаратної реалізації вибраного методу в заданій технології Мета ndash за-безпечення якості та конкурентоспроможності МЗ

Загальна схема системи laquoFOUNDMEASraquo вибору МЗ технологічних проце-сів лиття представлена на рис 3

У третьому розділі описана підсистема метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в галузі управління властивостями виливка

31 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом непере-рвного лиття мідної катанки У цьому процесі виливок виходить в одну тех-нологічну операцію при витягуванні стренги з розплаву через систему laquoграфі-товий кристалізатор ndash первинний охолоджувач ndash вторинний охолоджувачraquo ви-тягуючої машині неперервного лиття (рис 4)

13В результаті аналізу технологічного процесу неперервного лиття мідної ка-

танки визначені ТВ на структурній схемі АСУ (рис 5) і сформульований laquoКом-плекс вимог до МЗ АСУraquo обробка якого з допомогою нейронної мережі Кохо-нена дозволила поставити завдання створення МЗ

ndash розробити нове МЗ для вимірювання температури поверхні стренг ndash розробити нове МЗ для оцінки мікроструктури мідного сплаву яке під-

ходить для вбудовування в АСУ

Точка вимірювання 2 Відображення ndash фотографія

мікрошліфа Обробка ndash програма розрахунку

середнього розміру зерна

1 ПОЧАТКОВІ ДАНІ схема технологічного процесу вимоги до виливка

2 АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ

Результат 1 перелік вимірюваних параметрів

Результат 2 схема управління технологічним процесом з laquoточками вимірюваньraquo

3 КОДУВАННЯ Результати метрологічні коди

laquoточок вимірюваньraquo

Код точки 1 2 1 135 1 1 2

Код точки 2 2 1 135 1 1 2

4 ВИБІР МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ (ДЛЯ ТОЧОК 1 І 2) Результат 1 Метод отримання відображення

Результат 2 Метод обробки проміжної інформації (відображення)

Результат 3 Спосіб імплементації методів відображення та обробки

ОСНОВНІ ЕТАПИ

КЛАСИФІКАЦІЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ОБrsquoЄКТА

ВИМІРЮВАННЯ

По обrsquoєкту

По процесу

По вимірюванню

ПІДГОТОВЧІ ЕТАПИ

КЛАСИФІКАЦІЯ МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

НАВЧАННЯ НЕЙРОННОЇ МЕРЕЖІ КОХОНЕНА

Точка вимірювання 1 Відображення ndash від екрану тепловізора Обробка ndash

параболічне перетворення

ПРИКЛАД ПРОПОНОВАНОГО РІШЕННЯ

НАВЧЕНА НЕЙРОННАМЕРЕЖА КОХОНЕНА

Слой Кохонена

bull bull

Распределительный слой

laquoМертвыйraquo нейрон

Диагноз 1 Диагноз К Метод для 1 точки Метод для 2 точки

Мертвий нейрон

Шар Кохонена

Розподільчий шар

Рисунок 3 ndash Загальна схема системи вибору та імплементації

МЗ laquoFOUNDMEASraquo для технологічних процесів лиття

14Переливний жолоб від плавильної печі

Раздаточная печь

Індуктор

Перегородка

Вісь Х ливарної машини (перед площиною розріза)

Вісь Y ливарноїмашини

Кристалізатор із охолоджувателем

Стренга катанки

До витягаючого пристрою

y16 y15 y14 y13 y12 y11 y10

y9

x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8

Покривний флюс

Канал

asymp

Температура

поверхні стренг

Мікрострук-тура металу

Технологічний процес

неперервного лиття мідної

катанки

Регулятор витрати води

Режим витягування

Температура розплава

Розрахунок управляючих

впливів

Рисунок 4 ndash Конструктивна схема багатострумкової установки для

лиття мідної катанки

Рисунок 5 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом неперервного

лиття мідної катанки (для одного струмка)

Вимірювання температури поверхні стренг за допомогою паразитної термо-пари Для вимірювання температури по-верхні яка рухається із відносно великою швидкістю стренги була розроблена (Зонд для вимірювання температури поверхні тіла ГО Оборський БА Моргун ЮБ Моргун ІВ Прокопович ndash Патент Укра-їни на корисну модель Заявка u201506612 пріоритет від 060715) па-разитна термопара без спаю коли laquoпара-зитraquo не здійснює впливу на показники прибору в цілому (рис 6) Оскільки тер-

мопарні дроти не спаяні між собою як у звичайної термопари на місці їхнього контакту зі стренгою утворюються дві laquoпаразитніraquo термопари хромельстренга і стренгаалюмель

Якщо припустити що температури стренги в точках контактів практично рівні обидві паразитні термопари компенсують ЕРС повrsquoязані зі стренгою і можуть вимірюватися як одна при цьому контакт таких laquoокремихraquo термопар зі

стренгою значно кращій ніж у спаю термопари хромельалюмель зі стренгою

Недоліки існуючого масивного зон-да полягають в тому що конструкція чу-тливого елемента має істотну інерцій-ність за температурою та паразитне ви-промінювання тепла в навколишнє сере-довище

В пропонованому зонді (рис 7) зниження похибки вимірювання досяга-ється тим що в зонді присутні термоеле-ктроди 1 і 2 виконані у вигляді компен-

V=3

03

5 м

с

Термоелектрод А

Термоелектрод В

Пружне притискування

empty 816

Рисунок 6 ndash Схема laquoпаразитноїraquo термопари

Рисунок 7 ndash Температурний зонд

для пропонуємого методу вимірювання температури

рухомих поверхонь

15саційних спіралей Ці термоелектроди створюють термопару закріплену в ізо-льованому сердечнику 3 в стакані 4 Виводи 6 7 закріплені в кришці 5 Робочий кінець термопари 8 не має спаю а термоелектроди вільно контактують з повер-хнею тіла температура якого вимірюється

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідної катанки в ПуАТ laquoОде-ський завод laquoОдескабельraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

32 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад розплаву а на проміжному виході ndash хімічний склад анода а також фотог-рафії його поверхні до і після електролізу Остаточний вихід технологічного процесу ndash хімічний склад мідного катода (мета управління)

На структурній схемі АСУ (рис 2) виділені laquoточки вимірюваньraquo ndash ті реа-льні laquoфізичніraquo місця на устаткуванні що здійснює техпроцес або на предмет праці (в даному випадку це мідний анод ndash проміжний результат загального ли-варно-гальванічного технологічного процесу отримання чистої катодної міді) За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управ-ління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розроблення МЗ для АСУ тех-нологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

ndash МЗ для визначення хімічного складу мідного сплаву методом спектраль-ного аналізу

ndash МЗ для оцінки відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода

Метод вимірювання хімічного складу анода Хімічний склад мідного анода вимірювали laquoстандартнимraquo методом спектрального аналізу

Метод вимірювання відносної площі дефектів Під час виготовлення анода на його поверхні можуть формуватися ділянки які не беруть участь в електро-лізі при подальшому виготовленні катода (laquoбитіraquo ділянки) із-за наявності на поверхні непровідних матеріалів попадання на поверхню анода фарби від по-верхні виливниці утворення оксидів тощо Раніше відносну площу laquoбитихraquo ді-лянок анодів визначали візуально порівнюючи безпосередньо поверхню анода з таблицями балів наявності перерахованих дефектів Недоліки такого визна-чення очевидні низька точність через похибки дискретизації всіх можливих ва-ріантів поверхні на бали а також низька точність і субrsquoєктивізм при віднесенні тієї чи іншої laquoспоглядаємоїraquo поверхні до того чи іншого балу

Пропонований метод позбавлений цих недоліків оскільки вимірювання здійснюється автоматично з неперервним виходом Вимірювання відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода в пропонованому методі здійснюється шляхом компrsquoютерної обробки кольорової цифрової фотографії поверхні Експериментально в загальній зоні RGB-розкладання виділяється де-яка зона відповідна бездефектній поверхні ndash деякий laquoпаралелепіпед якостіraquo попадання в який свідчить про те що на поверхні анода в точці що відповідає даному пікселю дефектів немає Далі RGB-розкладання кожного пікселя що міститься у вихідних даних піддається компrsquoютерній обробці результат якої ndash одне число Fвідн і є результатом вимірювання

16Діапазон вимірювань пропонованого методу становить від 0 до 100 laquoби-

тоїraquo поверхні Діапазон показань пропонованого методу становить 0 ndash 1 за шкалою якості

поверхні анода Похибка методу Запропонований метод вимірювання відноситься до не-

прямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта ви-мірювань до його результатів Це призводить до можливого накопичення похи-бки вимірювання на кожному етапі перетворень Встановлено що сумарна мак-симально можлива похибка цілком допустима в машинобудуванні виробництві Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання дефектів повер-хні мідного аноду для прототипу і пропонованого методу наведено в табл 1

Таблиця 1 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобів вимірювання дефектів поверхні мідного литого аноду Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонуємий метод поріг чутливості 710 plusmn пікс 1 пікс діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 до IJ пікс 0 до IJ пікс

похибка plusmn 10 plusmn 35 Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідних анодів на металургій-

ному підприємстві laquoПанком-Юнraquo із позитивним техніко-економічним ефектом 33 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття

під тиском біметалевих виливків Структурна схема АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків наведена на рис 8

Технологічний процес лиття біметалевого

виливка (до заливки алюмінію)

Температура заливки

Розрахунок управляючого

впливу

Фотографіямакрошліфа Режим

нагріву вставки

Температура поверхні вставки

Технологічний процес лиття

(заливка и охолодження біметалевого виливка)

Рисунок 8 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом

лиття під тиском біметалевих виливків

На вході засобів вимірювань в пропонованому методі знаходиться склад-ний електромагнітний потік випромінюваний від поверхні тіла що нагріваєть-ся і описуваний великою кількістю змінних На виході методу ndash єдине число За допомогою нейронної мережі Кохонена а також із врахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розробки МЗ для АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків

17ndash МЗ для вимірювання параметрів термічного стану (інтегральної темпера-

тури поверхні) сталевої вставки перед заливанням її алюмінієм ndash МЗ для оцінки зварюваності біметалевої виливка у місці зrsquoєднання сталі і

алюмінію Вимірювання температури поверхні сталевих вставок за допомогою теп-

ловізора Для первинної обробки інфрачервоного випромінювання не підходять звичайні відеокамери тому у даному випадку необхідний тепловізор В резуль-таті виходить кольорове цифрове зображення підігрітої вставки приклад якого наведено на рис 9

Рисунок 9 ndash Зображення підігрітої вставки отримане за допомогою тепловізора

Мінімальна вимірювана зміна інтенсивності випромінювання Експериме-нтально встановлено що метод розпізнає різні випромінювання що відрізня-ються середньою температурою відповідного пікселя в 001 К

Мінімальний вимірюваний поріг зрушення теплової картини без зміни ін-тенсивності Експериментально встановлено що метод розпізнає різні випро-мінювання що відрізняються в просторі на 1 піксель на матриці тепловізора що відповідає 007 К

Запропонований метод відноситься до непрямих з великою кількістю пере-творень вимірюваної величини від обrsquoєкта вимірювань до його результатів Це призводить до накопичення похибки на кожному етапі перетворень Але сума-рна максимально можлива помилка допустима (до 10 ) в цій сфері ливарного виробництва

Порівняння метрологічних характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для прототипу і запропонованого методу наведено в табл 2

Таблиця 2 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки

Характеристика Прототип (вимірювання температури в одній точці)

Пропонований метод (вимірювання інтегральної

температури) чутливість 10 plusmn 1 degС 1 plusmn 05 degС

поріг чутливості ndash по температурі 5 degС 11 degС ndash по часу 15 с 05 с діапазон показань 50 ndash 500 degС 50 ndash 500 degС

діапазон вимірювань 50 ndash 200 degС 50 ndash 200 degС

похибка plusmn 20 plusmn 8

18У пропонованому методі первинна метрологічна інформація одержувана

від тепловізора у вигляді плоского зображення піддається еліптичному перет-воренню яке зводить значення інтенсивностей кожного пікселя зображення до одного числа такий результат дозволяє оцінити рівномірність нагрівання пове-рхні

Метрологічна оцінка незварюваності компонентів біметалевого виливка Якщо з якихось причин елементи біметалу не зварюються між собою на їх ме-жі на макрошліфі поперечного розрізу чітко спостерігаються щілиноподіб-ні чорні ділянки (рис 10)

Незварюваністьсталі та алюмінію

Алюміній

Сталь

α1

Зони незварювання

α2

а б

Рисунок 10 ndash Зони незварювання на макрошліфі розрізу біметалевого виливка (а) та схема до оцінки незварювання (б)

В існуючому способі оцінку незварюваності проводили візуально за

субrsquoєктивною оцінкою довжині щілиноподібних чорних ділянок Така оцінка не відрізняється ані точністю ані чутливістю і погано вбудовується в АСУ литтям біметалевих виливків Натомість із зображення такого шліфа ступінь незварю-ваності може бути виміряна кількісно Для цього пропонується метод згідно з яким круглий слід поверхні дотику після оцифровки і обробки в циліндричних координатах перетворюється на набір кутів α1 α2 α3 на кожен з яких спира-ється відповідна пошкоджена ділянка (рис 10) В подальшому ступінь незва-рюваності Ѕн розраховується за формулою

1 2н

2

S α + α +=

π (1)

Мінімальна вимірювана зміна незварюваності Експериментально встанов-лено що метод розпізнає різні сумарні кути незварюваності що відрізняються різницею в 002 рад

Точність засобу вимірювань Запропонований метод вимірювання відно-ситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта до його результатів Сумарна максимально можлива помилка (до 10 ) цілком допустима в цій сфері ливарного виробництва Порівняння метрологіч-них характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для про-тотипу і запропонованого методу наведено в табл 3

19Таблиця 3 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонований метод

чутливість 1 plusmn 009 1 plusmn 003 поріг чутливості 03 ndash 05 рад 001 ndash 003 рад діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 ndash 1 0 ndash 1 похибка plusmn 8 plusmn 06

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям біметалевих виливків в ДП

laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo із позитивним тех-ніко-економічним ефектом

У четвертому розділі представлена підсистема МЗ laquoCASTMEASraquo в обла-сті управління ливарною формою

41 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття в землю чавунних виливків На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад лігатури та її кількість а також інтенсивність пові-тряного охолодження форми після заливки а на виході ndash герметичність вилив-ків та їхня мікроструктура

Відповідна цьому струк-турна схема АСУ технологі-чним процесом лиття чавун-них виливків наведена на рис 11

В результаті аналізу тех-нологічного процесу сфор-мульована задача розробки нового МЗ для АСУ техноло-гічним процесом лиття в пі-щані форми чавунних вилив-ків з підвищеною герме-тичністю

ndash МЗ для вимірювання герметичності металу виливка ndash МЗ для оцінки мікроструктури чавуну виливка яка підходить для вбудо-

ви в АСУ (див вище) МЗ для вимірювання герметичності металу виливка Герметичність ndash це

опір матеріалу проникненню В даний час існує декілька методик по визначен-ню герметичності чавунів В одній з них крізь чавунну пластину у вакуумний простір пропускають водень вимірюючи при цьому зміну тиску Недоліком цього методу є те що форма зразка є двоякоувігнутим диском під впливом ви-сокого тиску в робочій частині зразка виникають напруження стискування які різко спотворюють реальну герметичність чавуну Інша методика дослідження герметичності сірого чавуну заснована на продавлюванні крізь зразок рідини В якості рідини для випробувань використовують керосин

Основним недоліком цих методів є те що навіть сам факт появлення течі в

Технологічний процес лиття

чавунних виливків у піщану форму

Склад та кількість лігатури

Розрахунок управлінь-ських дій

Герметичність виливка

Інтенсивність обдування форми

Фотографія мікрошліфа

Рисунок 11 ndash Структурна схема АСУ

технологічним процесом лиття чавунних виливків в піщані форми

20ньому визначається візуально Якщо необхідно провести вимірювання то про яку точності може йти мова якщо кількість рідини що просочилася визнача-ється за допомогою гігроскопічного тампона який зважується до і після проти-рання контрольної поверхні Однак і це ndash не основний недолік Мова йде про вимірювання часу У небезпечних і особливо відповідальних випадках напри-клад просочування радіоактивних рідин саме час вимірювання може зіграти фатальну роль в управлінні системою в цілому а в цьому методі-прототипі він вочевидь високий

У пропонованому методі вимірювання ці недоліки усунені Метод фактич-но являє собою два різних варіанти які обrsquoєднує єдина нова одиниця герметич-ності laquoегraquo (Стандарт підприємства laquoОдеський ливарний завод laquoЦентролітraquo СТ ОЛЗ 030369 ndash 1997) Фізичний сенс laquoегraquo заснований на законі просочуван-ня Дарсі У кожному з двох варіантів методу одиниця герметичності ег вимірю-ється і розраховується по-різному

Перший варіант експрес-метод вимірювання герметичності У ньому на відміну від методу-прототипу поява перших ознак течі вловлюється не візуа-льно а цифровим приладом (відеокамерою) далі вимірювальний сигнал надхо-дить у компrsquoютер на параболічне перетворення яке як відомо змінює колір кожного пікселя зображення з чорного на білий якщо в місці зображення від-повідному цьому пікселю за спостережуваний проміжок часу відбулося хоча б найменша зміна яскравості (наприклад в результаті появи просочування рідини крізь метал) Деяке ускладнення засобів вимірювання (відеокамера компrsquoютер) порівняно з прототипом з лишком компенсується при використанні методу у відповідальних випадках

Оскільки у випадку вимірювання герметичності методом протікання вели-ке значення має не тільки точність такого виміру але і час який витрачається на нього провели дослідження впливу порогу чутливості методу встановлено-го користувачем на час визначення наявності течі Збільшення порогу чутливо призводить до монотонного зростання часу виявлення течі причому з деякого значення порогу візуальне виявлення виявляється більш швидким ніж за допо-могою методу що встановлює природну межу порога

Таким чином у першому варіанті нового методу вимірювальний сигнал ndash відеопотік від поверхні зразка обробка сигналу ndash параболічне перетворення ві-деопотоку в параметр W формула для визначення герметичності GІ

IP tGWω

=η

[ег] (2)

де Р ndash тиск просочування МПа ω ndash площа просочування м2 W ndash кількість ріди-ни мndash6 t ndash час с η ndash динамічна вrsquoязкість Пас

З виразу (2) випливає що герметичність ndash такий опір матеріалу проникнен-ню рідини що має вrsquoязкість η і знаходиться під тиском Р при якому за час t че-рез майданчик ω проникає W мілілітрів рідини

Один ег ndash це така герметичність при якій за 1 с крізь площу в 1 м2 про-сочується 1 м3 рідини що знаходиться під надлишковим тиском який дорі-внює 1 Па при вrsquoязкості 1 Пас

21Питому герметичність визначали як відношення герметичності GІ до квад-

рату товщини зразка δ Діапазон вимірювань для визначення факту протікання від 0 (протікання

немає) до 1 (протікання є) для вимірювання герметичності виливка від 0 до 100 eг

Похибка методу Метод вимірювання відноситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини Розрахункова сумарна мак-симально можлива похибка (до 5 ) цілком припустима у технічних вимірюван-нях Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання герметично-сти для кращого з відомих і запропонованого експрес-методу наведене в табл 4

Таблиця 4 ndash Порівняльні метрологічні характеристики методів вимірювання герметичності

Характеристика Прототип Пропонований метод

Факт протікання Герметичність Факт

протікання Герметичність

чутливість ndash 5 plusmn 1 г ndash 1 plusmn 001 eг діапазон

вимірювання 0 ndash 1 0 ndash 20 г 0 ndash 1 от 0 до 100 eг

похибка plusmn 114 plusmn 91 plusmn 25 plusmn 25 Другий варіант універсальний метод вимірювання герметичності В цьо-

му варіанті вимірювальний сигнал ndash зображення мікрошліфа зразка обробка вимірювального сигналу ndash еліптичне перетворення зображення формула для визначення герметичності GІІ

II р звгр

8G K K Ll amπ

= [ег] (3)

где Kр ndash розмірний коефіцієнт Kзв ndash коефіцієнт звивистості включень a lгр m ndash параметри які отримуються в результаті елиптичного перетворення зображен-ня мікрошліфа

Цей варіант методу є універсальним оскільки для його реалізації не потрі-бне спеціальне обладнання для laquoпродавлюванняraquo зразків Він незамінний в тих випадках коли постійний моніторинг мікроструктури сірого чавуну виливків є найважливішою умовою забезпечення мінімально допустимої герметичності останніх

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям чавунних виливків у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

42 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми Розглянута в цьому розділі АСУ відноситься до комбінованих оскільки в переліку враховуваних параметрів є не тільки технологічні але й організаційні Аналізом технологічної схеми встано-влено що на вході АСУ ndash склад піщано-смоляної формувальної суміші темпе-ратура формоутворюючої оснастки а також стан обслуговуючого персоналу а на виході ndash газопроникність інтегруючого датчика який встановлюється у фо-

22рму та інтелектуального да-тчика вбудованого в орга-нізаційну систему

Відповідна до цього структурна схема АСУ тех-нологічним процесом лиття в оболонкові форми вилив-ків з алюмінієвих сплавів наведена на рис 12 На схемі передбачені дві під-системи виробнича яка управляє параметрами тех-нології і організаційна ndash керуюча персоналом цеху В якості laquoточок вимірю-ваньraquo визначено газопрони-кність інтегруючого датчи-ка стан персоналу і фотог-рафія поверхні виливка

За допомогою нейрон-ної мережі Кохонена а та-кож з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розробили завдання створення МЗ АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в обо-лонкові форми

ndash МЗ для вимірювання інтегральної дії на стан оболонкової форми темпе-ратури та часу

ndash МЗ для оцінки організаційного стану персоналу ливарного цеху ndash МЗ для оцінки якості виливків по зовнішньому вигляду їх поверхні Метод вимірювання кількості поглиненого тепла за допомогою інтегру-

ючих датчиків При аналізі процесів що відбуваються в системі laquoвиливок ndash формаraquo час є найважливішим фактором Наприклад мало нагріти деякий обrsquoєкт до температури фізичного або хімічного перетворення необхідно при цій температурі витримати цей обrsquoєкт для завершення перетворення Це озна-чає що мало мати інформацію про максимальному температуру якої досягав обrsquoєкт необхідно також знати скільки часу тривав такий стан тобто вміти ви-мірювати деяку інтегральну характеристику температури у часі тобто фактич-но вимірювати енергію отриману обrsquoєктом в процесі нагрівання

Прототипу такого методу вимірювання в МЗ ЛВ не існує У роботі запро-поновано новий інтегральний метод вимірювання такої енергії Це дало змогу запропонувати засоби вимірювання у вигляді інтегральних датчиків минулого термічного стану перетворення чутливих елементів яких дозволяє після заве-ршення процесу судити про термічні умови в яких перебував елемент Завдяки цьому проміжні показники (температура форми і час протягом якого вона впливала) виводяться до списку вихідних показників що в свою чергу дозво-ляє відмовитися від важкої ідеї що вимірювати в формі в процесі охолодження

Виробничапідсистема

Організаційнапідсистема

Стан обслуговую-

чого персоналу

Від інтегруючого датчика

Технологічний процес лиття алюмінієвих виливків

в оболонкові форми

Склад формувальної

суміші

Розрахунок управлін-ський дій

Від інтелектуального датчика

Температура оснастки

Фотографія поверхні виливка

Розрахунок управлін-ський дій

Рисунок 12 ndash Структурна схема комбінованої АСУ технологічним процесом лиття виливків з алюмінієвих сплавів в оболонкові форми

23відливка В якості чутливого елемента засобу вимірювання в роботі служив стовпчик піщано-смоляних сумішей або стовпчик порошку легкоплавкого скла Порошки знаходяться в спеціа-льному оснащенні ndash датчику що до-зволяє з одного боку нагрівати стовп-чик усередині досліджуваного обrsquoєкта а з іншого ndash прикладати до нього механічне зусилля (рис 13)

При надходженні тепла з боку поверхні А (рис 13) стовпчик порош-ку односторонньо нагрівається при цьому його фізико-хімічний стан змі-нюється не одночасно а по мірі про-грівання від металевого дна приладу

Відомо що при торцевому нагріванні і стисканні стовпа піщано-смоляних сумішей можливе утворення двох шарів різної щільності результат ланцюж-ка фізико-хімічних процесів вихідного стиснення laquoсухоїraquo суміші і laquoпластично-гоraquo стиснення суміші в якій звrsquoязуюче ndash новолачна смола ndash знаходиться в розмrsquoякшеному від нагрівання стані Подальший нагрів за рахунок поліконден-сації смоли фіксує ці стани чутливого елемента У підсумку газопроникність елемента Г служить деякою інтегральною функцією температури і часу нагрі-вання чутливого елемента

0

Г ( )к

f T dτ⎛ ⎞

= τ τ⎜ ⎟⎝ ⎠int (4)

де τ ndash час закінчення спостерігання с Т ndash температура в контрольній точці К Метрологічна оцінка (вимірювання) якості поверхневого шару По-

поверховий шар готових виливків оцінювали в балах за двома факторами ная-вності пригару та раковин за 5-бальною шкалою для кожного фактора

Розроблене МЗ впроваджено в ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут телевізійної технікиraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

43 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття крупних сталевих виливків

Як випливає з технологічної схеми процесу лиття великих сталевих вилив-ків на вході знаходиться склад формувальної суміші і температура заливання сталі а на виході ndash фотографія поверхні виливка що свідчить про наявність і кількість пригару Крім того на проміжному етапі при формоутворенні здійс-нюється вимірювання щільності форми яке виконується неруйнівним ємнісним методом Відповідна структурна схема АСУ технологічним процесом лиття сталевих виливків в піщані форми наведена на рис 14

В результаті аналізу технологічного процесу лиття великих сталевих вили-вків за допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розроблено завдання створення нового МЗ

Oslash20

60

А

2 1 3 4 5 6 Рисунок 13 ndash Схема датчика кількості

поглиненого піщаною ливарною формою тепла 1 ndash керамічний стакан 2 ndash металеве (мідне) дно 3 ndash стовпчик

порошку чутливого елемента 4 ndash пористий металокерамічний поршень 5 ndash пружина 6 ndash упор

24ndash МЗ для вимірю-

вання щільності піщаної ливарної форми

ndash МЗ для вимірю-вання зовнішнього ви-гляду виливка яке під-ходить для вбудови в АСУ

Ємнісний метод неруйнівного вимірю-вання щільності піщаної форми Систематичний моніторинг щільності ливарних форм в цілому або окремих її ділянок ускладнений через від-сутність ефективних методів такого контролю без руйнування форми Дійсно від співвідношення густин різних ділянок форми багато в чому залежить інтен-сивність процесів тепломасообміну у останньої а отже і якості виливків На жаль коли форма виготовлена неможливо без її руйнування виміряти щільність її фрагментів що різко обмежує можливості постійного моніторингу форм на ливарному конвеєрі

Метод запропонований в даній роботі полягає у безпосередньому вимі-рюванні електричної ємності конденсатора обкладки якого є складовою части-ною оснастки в якій форма отримана Такий підхід дозволяє забезпечити стабі-льні геометричні параметри конденсатора і високу точність вимірювань

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям сталевих виливків в ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПрогресraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

У пrsquoятому розділі представлена підсистема МЗ laquoENVIRMEASraquo в області управління сферою впливу ливарного виробництва

Під сферою впливу в роботі розуміли процеси які безпосередньо не вхо-дять в даний конкретний спосіб лиття (внутрішня сфера) але тим не менш суттєво впливають на якість життя людини (зовнішня сфера) Сюди можна від-нести проблеми екології ndash якості навколишнього середовища людини ергоно-міки ndash особливостей та можливостей функціонування людини в системах лю-дина річ середа естетики ndash різного роду творів мистецтва декоративних пок-риттів тощо (велика частка творів мистецтва виконана литтям) та ін

51 Метрологічне забезпечення АСУ сферою впливу ливарного вироб-ництва Екосистема відвалів ЛВ є самовідтворюваною але відновні процеси протікають в ній повільно Це пояснюється низькою біологічною активністю відпрацьованих формувальних і стрижневих сумішей Якщо цю властивість на-дати сумішам до вивезення у відвал ще на стадії виробничого циклу то процес відновлення їх у природі можна значно прискорити З цією метою у формува-льну суміш вводили насіння різних рослин При цьому насіння не тільки сприя-

Технологічний процес виготовлення крупних сталевих виливків

Щільність форми

Техноло-гічний процес виготов-лення піщаної форми

Температура заливання

Розрахунокуправля-ючих дій

Фотографія поверхні

Склад форм суміші

Зали-вання форми рідкою сталлю

Рисунок 14 ndash Структурна схема АСУ технологічним

процесом лиття крупних сталевих виливків

25ли формуванню біологічної активності сумішей але й виступали в ролі добав-ки що підвищує податливість ливарної форми Оскільки при цьому вдається також розвrsquoязувати завдання підвищення якості виливків маємо комбіновану область АСУ ЛВ і відповідне цьому МЗ

На вході системи комбінованої АСУ ndash склад формувальної суміші із біодо-бавками конструкція ливарної форми і температура заливки металу а на вихо-ді ndash фотографії поверхні виливка і відвалів ливарних цехів томограма ливарної форми а також біологічні властивості води і насіння які побували в ливарній формі (рис 15)

ЕКОЛОГІЯ ОТОЧУЮЧОГО СЕРЕДОВИЩА

Результат елиптичного перетворення

Концентрація небезпечних компонентів

Питома площа відтворених ділянок

Результат параболічного перетворення

Склад формувальної

суміші

Розрахунокуправля-ючіх дій

Аерофотозrsquoйом-ка відвалів

Температура заливання чувуну Томограма

форми

Схожість насінняпісля вибивки

Біоаналіз фільтр вод

Фото поверхнівиливка

ЛИВАРНИЙЦЕХ

браку по горячих тріщинах

Товщина робочого

шару форми

Рисунок 15 ndash Структурна схема комбінованої АСУ

Для визначення зон ливарної форми в яких насіння виживуть або вигорять

після заливання рідкого металу розглянули розподіл температури в перерізі сирої піщано-глинистої ливарної форми

За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань було поставлено та розвrsquoязано завдання розро-бки нового метрологічного забезпечення для комбінованої АСУ

ndash МЗ для вимірювання якості поверхні виливка з його фотографії ndash МЗ для вимірювання параметрів фільтраційних вод в зоні відвалів ЛВ ndash МЗ для лабораторного вимірювання схожості насіння у ґрунті після ви-

бивки ливарної форми ndash МЗ для аерофото та відео зйомки поверхонь ливарних відвалів та вимі-

рювання параметрами покриття їх сходами насіння ndash МЗ для вимірювання структури матеріалу форми з біодобавками Останню задачу вирішували шляхом розробки методів неруйнівного вимі-

рювання які включають компrsquoютерну томографію середовища і подальшу об-робку її результатів шляхом розрахунку хаусдорфовської розмірності тобто зведення томографічного зображення до одного числа

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ якістю чавунних виливків та екологією ЛВ у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

2652 Метрологічне забезпечення АСУ естетико-художньою сферою ли-

варного виробництва АСУ процесами неметалевого і художнього лиття а та-кож нанесенням художніх покриттів представлена схемою на рис 16

На вході системи автома-тизованого замкненого управ-ління ndash склади матеріалів що використовуються і параметри технологічних процесів а на виході ndash фотографії поверхонь виливків а також механічні властивості виливків і покрит-тів Особливістю вихідних па-раметрів у цьому випадку є їх laquoнечіткістьraquo неможливість ви-мірювання з заданою точністю з-за неповторюваності худож-ніх виливків їх невідтворюва-ності від виливка до виливка

Це робить метрологічний інформаційний канал в АСУ розмитим стохастичним що вимагає для вирішення основної задачі МЗ ndash поставки в замкнений контур управління даних про поточні значення тих або інших вихідних параметрів ndash інтелектуальних методів обробки неповної і нечіткої інформації Для підтримки МЗ АСУ такими системами в роботі використовували інтелектуальні методи генетичні алгоритми та нейронні мережі

Генетичні алгоритми вирішували завдання прогнозування та оптимізації систем на основі нечітких результатів вимірювань технічної діагностики та компенсації латентних порушень в роботі складних систем багатоцільової оп-тимізації методом комплексного генетичного алгоритму та еволюційної оптимі-зації слабкозвrsquoязаних технічних систем Нейронні мережі призначалися для вбудовування в засоби вимірюваненя для АСУ технологічними процесами лит-тя і після відповідного навчання laquoзаймалисяraquo розпізнаванням прихованих за художньою оболонкою технічних образів необхідних для ефективного пошуку управлінських рішень в області ливарної технології

ВИСНОВКИ

Дисертація містить нові науково обґрунтовані результати проведених здо-

бувачем досліджень які розвrsquoязують наукову проблему розробки та удоскона-лення теоретичних основ і нових універсальних підходів до вибору систем та імплементації МЗ управління складними важкодоступними ливарними систе-мами з важковимірюваними параметрами дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірювань підвищувати якість продукції ЛВ

Художнє

та неметалеве лиття нанесення

покриттів

Матеріали

Розрахунок управляючих дій за

допомогою інтелектуальних інформаційних технологій

Мікрофото поверхні

Параметритехнології Механічні

властивості

Фотографія виливка

Рисунок 16 ndash Схема АСУ процесами неметалевого і художнього лиття

а також нанесенням художніх покриттів

271 Аналізом літературних джерел і виробничих даних встановлено що ли-

варним виробництвом (на сьогоднішній день існують понад сотні принципово різних промислових способів лиття) надзвичайно важко керувати оскільки йо-го вхідні проміжні та вихідні характеристики відносяться до важковимірюва-них швидкозмінних багатовимірних широкодіапазонних важкодоступних ві-дкладених і прихованих Все це створює проблеми МЗ ЛВ оскільки існуючі методи і засоби які призначені для цього відрізняються

bull за методами одержання первинної вимірювальної інформації запізню-ванням (великі виливки остигають в формі тривалий час) руйнівним впливом на процеси (форму виливок доводиться розрізати) побічністю (наприклад ви-мірювання температури поверхні оцінюється laquoна окоraquo за швидкістю перемі-щення по ній крапель рідини) небезпекою для життя (високі температури ви-бухонебезпечність високочастотні магнітні поля тощо)

bull за видом надання первинної вимірювальної інформації багатомірністю (великий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного вимірю-вання) нестабільністю (наприклад від виливка до виливка)

bull за методами обробки вимірювальної інформації домінуванням експерт-них оцінок (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікації за еталонами і laquoруч-ногоraquo підрахунку

bull за метрологічними характеристиками результатів вимірювань відсут-ність on-line доступу низька точність низька чутливість низька надійність ре-зультату вимірювання (вплив на результат різного роду статистичних викидів)

2 Виконана класифікація МЗ ЛВ за напрямками вхідні характеристики ndash що вимірювати навіщо вимірювати та вихідні ndash як і чим вимірювати Це дозво-лило для розвrsquoязання науково-технічної проблеми створення та імплементації ефективного МЗ системи управління ЛВ запропонувати метод інтелектуальної обробки вхідних характеристик за допомогою нейронної мережі Кохонена яка підбирає до кожного набору останніх (коду ТВ) можливі методи і засоби вимі-рювання Якщо такі є в базі даних системи їх треба придбати і застосувати якщо є тільки метод вимірювання необхідно розробити спроектувати і вигото-вити засіб що реалізує цей метод якщо й метод не існує ndash необхідна наукова робота по його створенню У будь-якому випадку необхідно виконати імпле-ментацію методів і засобів під конкретні умови технологічних процесів лиття

3 Для реалізації цього методу створена автоматизована людино-машинна система вибору МЗ ЛВ laquoFOUNDMEASraquo (laquofoundry measurementsraquo ndash ливарні ви-мірювання) та її підсистеми laquoMETALMEASraquo для області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo для області якості продукції ЛВ та laquoENVIRMEASraquo для області сфери зовнішнього впливу ЛВ що містить підсистеми вибору такого забезпечення отримання вимірювальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ вибору методу згортки таких відображень до ре-зультату вимірювання а також оцінки якості і конкурентоспроможності новос-творюваних метрологічних систем

4 Для обrsquoєктів ЛВ з метою отримання первинної метрологічної інформації (просторово-часового відображення) від laquoточок вимірюваньraquo прийнятих в робо-ті запропоновані та імплементовані фізичні методи (ємнісний індукційний та

28рентгенографічний) термічні (термопари спектроскопи laquoпряміraquo та інфрачер-воні термометри) гідравлічні (прилади для вимірювання герметичності просо-чування) біологічні (життєздатність флори і фауни) методи отримання зобра-жень та відеорядів (фото- та кінозйомка томографія теплобачення) а також ін-телектуальні методи інтегруючих датчиків і латентних інформаційних інrsquoєкцій

5 Для обrsquoєктів ЛВ з метою згортки первинної метрологічної інформації до результату вимірювання запропоновано згортка за допомогою розрахунку роз-мірностей відображення (топологічної розмірності Мінковського розмірності Хаусдорфа-Безиковича фрактальної розмірності інформаційної розмірності кореляційної розмірності) а також згортка за допомогою стискаючих відобра-жень і згортка в результат еліптичного та параболічного перетворень що до-зволило зводити великий обсяг первинної вимірювальної інформації до одного числа

6 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття мідного неперервного виливка із безкисневої катодної міді лиття в виливниці мідних анодів і лиття під тиском біметалевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірювання тем-ператури поверхні мідної катанки в русі вимірювання мікроструктури безкис-невої міді шляхом еліптичного перетворення її цифрового зображення вимірю-вання електрогальванічних якостей мідних анодів шляхом попиксельної оцінки відповідності кольору фотографії анода еталону який налаштовується за ре-зультатами спектрального аналізу металу виливка вимірювання нерівномірнос-тей у розподілі температури поверхні сталевих вставок перед заливкою алюмі-нієм за допомогою тепловізора а також вимірювання незварюваємості елемен-тів біметалу за допомогою компrsquoютерної обробки фотографій мікрошліфів в зоні зварювання сталі і алюмінію

7 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття в землю герметичних чавунних виливків лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми і лиття в землю ве-ликих сталевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірюван-ня герметичності сірого чавуну шляхом параболічного перетворення відеозйо-мки з місця протікання для експрес-вимірювання та еліптичного перетворення зображення мікрошліфа сірого чавуну для універсального вимірювання запро-понована і сертифікована на підприємстві (одеський завод laquoЦентролитraquo) нова одиниця вимірювання герметичності laquoегraquo Розроблено методи та засоби МЗ ви-мірювання за допомогою запропонованого в роботі інтегрального датчика теп-лової енергії яка поглинається піщано-смоляною формою при її виготовленні а також неруйнівного вимірювання щільності піщаної форми в процесі її вигото-влення за допомогою ємнісного датчика

8 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoENVIRMEASraquo при управлінні технологічними процесами неметалевого і художнього лиття та на-несення художніх покриттів а також при управлінні екологічним станом на-вколишнього середовища технологічними методами Розроблено методи та за-соби МЗ інтелектуального вимірювання параметрів виливків в умовах неповних та (або) нечітких даних а також вимірювання laquoзовнішніхraquo для ЛВ параметрів

29кількості шкідливих речовин повrsquoязаних з технологією лиття в повітрі водой-мах та ґрунті параметрів відновлення навколишнього середовища тощо

9 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного виливка В результаті випробувань встановлено що підсистема laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномір-ність показника якості мідного виливка в межах 16 стренг приблизно на 25

10 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo В результаті випробувань встановлено що використання під-системи laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чистоти міді на рівні не більше ніж 0001 за кожною домішкою

11 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бі-металевих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на згортках фотографій мак-рошліфів зони стику різних металів Встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo в реальному виробництві дало можливість знизити дефек-ти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

12 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в піщані форми В результаті випро-бувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

13 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболо-нкові форми В результаті випробувань встановлено що застосування підсисте-ми laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоспроможність продукції

14 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ в області оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків В результаті виробничих випробувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість де-фектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

15 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролітraquo були проведені випробування підсистеми МЗ в галузі екології ЛВ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою В результаті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прис-корити рекультивацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

11складний шляхом нарощування кількості параметрів що врахо-вуються при побудові моделю-ючого відображення за раху-нок більш глибокої дискретиза-ції обrsquoєкта на підрівні та еле-менти

ndash з точки зору МЗ будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений на мікро макро або мета рівнях в залежності від мети і завдань вимірювань для автоматизованого управ-ління

ndash будь-який обrsquoєкт ЛВ може бути представлений у вигляді пристрою спо-собу або речовини в залежності від виду функціонального призначення МЗ ли-варної технології

Проблеми МЗ ЛВ які випливають з його технологічних особливостей були класифіковані за такими ознаками

ndash мета вимірювань попередній експеримент поточна діагностика безпо-середньо управління

ndash етап (період) технологічного процесу на якому проводиться вимірюван-ня вхідні параметри проміжні параметри вихідні параметри

Метрологічні характеристики процесів керованих в ЛВ були класифіко-вані за такими ознаками

ndash швидкоплинні процеси ndash проблемні з точки зору on-line вимірювання їх-ніх параметрів для цілей управління

ndash високоінтенсивні процеси ndash проблемні з точки зору величини діапазонів вимірювань їхніх параметрів

ndash багатопараметричні процеси ndash проблемні з точки зору ефективного ви-користання усіх виміряних параметрів в системі управління

ndash багатоекстремальні процеси ndash проблемні з точки зору кількості та якості вимірювань що забезпечують необхідну і достаточну інформацію для задач ба-гатоекстремальної оптимізації

ndash багатокритеріальні процеси ndash проблемні з точки зору кількості та якості вимірювань які забезпечують необхідну і достаточну інформацію для задач ба-гатокритеріальної оптимізації

ndash процеси які самоорганізуються ndash проблемні з точки зору вимірювання внутрішніх динамічних характеристик

Проблеми МЗ ЛВ які випливають з його метрологічних особливостей були класифіковані за такими ознаками

ndash за методами отримання первинної вимірювальної інформації методи із запізнюванням (великі виливки остигають у формі тривалий час) руйнівні ме-тоди (форму або виливок при вимірюванні доводиться розрізати) непрямі ме-тоди (наприклад вимірювання температури поверхні по оцінюваній laquoна окоraquo

Хімічний склад

катоду

Хімічний склад

розплаву

Технологічний процес лиття у виливниці мідних анодів

Розрахунок управляючих

впливів

Хімічний склад анода

Фото поверхні анода

Електрол

із

Рисунок 2 ndash Приклад структурної схеми АСУ технологічним процесом лиття у виливниці

мідних анодів із зазначенням точок вимірювань

12швидкості переміщення по ній крапель рідини) небезпечні для життя методи (високі температури вибухонебезпечність високочастотні магнітні поля)

ndash по вигляду первинної вимірювальної інформації багатовимірність (вели-кий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного виміру) не-стабільність (наприклад від виливка до виливка)

ndash за методами обробки вимірювальної інформації експертні оцінки (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікація за еталоном laquoручнийraquo підрахунок

ndash за метрологічними характеристикам результатів вимірювань відсутність on-line доступу точність чутливість робастність результату (вплив на резуль-тат дослідження різного роду статистичних викидів)

За кожним класом в кожному з перерахованих атрибутів в базі даних за-кріплені цифрові коди які при обrsquoєднанні в результаті комплексного аналізу того або іншого техпроцесу ЛВ та мети і форми його метрологічного монітори-нгу перетворюються на кодове слово ndash число за допомогою якого нейронна мережа системи laquoFOUNDMEASraquo пропонує в якості підтримки прийняття рі-шення найкращі методи та засоби вимірювань а також можливі напрямки їх-нього впровадження в ЛВ

Формою представлення таких пропозицій є методи отримання і згортки просторово-часових відображень одержуваних від ТВ які обрані нейронною мережею Кохонена із тих що є в базі даних системи Якщо в базі даних не зна-ходиться прийнятного метода або засобів то система сповіщає про це користу-вача який повинен надалі розробляти нові методи та засоби під конкретну ТВ та вимоги до неї

Методи отримання і згортки просторово-часових відображень одер-жуваних від ТВ Відкритий перелік методів отримання просторово-часових ві-дображень одержуваних від ТВ в обrsquoєкті вимірювання ndash це перш за все фізи-чні методи томографії морфологічної чутливості ємнісний вбудованих дат-чиків а також інтелектуальні методи генетичного алгоритму інтелектуального моніторингу інтелектуальних інrsquoєкцій та інші Відкритий перелік методів згор-тки просторово-часових відображень ndash це згортка за допомогою розрахунку ро-змірності відображення згортка за допомогою стискуючих відображень а та-кож згортка в результат еліптичного або параболічного перетворень

В автоматизованій людино-машинній системі laquoFOUNDMEASraquo передбаче-на також підсистема імплементації вибраного методу вимірювань тобто про-грамної і апаратної реалізації вибраного методу в заданій технології Мета ndash за-безпечення якості та конкурентоспроможності МЗ

Загальна схема системи laquoFOUNDMEASraquo вибору МЗ технологічних проце-сів лиття представлена на рис 3

У третьому розділі описана підсистема метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в галузі управління властивостями виливка

31 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом непере-рвного лиття мідної катанки У цьому процесі виливок виходить в одну тех-нологічну операцію при витягуванні стренги з розплаву через систему laquoграфі-товий кристалізатор ndash первинний охолоджувач ndash вторинний охолоджувачraquo ви-тягуючої машині неперервного лиття (рис 4)

13В результаті аналізу технологічного процесу неперервного лиття мідної ка-

танки визначені ТВ на структурній схемі АСУ (рис 5) і сформульований laquoКом-плекс вимог до МЗ АСУraquo обробка якого з допомогою нейронної мережі Кохо-нена дозволила поставити завдання створення МЗ

ndash розробити нове МЗ для вимірювання температури поверхні стренг ndash розробити нове МЗ для оцінки мікроструктури мідного сплаву яке під-

ходить для вбудовування в АСУ

Точка вимірювання 2 Відображення ndash фотографія

мікрошліфа Обробка ndash програма розрахунку

середнього розміру зерна

1 ПОЧАТКОВІ ДАНІ схема технологічного процесу вимоги до виливка

2 АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ

Результат 1 перелік вимірюваних параметрів

Результат 2 схема управління технологічним процесом з laquoточками вимірюваньraquo

3 КОДУВАННЯ Результати метрологічні коди

laquoточок вимірюваньraquo

Код точки 1 2 1 135 1 1 2

Код точки 2 2 1 135 1 1 2

4 ВИБІР МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ (ДЛЯ ТОЧОК 1 І 2) Результат 1 Метод отримання відображення

Результат 2 Метод обробки проміжної інформації (відображення)

Результат 3 Спосіб імплементації методів відображення та обробки

ОСНОВНІ ЕТАПИ

КЛАСИФІКАЦІЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ОБrsquoЄКТА

ВИМІРЮВАННЯ

По обrsquoєкту

По процесу

По вимірюванню

ПІДГОТОВЧІ ЕТАПИ

КЛАСИФІКАЦІЯ МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

НАВЧАННЯ НЕЙРОННОЇ МЕРЕЖІ КОХОНЕНА

Точка вимірювання 1 Відображення ndash від екрану тепловізора Обробка ndash

параболічне перетворення

ПРИКЛАД ПРОПОНОВАНОГО РІШЕННЯ

НАВЧЕНА НЕЙРОННАМЕРЕЖА КОХОНЕНА

Слой Кохонена

bull bull

Распределительный слой

laquoМертвыйraquo нейрон

Диагноз 1 Диагноз К Метод для 1 точки Метод для 2 точки

Мертвий нейрон

Шар Кохонена

Розподільчий шар

Рисунок 3 ndash Загальна схема системи вибору та імплементації

МЗ laquoFOUNDMEASraquo для технологічних процесів лиття

14Переливний жолоб від плавильної печі

Раздаточная печь

Індуктор

Перегородка

Вісь Х ливарної машини (перед площиною розріза)

Вісь Y ливарноїмашини

Кристалізатор із охолоджувателем

Стренга катанки

До витягаючого пристрою

y16 y15 y14 y13 y12 y11 y10

y9

x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8

Покривний флюс

Канал

asymp

Температура

поверхні стренг

Мікрострук-тура металу

Технологічний процес

неперервного лиття мідної

катанки

Регулятор витрати води

Режим витягування

Температура розплава

Розрахунок управляючих

впливів

Рисунок 4 ndash Конструктивна схема багатострумкової установки для

лиття мідної катанки

Рисунок 5 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом неперервного

лиття мідної катанки (для одного струмка)

Вимірювання температури поверхні стренг за допомогою паразитної термо-пари Для вимірювання температури по-верхні яка рухається із відносно великою швидкістю стренги була розроблена (Зонд для вимірювання температури поверхні тіла ГО Оборський БА Моргун ЮБ Моргун ІВ Прокопович ndash Патент Укра-їни на корисну модель Заявка u201506612 пріоритет від 060715) па-разитна термопара без спаю коли laquoпара-зитraquo не здійснює впливу на показники прибору в цілому (рис 6) Оскільки тер-

мопарні дроти не спаяні між собою як у звичайної термопари на місці їхнього контакту зі стренгою утворюються дві laquoпаразитніraquo термопари хромельстренга і стренгаалюмель

Якщо припустити що температури стренги в точках контактів практично рівні обидві паразитні термопари компенсують ЕРС повrsquoязані зі стренгою і можуть вимірюватися як одна при цьому контакт таких laquoокремихraquo термопар зі

стренгою значно кращій ніж у спаю термопари хромельалюмель зі стренгою

Недоліки існуючого масивного зон-да полягають в тому що конструкція чу-тливого елемента має істотну інерцій-ність за температурою та паразитне ви-промінювання тепла в навколишнє сере-довище

В пропонованому зонді (рис 7) зниження похибки вимірювання досяга-ється тим що в зонді присутні термоеле-ктроди 1 і 2 виконані у вигляді компен-

V=3

03

5 м

с

Термоелектрод А

Термоелектрод В

Пружне притискування

empty 816

Рисунок 6 ndash Схема laquoпаразитноїraquo термопари

Рисунок 7 ndash Температурний зонд

для пропонуємого методу вимірювання температури

рухомих поверхонь

15саційних спіралей Ці термоелектроди створюють термопару закріплену в ізо-льованому сердечнику 3 в стакані 4 Виводи 6 7 закріплені в кришці 5 Робочий кінець термопари 8 не має спаю а термоелектроди вільно контактують з повер-хнею тіла температура якого вимірюється

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідної катанки в ПуАТ laquoОде-ський завод laquoОдескабельraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

32 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад розплаву а на проміжному виході ndash хімічний склад анода а також фотог-рафії його поверхні до і після електролізу Остаточний вихід технологічного процесу ndash хімічний склад мідного катода (мета управління)

На структурній схемі АСУ (рис 2) виділені laquoточки вимірюваньraquo ndash ті реа-льні laquoфізичніraquo місця на устаткуванні що здійснює техпроцес або на предмет праці (в даному випадку це мідний анод ndash проміжний результат загального ли-варно-гальванічного технологічного процесу отримання чистої катодної міді) За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управ-ління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розроблення МЗ для АСУ тех-нологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

ndash МЗ для визначення хімічного складу мідного сплаву методом спектраль-ного аналізу

ndash МЗ для оцінки відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода

Метод вимірювання хімічного складу анода Хімічний склад мідного анода вимірювали laquoстандартнимraquo методом спектрального аналізу

Метод вимірювання відносної площі дефектів Під час виготовлення анода на його поверхні можуть формуватися ділянки які не беруть участь в електро-лізі при подальшому виготовленні катода (laquoбитіraquo ділянки) із-за наявності на поверхні непровідних матеріалів попадання на поверхню анода фарби від по-верхні виливниці утворення оксидів тощо Раніше відносну площу laquoбитихraquo ді-лянок анодів визначали візуально порівнюючи безпосередньо поверхню анода з таблицями балів наявності перерахованих дефектів Недоліки такого визна-чення очевидні низька точність через похибки дискретизації всіх можливих ва-ріантів поверхні на бали а також низька точність і субrsquoєктивізм при віднесенні тієї чи іншої laquoспоглядаємоїraquo поверхні до того чи іншого балу

Пропонований метод позбавлений цих недоліків оскільки вимірювання здійснюється автоматично з неперервним виходом Вимірювання відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода в пропонованому методі здійснюється шляхом компrsquoютерної обробки кольорової цифрової фотографії поверхні Експериментально в загальній зоні RGB-розкладання виділяється де-яка зона відповідна бездефектній поверхні ndash деякий laquoпаралелепіпед якостіraquo попадання в який свідчить про те що на поверхні анода в точці що відповідає даному пікселю дефектів немає Далі RGB-розкладання кожного пікселя що міститься у вихідних даних піддається компrsquoютерній обробці результат якої ndash одне число Fвідн і є результатом вимірювання

16Діапазон вимірювань пропонованого методу становить від 0 до 100 laquoби-

тоїraquo поверхні Діапазон показань пропонованого методу становить 0 ndash 1 за шкалою якості

поверхні анода Похибка методу Запропонований метод вимірювання відноситься до не-

прямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта ви-мірювань до його результатів Це призводить до можливого накопичення похи-бки вимірювання на кожному етапі перетворень Встановлено що сумарна мак-симально можлива похибка цілком допустима в машинобудуванні виробництві Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання дефектів повер-хні мідного аноду для прототипу і пропонованого методу наведено в табл 1

Таблиця 1 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобів вимірювання дефектів поверхні мідного литого аноду Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонуємий метод поріг чутливості 710 plusmn пікс 1 пікс діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 до IJ пікс 0 до IJ пікс

похибка plusmn 10 plusmn 35 Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідних анодів на металургій-

ному підприємстві laquoПанком-Юнraquo із позитивним техніко-економічним ефектом 33 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття

під тиском біметалевих виливків Структурна схема АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків наведена на рис 8

Технологічний процес лиття біметалевого

виливка (до заливки алюмінію)

Температура заливки

Розрахунок управляючого

впливу

Фотографіямакрошліфа Режим

нагріву вставки

Температура поверхні вставки

Технологічний процес лиття

(заливка и охолодження біметалевого виливка)

Рисунок 8 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом

лиття під тиском біметалевих виливків

На вході засобів вимірювань в пропонованому методі знаходиться склад-ний електромагнітний потік випромінюваний від поверхні тіла що нагріваєть-ся і описуваний великою кількістю змінних На виході методу ndash єдине число За допомогою нейронної мережі Кохонена а також із врахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розробки МЗ для АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків

17ndash МЗ для вимірювання параметрів термічного стану (інтегральної темпера-

тури поверхні) сталевої вставки перед заливанням її алюмінієм ndash МЗ для оцінки зварюваності біметалевої виливка у місці зrsquoєднання сталі і

алюмінію Вимірювання температури поверхні сталевих вставок за допомогою теп-

ловізора Для первинної обробки інфрачервоного випромінювання не підходять звичайні відеокамери тому у даному випадку необхідний тепловізор В резуль-таті виходить кольорове цифрове зображення підігрітої вставки приклад якого наведено на рис 9

Рисунок 9 ndash Зображення підігрітої вставки отримане за допомогою тепловізора

Мінімальна вимірювана зміна інтенсивності випромінювання Експериме-нтально встановлено що метод розпізнає різні випромінювання що відрізня-ються середньою температурою відповідного пікселя в 001 К

Мінімальний вимірюваний поріг зрушення теплової картини без зміни ін-тенсивності Експериментально встановлено що метод розпізнає різні випро-мінювання що відрізняються в просторі на 1 піксель на матриці тепловізора що відповідає 007 К

Запропонований метод відноситься до непрямих з великою кількістю пере-творень вимірюваної величини від обrsquoєкта вимірювань до його результатів Це призводить до накопичення похибки на кожному етапі перетворень Але сума-рна максимально можлива помилка допустима (до 10 ) в цій сфері ливарного виробництва

Порівняння метрологічних характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для прототипу і запропонованого методу наведено в табл 2

Таблиця 2 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки

Характеристика Прототип (вимірювання температури в одній точці)

Пропонований метод (вимірювання інтегральної

температури) чутливість 10 plusmn 1 degС 1 plusmn 05 degС

поріг чутливості ndash по температурі 5 degС 11 degС ndash по часу 15 с 05 с діапазон показань 50 ndash 500 degС 50 ndash 500 degС

діапазон вимірювань 50 ndash 200 degС 50 ndash 200 degС

похибка plusmn 20 plusmn 8

18У пропонованому методі первинна метрологічна інформація одержувана

від тепловізора у вигляді плоского зображення піддається еліптичному перет-воренню яке зводить значення інтенсивностей кожного пікселя зображення до одного числа такий результат дозволяє оцінити рівномірність нагрівання пове-рхні

Метрологічна оцінка незварюваності компонентів біметалевого виливка Якщо з якихось причин елементи біметалу не зварюються між собою на їх ме-жі на макрошліфі поперечного розрізу чітко спостерігаються щілиноподіб-ні чорні ділянки (рис 10)

Незварюваністьсталі та алюмінію

Алюміній

Сталь

α1

Зони незварювання

α2

а б

Рисунок 10 ndash Зони незварювання на макрошліфі розрізу біметалевого виливка (а) та схема до оцінки незварювання (б)

В існуючому способі оцінку незварюваності проводили візуально за

субrsquoєктивною оцінкою довжині щілиноподібних чорних ділянок Така оцінка не відрізняється ані точністю ані чутливістю і погано вбудовується в АСУ литтям біметалевих виливків Натомість із зображення такого шліфа ступінь незварю-ваності може бути виміряна кількісно Для цього пропонується метод згідно з яким круглий слід поверхні дотику після оцифровки і обробки в циліндричних координатах перетворюється на набір кутів α1 α2 α3 на кожен з яких спира-ється відповідна пошкоджена ділянка (рис 10) В подальшому ступінь незва-рюваності Ѕн розраховується за формулою

1 2н

2

S α + α +=

π (1)

Мінімальна вимірювана зміна незварюваності Експериментально встанов-лено що метод розпізнає різні сумарні кути незварюваності що відрізняються різницею в 002 рад

Точність засобу вимірювань Запропонований метод вимірювання відно-ситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта до його результатів Сумарна максимально можлива помилка (до 10 ) цілком допустима в цій сфері ливарного виробництва Порівняння метрологіч-них характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для про-тотипу і запропонованого методу наведено в табл 3

19Таблиця 3 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонований метод

чутливість 1 plusmn 009 1 plusmn 003 поріг чутливості 03 ndash 05 рад 001 ndash 003 рад діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 ndash 1 0 ndash 1 похибка plusmn 8 plusmn 06

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям біметалевих виливків в ДП

laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo із позитивним тех-ніко-економічним ефектом

У четвертому розділі представлена підсистема МЗ laquoCASTMEASraquo в обла-сті управління ливарною формою

41 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття в землю чавунних виливків На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад лігатури та її кількість а також інтенсивність пові-тряного охолодження форми після заливки а на виході ndash герметичність вилив-ків та їхня мікроструктура

Відповідна цьому струк-турна схема АСУ технологі-чним процесом лиття чавун-них виливків наведена на рис 11

В результаті аналізу тех-нологічного процесу сфор-мульована задача розробки нового МЗ для АСУ техноло-гічним процесом лиття в пі-щані форми чавунних вилив-ків з підвищеною герме-тичністю

ndash МЗ для вимірювання герметичності металу виливка ndash МЗ для оцінки мікроструктури чавуну виливка яка підходить для вбудо-

ви в АСУ (див вище) МЗ для вимірювання герметичності металу виливка Герметичність ndash це

опір матеріалу проникненню В даний час існує декілька методик по визначен-ню герметичності чавунів В одній з них крізь чавунну пластину у вакуумний простір пропускають водень вимірюючи при цьому зміну тиску Недоліком цього методу є те що форма зразка є двоякоувігнутим диском під впливом ви-сокого тиску в робочій частині зразка виникають напруження стискування які різко спотворюють реальну герметичність чавуну Інша методика дослідження герметичності сірого чавуну заснована на продавлюванні крізь зразок рідини В якості рідини для випробувань використовують керосин

Основним недоліком цих методів є те що навіть сам факт появлення течі в

Технологічний процес лиття

чавунних виливків у піщану форму

Склад та кількість лігатури

Розрахунок управлінь-ських дій

Герметичність виливка

Інтенсивність обдування форми

Фотографія мікрошліфа

Рисунок 11 ndash Структурна схема АСУ

технологічним процесом лиття чавунних виливків в піщані форми

20ньому визначається візуально Якщо необхідно провести вимірювання то про яку точності може йти мова якщо кількість рідини що просочилася визнача-ється за допомогою гігроскопічного тампона який зважується до і після проти-рання контрольної поверхні Однак і це ndash не основний недолік Мова йде про вимірювання часу У небезпечних і особливо відповідальних випадках напри-клад просочування радіоактивних рідин саме час вимірювання може зіграти фатальну роль в управлінні системою в цілому а в цьому методі-прототипі він вочевидь високий

У пропонованому методі вимірювання ці недоліки усунені Метод фактич-но являє собою два різних варіанти які обrsquoєднує єдина нова одиниця герметич-ності laquoегraquo (Стандарт підприємства laquoОдеський ливарний завод laquoЦентролітraquo СТ ОЛЗ 030369 ndash 1997) Фізичний сенс laquoегraquo заснований на законі просочуван-ня Дарсі У кожному з двох варіантів методу одиниця герметичності ег вимірю-ється і розраховується по-різному

Перший варіант експрес-метод вимірювання герметичності У ньому на відміну від методу-прототипу поява перших ознак течі вловлюється не візуа-льно а цифровим приладом (відеокамерою) далі вимірювальний сигнал надхо-дить у компrsquoютер на параболічне перетворення яке як відомо змінює колір кожного пікселя зображення з чорного на білий якщо в місці зображення від-повідному цьому пікселю за спостережуваний проміжок часу відбулося хоча б найменша зміна яскравості (наприклад в результаті появи просочування рідини крізь метал) Деяке ускладнення засобів вимірювання (відеокамера компrsquoютер) порівняно з прототипом з лишком компенсується при використанні методу у відповідальних випадках

Оскільки у випадку вимірювання герметичності методом протікання вели-ке значення має не тільки точність такого виміру але і час який витрачається на нього провели дослідження впливу порогу чутливості методу встановлено-го користувачем на час визначення наявності течі Збільшення порогу чутливо призводить до монотонного зростання часу виявлення течі причому з деякого значення порогу візуальне виявлення виявляється більш швидким ніж за допо-могою методу що встановлює природну межу порога

Таким чином у першому варіанті нового методу вимірювальний сигнал ndash відеопотік від поверхні зразка обробка сигналу ndash параболічне перетворення ві-деопотоку в параметр W формула для визначення герметичності GІ

IP tGWω

=η

[ег] (2)

де Р ndash тиск просочування МПа ω ndash площа просочування м2 W ndash кількість ріди-ни мndash6 t ndash час с η ndash динамічна вrsquoязкість Пас

З виразу (2) випливає що герметичність ndash такий опір матеріалу проникнен-ню рідини що має вrsquoязкість η і знаходиться під тиском Р при якому за час t че-рез майданчик ω проникає W мілілітрів рідини

Один ег ndash це така герметичність при якій за 1 с крізь площу в 1 м2 про-сочується 1 м3 рідини що знаходиться під надлишковим тиском який дорі-внює 1 Па при вrsquoязкості 1 Пас

21Питому герметичність визначали як відношення герметичності GІ до квад-

рату товщини зразка δ Діапазон вимірювань для визначення факту протікання від 0 (протікання

немає) до 1 (протікання є) для вимірювання герметичності виливка від 0 до 100 eг

Похибка методу Метод вимірювання відноситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини Розрахункова сумарна мак-симально можлива похибка (до 5 ) цілком припустима у технічних вимірюван-нях Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання герметично-сти для кращого з відомих і запропонованого експрес-методу наведене в табл 4

Таблиця 4 ndash Порівняльні метрологічні характеристики методів вимірювання герметичності

Характеристика Прототип Пропонований метод

Факт протікання Герметичність Факт

протікання Герметичність

чутливість ndash 5 plusmn 1 г ndash 1 plusmn 001 eг діапазон

вимірювання 0 ndash 1 0 ndash 20 г 0 ndash 1 от 0 до 100 eг

похибка plusmn 114 plusmn 91 plusmn 25 plusmn 25 Другий варіант універсальний метод вимірювання герметичності В цьо-

му варіанті вимірювальний сигнал ndash зображення мікрошліфа зразка обробка вимірювального сигналу ndash еліптичне перетворення зображення формула для визначення герметичності GІІ

II р звгр

8G K K Ll amπ

= [ег] (3)

где Kр ndash розмірний коефіцієнт Kзв ndash коефіцієнт звивистості включень a lгр m ndash параметри які отримуються в результаті елиптичного перетворення зображен-ня мікрошліфа

Цей варіант методу є універсальним оскільки для його реалізації не потрі-бне спеціальне обладнання для laquoпродавлюванняraquo зразків Він незамінний в тих випадках коли постійний моніторинг мікроструктури сірого чавуну виливків є найважливішою умовою забезпечення мінімально допустимої герметичності останніх

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям чавунних виливків у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

42 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми Розглянута в цьому розділі АСУ відноситься до комбінованих оскільки в переліку враховуваних параметрів є не тільки технологічні але й організаційні Аналізом технологічної схеми встано-влено що на вході АСУ ndash склад піщано-смоляної формувальної суміші темпе-ратура формоутворюючої оснастки а також стан обслуговуючого персоналу а на виході ndash газопроникність інтегруючого датчика який встановлюється у фо-

22рму та інтелектуального да-тчика вбудованого в орга-нізаційну систему

Відповідна до цього структурна схема АСУ тех-нологічним процесом лиття в оболонкові форми вилив-ків з алюмінієвих сплавів наведена на рис 12 На схемі передбачені дві під-системи виробнича яка управляє параметрами тех-нології і організаційна ndash керуюча персоналом цеху В якості laquoточок вимірю-ваньraquo визначено газопрони-кність інтегруючого датчи-ка стан персоналу і фотог-рафія поверхні виливка

За допомогою нейрон-ної мережі Кохонена а та-кож з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розробили завдання створення МЗ АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в обо-лонкові форми

ndash МЗ для вимірювання інтегральної дії на стан оболонкової форми темпе-ратури та часу

ndash МЗ для оцінки організаційного стану персоналу ливарного цеху ndash МЗ для оцінки якості виливків по зовнішньому вигляду їх поверхні Метод вимірювання кількості поглиненого тепла за допомогою інтегру-

ючих датчиків При аналізі процесів що відбуваються в системі laquoвиливок ndash формаraquo час є найважливішим фактором Наприклад мало нагріти деякий обrsquoєкт до температури фізичного або хімічного перетворення необхідно при цій температурі витримати цей обrsquoєкт для завершення перетворення Це озна-чає що мало мати інформацію про максимальному температуру якої досягав обrsquoєкт необхідно також знати скільки часу тривав такий стан тобто вміти ви-мірювати деяку інтегральну характеристику температури у часі тобто фактич-но вимірювати енергію отриману обrsquoєктом в процесі нагрівання

Прототипу такого методу вимірювання в МЗ ЛВ не існує У роботі запро-поновано новий інтегральний метод вимірювання такої енергії Це дало змогу запропонувати засоби вимірювання у вигляді інтегральних датчиків минулого термічного стану перетворення чутливих елементів яких дозволяє після заве-ршення процесу судити про термічні умови в яких перебував елемент Завдяки цьому проміжні показники (температура форми і час протягом якого вона впливала) виводяться до списку вихідних показників що в свою чергу дозво-ляє відмовитися від важкої ідеї що вимірювати в формі в процесі охолодження

Виробничапідсистема

Організаційнапідсистема

Стан обслуговую-

чого персоналу

Від інтегруючого датчика

Технологічний процес лиття алюмінієвих виливків

в оболонкові форми

Склад формувальної

суміші

Розрахунок управлін-ський дій

Від інтелектуального датчика

Температура оснастки

Фотографія поверхні виливка

Розрахунок управлін-ський дій

Рисунок 12 ndash Структурна схема комбінованої АСУ технологічним процесом лиття виливків з алюмінієвих сплавів в оболонкові форми

23відливка В якості чутливого елемента засобу вимірювання в роботі служив стовпчик піщано-смоляних сумішей або стовпчик порошку легкоплавкого скла Порошки знаходяться в спеціа-льному оснащенні ndash датчику що до-зволяє з одного боку нагрівати стовп-чик усередині досліджуваного обrsquoєкта а з іншого ndash прикладати до нього механічне зусилля (рис 13)

При надходженні тепла з боку поверхні А (рис 13) стовпчик порош-ку односторонньо нагрівається при цьому його фізико-хімічний стан змі-нюється не одночасно а по мірі про-грівання від металевого дна приладу

Відомо що при торцевому нагріванні і стисканні стовпа піщано-смоляних сумішей можливе утворення двох шарів різної щільності результат ланцюж-ка фізико-хімічних процесів вихідного стиснення laquoсухоїraquo суміші і laquoпластично-гоraquo стиснення суміші в якій звrsquoязуюче ndash новолачна смола ndash знаходиться в розмrsquoякшеному від нагрівання стані Подальший нагрів за рахунок поліконден-сації смоли фіксує ці стани чутливого елемента У підсумку газопроникність елемента Г служить деякою інтегральною функцією температури і часу нагрі-вання чутливого елемента

0

Г ( )к

f T dτ⎛ ⎞

= τ τ⎜ ⎟⎝ ⎠int (4)

де τ ndash час закінчення спостерігання с Т ndash температура в контрольній точці К Метрологічна оцінка (вимірювання) якості поверхневого шару По-

поверховий шар готових виливків оцінювали в балах за двома факторами ная-вності пригару та раковин за 5-бальною шкалою для кожного фактора

Розроблене МЗ впроваджено в ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут телевізійної технікиraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

43 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття крупних сталевих виливків

Як випливає з технологічної схеми процесу лиття великих сталевих вилив-ків на вході знаходиться склад формувальної суміші і температура заливання сталі а на виході ndash фотографія поверхні виливка що свідчить про наявність і кількість пригару Крім того на проміжному етапі при формоутворенні здійс-нюється вимірювання щільності форми яке виконується неруйнівним ємнісним методом Відповідна структурна схема АСУ технологічним процесом лиття сталевих виливків в піщані форми наведена на рис 14

В результаті аналізу технологічного процесу лиття великих сталевих вили-вків за допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розроблено завдання створення нового МЗ

Oslash20

60

А

2 1 3 4 5 6 Рисунок 13 ndash Схема датчика кількості

поглиненого піщаною ливарною формою тепла 1 ndash керамічний стакан 2 ndash металеве (мідне) дно 3 ndash стовпчик

порошку чутливого елемента 4 ndash пористий металокерамічний поршень 5 ndash пружина 6 ndash упор

24ndash МЗ для вимірю-

вання щільності піщаної ливарної форми

ndash МЗ для вимірю-вання зовнішнього ви-гляду виливка яке під-ходить для вбудови в АСУ

Ємнісний метод неруйнівного вимірю-вання щільності піщаної форми Систематичний моніторинг щільності ливарних форм в цілому або окремих її ділянок ускладнений через від-сутність ефективних методів такого контролю без руйнування форми Дійсно від співвідношення густин різних ділянок форми багато в чому залежить інтен-сивність процесів тепломасообміну у останньої а отже і якості виливків На жаль коли форма виготовлена неможливо без її руйнування виміряти щільність її фрагментів що різко обмежує можливості постійного моніторингу форм на ливарному конвеєрі

Метод запропонований в даній роботі полягає у безпосередньому вимі-рюванні електричної ємності конденсатора обкладки якого є складовою части-ною оснастки в якій форма отримана Такий підхід дозволяє забезпечити стабі-льні геометричні параметри конденсатора і високу точність вимірювань

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям сталевих виливків в ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПрогресraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

У пrsquoятому розділі представлена підсистема МЗ laquoENVIRMEASraquo в області управління сферою впливу ливарного виробництва

Під сферою впливу в роботі розуміли процеси які безпосередньо не вхо-дять в даний конкретний спосіб лиття (внутрішня сфера) але тим не менш суттєво впливають на якість життя людини (зовнішня сфера) Сюди можна від-нести проблеми екології ndash якості навколишнього середовища людини ергоно-міки ndash особливостей та можливостей функціонування людини в системах лю-дина річ середа естетики ndash різного роду творів мистецтва декоративних пок-риттів тощо (велика частка творів мистецтва виконана литтям) та ін

51 Метрологічне забезпечення АСУ сферою впливу ливарного вироб-ництва Екосистема відвалів ЛВ є самовідтворюваною але відновні процеси протікають в ній повільно Це пояснюється низькою біологічною активністю відпрацьованих формувальних і стрижневих сумішей Якщо цю властивість на-дати сумішам до вивезення у відвал ще на стадії виробничого циклу то процес відновлення їх у природі можна значно прискорити З цією метою у формува-льну суміш вводили насіння різних рослин При цьому насіння не тільки сприя-

Технологічний процес виготовлення крупних сталевих виливків

Щільність форми

Техноло-гічний процес виготов-лення піщаної форми

Температура заливання

Розрахунокуправля-ючих дій

Фотографія поверхні

Склад форм суміші

Зали-вання форми рідкою сталлю

Рисунок 14 ndash Структурна схема АСУ технологічним

процесом лиття крупних сталевих виливків

25ли формуванню біологічної активності сумішей але й виступали в ролі добав-ки що підвищує податливість ливарної форми Оскільки при цьому вдається також розвrsquoязувати завдання підвищення якості виливків маємо комбіновану область АСУ ЛВ і відповідне цьому МЗ

На вході системи комбінованої АСУ ndash склад формувальної суміші із біодо-бавками конструкція ливарної форми і температура заливки металу а на вихо-ді ndash фотографії поверхні виливка і відвалів ливарних цехів томограма ливарної форми а також біологічні властивості води і насіння які побували в ливарній формі (рис 15)

ЕКОЛОГІЯ ОТОЧУЮЧОГО СЕРЕДОВИЩА

Результат елиптичного перетворення

Концентрація небезпечних компонентів

Питома площа відтворених ділянок

Результат параболічного перетворення

Склад формувальної

суміші

Розрахунокуправля-ючіх дій

Аерофотозrsquoйом-ка відвалів

Температура заливання чувуну Томограма

форми

Схожість насінняпісля вибивки

Біоаналіз фільтр вод

Фото поверхнівиливка

ЛИВАРНИЙЦЕХ

браку по горячих тріщинах

Товщина робочого

шару форми

Рисунок 15 ndash Структурна схема комбінованої АСУ

Для визначення зон ливарної форми в яких насіння виживуть або вигорять

після заливання рідкого металу розглянули розподіл температури в перерізі сирої піщано-глинистої ливарної форми

За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань було поставлено та розвrsquoязано завдання розро-бки нового метрологічного забезпечення для комбінованої АСУ

ndash МЗ для вимірювання якості поверхні виливка з його фотографії ndash МЗ для вимірювання параметрів фільтраційних вод в зоні відвалів ЛВ ndash МЗ для лабораторного вимірювання схожості насіння у ґрунті після ви-

бивки ливарної форми ndash МЗ для аерофото та відео зйомки поверхонь ливарних відвалів та вимі-

рювання параметрами покриття їх сходами насіння ndash МЗ для вимірювання структури матеріалу форми з біодобавками Останню задачу вирішували шляхом розробки методів неруйнівного вимі-

рювання які включають компrsquoютерну томографію середовища і подальшу об-робку її результатів шляхом розрахунку хаусдорфовської розмірності тобто зведення томографічного зображення до одного числа

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ якістю чавунних виливків та екологією ЛВ у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

2652 Метрологічне забезпечення АСУ естетико-художньою сферою ли-

варного виробництва АСУ процесами неметалевого і художнього лиття а та-кож нанесенням художніх покриттів представлена схемою на рис 16

На вході системи автома-тизованого замкненого управ-ління ndash склади матеріалів що використовуються і параметри технологічних процесів а на виході ndash фотографії поверхонь виливків а також механічні властивості виливків і покрит-тів Особливістю вихідних па-раметрів у цьому випадку є їх laquoнечіткістьraquo неможливість ви-мірювання з заданою точністю з-за неповторюваності худож-ніх виливків їх невідтворюва-ності від виливка до виливка

Це робить метрологічний інформаційний канал в АСУ розмитим стохастичним що вимагає для вирішення основної задачі МЗ ndash поставки в замкнений контур управління даних про поточні значення тих або інших вихідних параметрів ndash інтелектуальних методів обробки неповної і нечіткої інформації Для підтримки МЗ АСУ такими системами в роботі використовували інтелектуальні методи генетичні алгоритми та нейронні мережі

Генетичні алгоритми вирішували завдання прогнозування та оптимізації систем на основі нечітких результатів вимірювань технічної діагностики та компенсації латентних порушень в роботі складних систем багатоцільової оп-тимізації методом комплексного генетичного алгоритму та еволюційної оптимі-зації слабкозвrsquoязаних технічних систем Нейронні мережі призначалися для вбудовування в засоби вимірюваненя для АСУ технологічними процесами лит-тя і після відповідного навчання laquoзаймалисяraquo розпізнаванням прихованих за художньою оболонкою технічних образів необхідних для ефективного пошуку управлінських рішень в області ливарної технології

ВИСНОВКИ

Дисертація містить нові науково обґрунтовані результати проведених здо-

бувачем досліджень які розвrsquoязують наукову проблему розробки та удоскона-лення теоретичних основ і нових універсальних підходів до вибору систем та імплементації МЗ управління складними важкодоступними ливарними систе-мами з важковимірюваними параметрами дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірювань підвищувати якість продукції ЛВ

Художнє

та неметалеве лиття нанесення

покриттів

Матеріали

Розрахунок управляючих дій за

допомогою інтелектуальних інформаційних технологій

Мікрофото поверхні

Параметритехнології Механічні

властивості

Фотографія виливка

Рисунок 16 ndash Схема АСУ процесами неметалевого і художнього лиття

а також нанесенням художніх покриттів

271 Аналізом літературних джерел і виробничих даних встановлено що ли-

варним виробництвом (на сьогоднішній день існують понад сотні принципово різних промислових способів лиття) надзвичайно важко керувати оскільки йо-го вхідні проміжні та вихідні характеристики відносяться до важковимірюва-них швидкозмінних багатовимірних широкодіапазонних важкодоступних ві-дкладених і прихованих Все це створює проблеми МЗ ЛВ оскільки існуючі методи і засоби які призначені для цього відрізняються

bull за методами одержання первинної вимірювальної інформації запізню-ванням (великі виливки остигають в формі тривалий час) руйнівним впливом на процеси (форму виливок доводиться розрізати) побічністю (наприклад ви-мірювання температури поверхні оцінюється laquoна окоraquo за швидкістю перемі-щення по ній крапель рідини) небезпекою для життя (високі температури ви-бухонебезпечність високочастотні магнітні поля тощо)

bull за видом надання первинної вимірювальної інформації багатомірністю (великий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного вимірю-вання) нестабільністю (наприклад від виливка до виливка)

bull за методами обробки вимірювальної інформації домінуванням експерт-них оцінок (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікації за еталонами і laquoруч-ногоraquo підрахунку

bull за метрологічними характеристиками результатів вимірювань відсут-ність on-line доступу низька точність низька чутливість низька надійність ре-зультату вимірювання (вплив на результат різного роду статистичних викидів)

2 Виконана класифікація МЗ ЛВ за напрямками вхідні характеристики ndash що вимірювати навіщо вимірювати та вихідні ndash як і чим вимірювати Це дозво-лило для розвrsquoязання науково-технічної проблеми створення та імплементації ефективного МЗ системи управління ЛВ запропонувати метод інтелектуальної обробки вхідних характеристик за допомогою нейронної мережі Кохонена яка підбирає до кожного набору останніх (коду ТВ) можливі методи і засоби вимі-рювання Якщо такі є в базі даних системи їх треба придбати і застосувати якщо є тільки метод вимірювання необхідно розробити спроектувати і вигото-вити засіб що реалізує цей метод якщо й метод не існує ndash необхідна наукова робота по його створенню У будь-якому випадку необхідно виконати імпле-ментацію методів і засобів під конкретні умови технологічних процесів лиття

3 Для реалізації цього методу створена автоматизована людино-машинна система вибору МЗ ЛВ laquoFOUNDMEASraquo (laquofoundry measurementsraquo ndash ливарні ви-мірювання) та її підсистеми laquoMETALMEASraquo для області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo для області якості продукції ЛВ та laquoENVIRMEASraquo для області сфери зовнішнього впливу ЛВ що містить підсистеми вибору такого забезпечення отримання вимірювальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ вибору методу згортки таких відображень до ре-зультату вимірювання а також оцінки якості і конкурентоспроможності новос-творюваних метрологічних систем

4 Для обrsquoєктів ЛВ з метою отримання первинної метрологічної інформації (просторово-часового відображення) від laquoточок вимірюваньraquo прийнятих в робо-ті запропоновані та імплементовані фізичні методи (ємнісний індукційний та

28рентгенографічний) термічні (термопари спектроскопи laquoпряміraquo та інфрачер-воні термометри) гідравлічні (прилади для вимірювання герметичності просо-чування) біологічні (життєздатність флори і фауни) методи отримання зобра-жень та відеорядів (фото- та кінозйомка томографія теплобачення) а також ін-телектуальні методи інтегруючих датчиків і латентних інформаційних інrsquoєкцій

5 Для обrsquoєктів ЛВ з метою згортки первинної метрологічної інформації до результату вимірювання запропоновано згортка за допомогою розрахунку роз-мірностей відображення (топологічної розмірності Мінковського розмірності Хаусдорфа-Безиковича фрактальної розмірності інформаційної розмірності кореляційної розмірності) а також згортка за допомогою стискаючих відобра-жень і згортка в результат еліптичного та параболічного перетворень що до-зволило зводити великий обсяг первинної вимірювальної інформації до одного числа

6 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття мідного неперервного виливка із безкисневої катодної міді лиття в виливниці мідних анодів і лиття під тиском біметалевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірювання тем-ператури поверхні мідної катанки в русі вимірювання мікроструктури безкис-невої міді шляхом еліптичного перетворення її цифрового зображення вимірю-вання електрогальванічних якостей мідних анодів шляхом попиксельної оцінки відповідності кольору фотографії анода еталону який налаштовується за ре-зультатами спектрального аналізу металу виливка вимірювання нерівномірнос-тей у розподілі температури поверхні сталевих вставок перед заливкою алюмі-нієм за допомогою тепловізора а також вимірювання незварюваємості елемен-тів біметалу за допомогою компrsquoютерної обробки фотографій мікрошліфів в зоні зварювання сталі і алюмінію

7 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття в землю герметичних чавунних виливків лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми і лиття в землю ве-ликих сталевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірюван-ня герметичності сірого чавуну шляхом параболічного перетворення відеозйо-мки з місця протікання для експрес-вимірювання та еліптичного перетворення зображення мікрошліфа сірого чавуну для універсального вимірювання запро-понована і сертифікована на підприємстві (одеський завод laquoЦентролитraquo) нова одиниця вимірювання герметичності laquoегraquo Розроблено методи та засоби МЗ ви-мірювання за допомогою запропонованого в роботі інтегрального датчика теп-лової енергії яка поглинається піщано-смоляною формою при її виготовленні а також неруйнівного вимірювання щільності піщаної форми в процесі її вигото-влення за допомогою ємнісного датчика

8 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoENVIRMEASraquo при управлінні технологічними процесами неметалевого і художнього лиття та на-несення художніх покриттів а також при управлінні екологічним станом на-вколишнього середовища технологічними методами Розроблено методи та за-соби МЗ інтелектуального вимірювання параметрів виливків в умовах неповних та (або) нечітких даних а також вимірювання laquoзовнішніхraquo для ЛВ параметрів

29кількості шкідливих речовин повrsquoязаних з технологією лиття в повітрі водой-мах та ґрунті параметрів відновлення навколишнього середовища тощо

9 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного виливка В результаті випробувань встановлено що підсистема laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномір-ність показника якості мідного виливка в межах 16 стренг приблизно на 25

10 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo В результаті випробувань встановлено що використання під-системи laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чистоти міді на рівні не більше ніж 0001 за кожною домішкою

11 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бі-металевих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на згортках фотографій мак-рошліфів зони стику різних металів Встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo в реальному виробництві дало можливість знизити дефек-ти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

12 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в піщані форми В результаті випро-бувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

13 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболо-нкові форми В результаті випробувань встановлено що застосування підсисте-ми laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоспроможність продукції

14 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ в області оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків В результаті виробничих випробувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість де-фектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

15 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролітraquo були проведені випробування підсистеми МЗ в галузі екології ЛВ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою В результаті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прис-корити рекультивацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

12швидкості переміщення по ній крапель рідини) небезпечні для життя методи (високі температури вибухонебезпечність високочастотні магнітні поля)

ndash по вигляду первинної вимірювальної інформації багатовимірність (вели-кий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного виміру) не-стабільність (наприклад від виливка до виливка)

ndash за методами обробки вимірювальної інформації експертні оцінки (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікація за еталоном laquoручнийraquo підрахунок

ndash за метрологічними характеристикам результатів вимірювань відсутність on-line доступу точність чутливість робастність результату (вплив на резуль-тат дослідження різного роду статистичних викидів)

За кожним класом в кожному з перерахованих атрибутів в базі даних за-кріплені цифрові коди які при обrsquoєднанні в результаті комплексного аналізу того або іншого техпроцесу ЛВ та мети і форми його метрологічного монітори-нгу перетворюються на кодове слово ndash число за допомогою якого нейронна мережа системи laquoFOUNDMEASraquo пропонує в якості підтримки прийняття рі-шення найкращі методи та засоби вимірювань а також можливі напрямки їх-нього впровадження в ЛВ

Формою представлення таких пропозицій є методи отримання і згортки просторово-часових відображень одержуваних від ТВ які обрані нейронною мережею Кохонена із тих що є в базі даних системи Якщо в базі даних не зна-ходиться прийнятного метода або засобів то система сповіщає про це користу-вача який повинен надалі розробляти нові методи та засоби під конкретну ТВ та вимоги до неї

Методи отримання і згортки просторово-часових відображень одер-жуваних від ТВ Відкритий перелік методів отримання просторово-часових ві-дображень одержуваних від ТВ в обrsquoєкті вимірювання ndash це перш за все фізи-чні методи томографії морфологічної чутливості ємнісний вбудованих дат-чиків а також інтелектуальні методи генетичного алгоритму інтелектуального моніторингу інтелектуальних інrsquoєкцій та інші Відкритий перелік методів згор-тки просторово-часових відображень ndash це згортка за допомогою розрахунку ро-змірності відображення згортка за допомогою стискуючих відображень а та-кож згортка в результат еліптичного або параболічного перетворень

В автоматизованій людино-машинній системі laquoFOUNDMEASraquo передбаче-на також підсистема імплементації вибраного методу вимірювань тобто про-грамної і апаратної реалізації вибраного методу в заданій технології Мета ndash за-безпечення якості та конкурентоспроможності МЗ

Загальна схема системи laquoFOUNDMEASraquo вибору МЗ технологічних проце-сів лиття представлена на рис 3

У третьому розділі описана підсистема метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в галузі управління властивостями виливка

31 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом непере-рвного лиття мідної катанки У цьому процесі виливок виходить в одну тех-нологічну операцію при витягуванні стренги з розплаву через систему laquoграфі-товий кристалізатор ndash первинний охолоджувач ndash вторинний охолоджувачraquo ви-тягуючої машині неперервного лиття (рис 4)

13В результаті аналізу технологічного процесу неперервного лиття мідної ка-

танки визначені ТВ на структурній схемі АСУ (рис 5) і сформульований laquoКом-плекс вимог до МЗ АСУraquo обробка якого з допомогою нейронної мережі Кохо-нена дозволила поставити завдання створення МЗ

ndash розробити нове МЗ для вимірювання температури поверхні стренг ndash розробити нове МЗ для оцінки мікроструктури мідного сплаву яке під-

ходить для вбудовування в АСУ

Точка вимірювання 2 Відображення ndash фотографія

мікрошліфа Обробка ndash програма розрахунку

середнього розміру зерна

1 ПОЧАТКОВІ ДАНІ схема технологічного процесу вимоги до виливка

2 АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ

Результат 1 перелік вимірюваних параметрів

Результат 2 схема управління технологічним процесом з laquoточками вимірюваньraquo

3 КОДУВАННЯ Результати метрологічні коди

laquoточок вимірюваньraquo

Код точки 1 2 1 135 1 1 2

Код точки 2 2 1 135 1 1 2

4 ВИБІР МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ (ДЛЯ ТОЧОК 1 І 2) Результат 1 Метод отримання відображення

Результат 2 Метод обробки проміжної інформації (відображення)

Результат 3 Спосіб імплементації методів відображення та обробки

ОСНОВНІ ЕТАПИ

КЛАСИФІКАЦІЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ОБrsquoЄКТА

ВИМІРЮВАННЯ

По обrsquoєкту

По процесу

По вимірюванню

ПІДГОТОВЧІ ЕТАПИ

КЛАСИФІКАЦІЯ МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

НАВЧАННЯ НЕЙРОННОЇ МЕРЕЖІ КОХОНЕНА

Точка вимірювання 1 Відображення ndash від екрану тепловізора Обробка ndash

параболічне перетворення

ПРИКЛАД ПРОПОНОВАНОГО РІШЕННЯ

НАВЧЕНА НЕЙРОННАМЕРЕЖА КОХОНЕНА

Слой Кохонена

bull bull

Распределительный слой

laquoМертвыйraquo нейрон

Диагноз 1 Диагноз К Метод для 1 точки Метод для 2 точки

Мертвий нейрон

Шар Кохонена

Розподільчий шар

Рисунок 3 ndash Загальна схема системи вибору та імплементації

МЗ laquoFOUNDMEASraquo для технологічних процесів лиття

14Переливний жолоб від плавильної печі

Раздаточная печь

Індуктор

Перегородка

Вісь Х ливарної машини (перед площиною розріза)

Вісь Y ливарноїмашини

Кристалізатор із охолоджувателем

Стренга катанки

До витягаючого пристрою

y16 y15 y14 y13 y12 y11 y10

y9

x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8

Покривний флюс

Канал

asymp

Температура

поверхні стренг

Мікрострук-тура металу

Технологічний процес

неперервного лиття мідної

катанки

Регулятор витрати води

Режим витягування

Температура розплава

Розрахунок управляючих

впливів

Рисунок 4 ndash Конструктивна схема багатострумкової установки для

лиття мідної катанки

Рисунок 5 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом неперервного

лиття мідної катанки (для одного струмка)

Вимірювання температури поверхні стренг за допомогою паразитної термо-пари Для вимірювання температури по-верхні яка рухається із відносно великою швидкістю стренги була розроблена (Зонд для вимірювання температури поверхні тіла ГО Оборський БА Моргун ЮБ Моргун ІВ Прокопович ndash Патент Укра-їни на корисну модель Заявка u201506612 пріоритет від 060715) па-разитна термопара без спаю коли laquoпара-зитraquo не здійснює впливу на показники прибору в цілому (рис 6) Оскільки тер-

мопарні дроти не спаяні між собою як у звичайної термопари на місці їхнього контакту зі стренгою утворюються дві laquoпаразитніraquo термопари хромельстренга і стренгаалюмель

Якщо припустити що температури стренги в точках контактів практично рівні обидві паразитні термопари компенсують ЕРС повrsquoязані зі стренгою і можуть вимірюватися як одна при цьому контакт таких laquoокремихraquo термопар зі

стренгою значно кращій ніж у спаю термопари хромельалюмель зі стренгою

Недоліки існуючого масивного зон-да полягають в тому що конструкція чу-тливого елемента має істотну інерцій-ність за температурою та паразитне ви-промінювання тепла в навколишнє сере-довище

В пропонованому зонді (рис 7) зниження похибки вимірювання досяга-ється тим що в зонді присутні термоеле-ктроди 1 і 2 виконані у вигляді компен-

V=3

03

5 м

с

Термоелектрод А

Термоелектрод В

Пружне притискування

empty 816

Рисунок 6 ndash Схема laquoпаразитноїraquo термопари

Рисунок 7 ndash Температурний зонд

для пропонуємого методу вимірювання температури

рухомих поверхонь

15саційних спіралей Ці термоелектроди створюють термопару закріплену в ізо-льованому сердечнику 3 в стакані 4 Виводи 6 7 закріплені в кришці 5 Робочий кінець термопари 8 не має спаю а термоелектроди вільно контактують з повер-хнею тіла температура якого вимірюється

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідної катанки в ПуАТ laquoОде-ський завод laquoОдескабельraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

32 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад розплаву а на проміжному виході ndash хімічний склад анода а також фотог-рафії його поверхні до і після електролізу Остаточний вихід технологічного процесу ndash хімічний склад мідного катода (мета управління)

На структурній схемі АСУ (рис 2) виділені laquoточки вимірюваньraquo ndash ті реа-льні laquoфізичніraquo місця на устаткуванні що здійснює техпроцес або на предмет праці (в даному випадку це мідний анод ndash проміжний результат загального ли-варно-гальванічного технологічного процесу отримання чистої катодної міді) За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управ-ління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розроблення МЗ для АСУ тех-нологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

ndash МЗ для визначення хімічного складу мідного сплаву методом спектраль-ного аналізу

ndash МЗ для оцінки відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода

Метод вимірювання хімічного складу анода Хімічний склад мідного анода вимірювали laquoстандартнимraquo методом спектрального аналізу

Метод вимірювання відносної площі дефектів Під час виготовлення анода на його поверхні можуть формуватися ділянки які не беруть участь в електро-лізі при подальшому виготовленні катода (laquoбитіraquo ділянки) із-за наявності на поверхні непровідних матеріалів попадання на поверхню анода фарби від по-верхні виливниці утворення оксидів тощо Раніше відносну площу laquoбитихraquo ді-лянок анодів визначали візуально порівнюючи безпосередньо поверхню анода з таблицями балів наявності перерахованих дефектів Недоліки такого визна-чення очевидні низька точність через похибки дискретизації всіх можливих ва-ріантів поверхні на бали а також низька точність і субrsquoєктивізм при віднесенні тієї чи іншої laquoспоглядаємоїraquo поверхні до того чи іншого балу

Пропонований метод позбавлений цих недоліків оскільки вимірювання здійснюється автоматично з неперервним виходом Вимірювання відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода в пропонованому методі здійснюється шляхом компrsquoютерної обробки кольорової цифрової фотографії поверхні Експериментально в загальній зоні RGB-розкладання виділяється де-яка зона відповідна бездефектній поверхні ndash деякий laquoпаралелепіпед якостіraquo попадання в який свідчить про те що на поверхні анода в точці що відповідає даному пікселю дефектів немає Далі RGB-розкладання кожного пікселя що міститься у вихідних даних піддається компrsquoютерній обробці результат якої ndash одне число Fвідн і є результатом вимірювання

16Діапазон вимірювань пропонованого методу становить від 0 до 100 laquoби-

тоїraquo поверхні Діапазон показань пропонованого методу становить 0 ndash 1 за шкалою якості

поверхні анода Похибка методу Запропонований метод вимірювання відноситься до не-

прямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта ви-мірювань до його результатів Це призводить до можливого накопичення похи-бки вимірювання на кожному етапі перетворень Встановлено що сумарна мак-симально можлива похибка цілком допустима в машинобудуванні виробництві Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання дефектів повер-хні мідного аноду для прототипу і пропонованого методу наведено в табл 1

Таблиця 1 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобів вимірювання дефектів поверхні мідного литого аноду Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонуємий метод поріг чутливості 710 plusmn пікс 1 пікс діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 до IJ пікс 0 до IJ пікс

похибка plusmn 10 plusmn 35 Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідних анодів на металургій-

ному підприємстві laquoПанком-Юнraquo із позитивним техніко-економічним ефектом 33 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття

під тиском біметалевих виливків Структурна схема АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків наведена на рис 8

Технологічний процес лиття біметалевого

виливка (до заливки алюмінію)

Температура заливки

Розрахунок управляючого

впливу

Фотографіямакрошліфа Режим

нагріву вставки

Температура поверхні вставки

Технологічний процес лиття

(заливка и охолодження біметалевого виливка)

Рисунок 8 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом

лиття під тиском біметалевих виливків

На вході засобів вимірювань в пропонованому методі знаходиться склад-ний електромагнітний потік випромінюваний від поверхні тіла що нагріваєть-ся і описуваний великою кількістю змінних На виході методу ndash єдине число За допомогою нейронної мережі Кохонена а також із врахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розробки МЗ для АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків

17ndash МЗ для вимірювання параметрів термічного стану (інтегральної темпера-

тури поверхні) сталевої вставки перед заливанням її алюмінієм ndash МЗ для оцінки зварюваності біметалевої виливка у місці зrsquoєднання сталі і

алюмінію Вимірювання температури поверхні сталевих вставок за допомогою теп-

ловізора Для первинної обробки інфрачервоного випромінювання не підходять звичайні відеокамери тому у даному випадку необхідний тепловізор В резуль-таті виходить кольорове цифрове зображення підігрітої вставки приклад якого наведено на рис 9

Рисунок 9 ndash Зображення підігрітої вставки отримане за допомогою тепловізора

Мінімальна вимірювана зміна інтенсивності випромінювання Експериме-нтально встановлено що метод розпізнає різні випромінювання що відрізня-ються середньою температурою відповідного пікселя в 001 К

Мінімальний вимірюваний поріг зрушення теплової картини без зміни ін-тенсивності Експериментально встановлено що метод розпізнає різні випро-мінювання що відрізняються в просторі на 1 піксель на матриці тепловізора що відповідає 007 К

Запропонований метод відноситься до непрямих з великою кількістю пере-творень вимірюваної величини від обrsquoєкта вимірювань до його результатів Це призводить до накопичення похибки на кожному етапі перетворень Але сума-рна максимально можлива помилка допустима (до 10 ) в цій сфері ливарного виробництва

Порівняння метрологічних характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для прототипу і запропонованого методу наведено в табл 2

Таблиця 2 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки

Характеристика Прототип (вимірювання температури в одній точці)

Пропонований метод (вимірювання інтегральної

температури) чутливість 10 plusmn 1 degС 1 plusmn 05 degС

поріг чутливості ndash по температурі 5 degС 11 degС ndash по часу 15 с 05 с діапазон показань 50 ndash 500 degС 50 ndash 500 degС

діапазон вимірювань 50 ndash 200 degС 50 ndash 200 degС

похибка plusmn 20 plusmn 8

18У пропонованому методі первинна метрологічна інформація одержувана

від тепловізора у вигляді плоского зображення піддається еліптичному перет-воренню яке зводить значення інтенсивностей кожного пікселя зображення до одного числа такий результат дозволяє оцінити рівномірність нагрівання пове-рхні

Метрологічна оцінка незварюваності компонентів біметалевого виливка Якщо з якихось причин елементи біметалу не зварюються між собою на їх ме-жі на макрошліфі поперечного розрізу чітко спостерігаються щілиноподіб-ні чорні ділянки (рис 10)

Незварюваністьсталі та алюмінію

Алюміній

Сталь

α1

Зони незварювання

α2

а б

Рисунок 10 ndash Зони незварювання на макрошліфі розрізу біметалевого виливка (а) та схема до оцінки незварювання (б)

В існуючому способі оцінку незварюваності проводили візуально за

субrsquoєктивною оцінкою довжині щілиноподібних чорних ділянок Така оцінка не відрізняється ані точністю ані чутливістю і погано вбудовується в АСУ литтям біметалевих виливків Натомість із зображення такого шліфа ступінь незварю-ваності може бути виміряна кількісно Для цього пропонується метод згідно з яким круглий слід поверхні дотику після оцифровки і обробки в циліндричних координатах перетворюється на набір кутів α1 α2 α3 на кожен з яких спира-ється відповідна пошкоджена ділянка (рис 10) В подальшому ступінь незва-рюваності Ѕн розраховується за формулою

1 2н

2

S α + α +=

π (1)

Мінімальна вимірювана зміна незварюваності Експериментально встанов-лено що метод розпізнає різні сумарні кути незварюваності що відрізняються різницею в 002 рад

Точність засобу вимірювань Запропонований метод вимірювання відно-ситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта до його результатів Сумарна максимально можлива помилка (до 10 ) цілком допустима в цій сфері ливарного виробництва Порівняння метрологіч-них характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для про-тотипу і запропонованого методу наведено в табл 3

19Таблиця 3 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонований метод

чутливість 1 plusmn 009 1 plusmn 003 поріг чутливості 03 ndash 05 рад 001 ndash 003 рад діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 ndash 1 0 ndash 1 похибка plusmn 8 plusmn 06

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям біметалевих виливків в ДП

laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo із позитивним тех-ніко-економічним ефектом

У четвертому розділі представлена підсистема МЗ laquoCASTMEASraquo в обла-сті управління ливарною формою

41 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття в землю чавунних виливків На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад лігатури та її кількість а також інтенсивність пові-тряного охолодження форми після заливки а на виході ndash герметичність вилив-ків та їхня мікроструктура

Відповідна цьому струк-турна схема АСУ технологі-чним процесом лиття чавун-них виливків наведена на рис 11

В результаті аналізу тех-нологічного процесу сфор-мульована задача розробки нового МЗ для АСУ техноло-гічним процесом лиття в пі-щані форми чавунних вилив-ків з підвищеною герме-тичністю

ndash МЗ для вимірювання герметичності металу виливка ndash МЗ для оцінки мікроструктури чавуну виливка яка підходить для вбудо-

ви в АСУ (див вище) МЗ для вимірювання герметичності металу виливка Герметичність ndash це

опір матеріалу проникненню В даний час існує декілька методик по визначен-ню герметичності чавунів В одній з них крізь чавунну пластину у вакуумний простір пропускають водень вимірюючи при цьому зміну тиску Недоліком цього методу є те що форма зразка є двоякоувігнутим диском під впливом ви-сокого тиску в робочій частині зразка виникають напруження стискування які різко спотворюють реальну герметичність чавуну Інша методика дослідження герметичності сірого чавуну заснована на продавлюванні крізь зразок рідини В якості рідини для випробувань використовують керосин

Основним недоліком цих методів є те що навіть сам факт появлення течі в

Технологічний процес лиття

чавунних виливків у піщану форму

Склад та кількість лігатури

Розрахунок управлінь-ських дій

Герметичність виливка

Інтенсивність обдування форми

Фотографія мікрошліфа

Рисунок 11 ndash Структурна схема АСУ

технологічним процесом лиття чавунних виливків в піщані форми

20ньому визначається візуально Якщо необхідно провести вимірювання то про яку точності може йти мова якщо кількість рідини що просочилася визнача-ється за допомогою гігроскопічного тампона який зважується до і після проти-рання контрольної поверхні Однак і це ndash не основний недолік Мова йде про вимірювання часу У небезпечних і особливо відповідальних випадках напри-клад просочування радіоактивних рідин саме час вимірювання може зіграти фатальну роль в управлінні системою в цілому а в цьому методі-прототипі він вочевидь високий

У пропонованому методі вимірювання ці недоліки усунені Метод фактич-но являє собою два різних варіанти які обrsquoєднує єдина нова одиниця герметич-ності laquoегraquo (Стандарт підприємства laquoОдеський ливарний завод laquoЦентролітraquo СТ ОЛЗ 030369 ndash 1997) Фізичний сенс laquoегraquo заснований на законі просочуван-ня Дарсі У кожному з двох варіантів методу одиниця герметичності ег вимірю-ється і розраховується по-різному

Перший варіант експрес-метод вимірювання герметичності У ньому на відміну від методу-прототипу поява перших ознак течі вловлюється не візуа-льно а цифровим приладом (відеокамерою) далі вимірювальний сигнал надхо-дить у компrsquoютер на параболічне перетворення яке як відомо змінює колір кожного пікселя зображення з чорного на білий якщо в місці зображення від-повідному цьому пікселю за спостережуваний проміжок часу відбулося хоча б найменша зміна яскравості (наприклад в результаті появи просочування рідини крізь метал) Деяке ускладнення засобів вимірювання (відеокамера компrsquoютер) порівняно з прототипом з лишком компенсується при використанні методу у відповідальних випадках

Оскільки у випадку вимірювання герметичності методом протікання вели-ке значення має не тільки точність такого виміру але і час який витрачається на нього провели дослідження впливу порогу чутливості методу встановлено-го користувачем на час визначення наявності течі Збільшення порогу чутливо призводить до монотонного зростання часу виявлення течі причому з деякого значення порогу візуальне виявлення виявляється більш швидким ніж за допо-могою методу що встановлює природну межу порога

Таким чином у першому варіанті нового методу вимірювальний сигнал ndash відеопотік від поверхні зразка обробка сигналу ndash параболічне перетворення ві-деопотоку в параметр W формула для визначення герметичності GІ

IP tGWω

=η

[ег] (2)

де Р ndash тиск просочування МПа ω ndash площа просочування м2 W ndash кількість ріди-ни мndash6 t ndash час с η ndash динамічна вrsquoязкість Пас

З виразу (2) випливає що герметичність ndash такий опір матеріалу проникнен-ню рідини що має вrsquoязкість η і знаходиться під тиском Р при якому за час t че-рез майданчик ω проникає W мілілітрів рідини

Один ег ndash це така герметичність при якій за 1 с крізь площу в 1 м2 про-сочується 1 м3 рідини що знаходиться під надлишковим тиском який дорі-внює 1 Па при вrsquoязкості 1 Пас

21Питому герметичність визначали як відношення герметичності GІ до квад-

рату товщини зразка δ Діапазон вимірювань для визначення факту протікання від 0 (протікання

немає) до 1 (протікання є) для вимірювання герметичності виливка від 0 до 100 eг

Похибка методу Метод вимірювання відноситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини Розрахункова сумарна мак-симально можлива похибка (до 5 ) цілком припустима у технічних вимірюван-нях Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання герметично-сти для кращого з відомих і запропонованого експрес-методу наведене в табл 4

Таблиця 4 ndash Порівняльні метрологічні характеристики методів вимірювання герметичності

Характеристика Прототип Пропонований метод

Факт протікання Герметичність Факт

протікання Герметичність

чутливість ndash 5 plusmn 1 г ndash 1 plusmn 001 eг діапазон

вимірювання 0 ndash 1 0 ndash 20 г 0 ndash 1 от 0 до 100 eг

похибка plusmn 114 plusmn 91 plusmn 25 plusmn 25 Другий варіант універсальний метод вимірювання герметичності В цьо-

му варіанті вимірювальний сигнал ndash зображення мікрошліфа зразка обробка вимірювального сигналу ndash еліптичне перетворення зображення формула для визначення герметичності GІІ

II р звгр

8G K K Ll amπ

= [ег] (3)

где Kр ndash розмірний коефіцієнт Kзв ndash коефіцієнт звивистості включень a lгр m ndash параметри які отримуються в результаті елиптичного перетворення зображен-ня мікрошліфа

Цей варіант методу є універсальним оскільки для його реалізації не потрі-бне спеціальне обладнання для laquoпродавлюванняraquo зразків Він незамінний в тих випадках коли постійний моніторинг мікроструктури сірого чавуну виливків є найважливішою умовою забезпечення мінімально допустимої герметичності останніх

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям чавунних виливків у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

42 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми Розглянута в цьому розділі АСУ відноситься до комбінованих оскільки в переліку враховуваних параметрів є не тільки технологічні але й організаційні Аналізом технологічної схеми встано-влено що на вході АСУ ndash склад піщано-смоляної формувальної суміші темпе-ратура формоутворюючої оснастки а також стан обслуговуючого персоналу а на виході ndash газопроникність інтегруючого датчика який встановлюється у фо-

22рму та інтелектуального да-тчика вбудованого в орга-нізаційну систему

Відповідна до цього структурна схема АСУ тех-нологічним процесом лиття в оболонкові форми вилив-ків з алюмінієвих сплавів наведена на рис 12 На схемі передбачені дві під-системи виробнича яка управляє параметрами тех-нології і організаційна ndash керуюча персоналом цеху В якості laquoточок вимірю-ваньraquo визначено газопрони-кність інтегруючого датчи-ка стан персоналу і фотог-рафія поверхні виливка

За допомогою нейрон-ної мережі Кохонена а та-кож з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розробили завдання створення МЗ АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в обо-лонкові форми

ndash МЗ для вимірювання інтегральної дії на стан оболонкової форми темпе-ратури та часу

ndash МЗ для оцінки організаційного стану персоналу ливарного цеху ndash МЗ для оцінки якості виливків по зовнішньому вигляду їх поверхні Метод вимірювання кількості поглиненого тепла за допомогою інтегру-

ючих датчиків При аналізі процесів що відбуваються в системі laquoвиливок ndash формаraquo час є найважливішим фактором Наприклад мало нагріти деякий обrsquoєкт до температури фізичного або хімічного перетворення необхідно при цій температурі витримати цей обrsquoєкт для завершення перетворення Це озна-чає що мало мати інформацію про максимальному температуру якої досягав обrsquoєкт необхідно також знати скільки часу тривав такий стан тобто вміти ви-мірювати деяку інтегральну характеристику температури у часі тобто фактич-но вимірювати енергію отриману обrsquoєктом в процесі нагрівання

Прототипу такого методу вимірювання в МЗ ЛВ не існує У роботі запро-поновано новий інтегральний метод вимірювання такої енергії Це дало змогу запропонувати засоби вимірювання у вигляді інтегральних датчиків минулого термічного стану перетворення чутливих елементів яких дозволяє після заве-ршення процесу судити про термічні умови в яких перебував елемент Завдяки цьому проміжні показники (температура форми і час протягом якого вона впливала) виводяться до списку вихідних показників що в свою чергу дозво-ляє відмовитися від важкої ідеї що вимірювати в формі в процесі охолодження

Виробничапідсистема

Організаційнапідсистема

Стан обслуговую-

чого персоналу

Від інтегруючого датчика

Технологічний процес лиття алюмінієвих виливків

в оболонкові форми

Склад формувальної

суміші

Розрахунок управлін-ський дій

Від інтелектуального датчика

Температура оснастки

Фотографія поверхні виливка

Розрахунок управлін-ський дій

Рисунок 12 ndash Структурна схема комбінованої АСУ технологічним процесом лиття виливків з алюмінієвих сплавів в оболонкові форми

23відливка В якості чутливого елемента засобу вимірювання в роботі служив стовпчик піщано-смоляних сумішей або стовпчик порошку легкоплавкого скла Порошки знаходяться в спеціа-льному оснащенні ndash датчику що до-зволяє з одного боку нагрівати стовп-чик усередині досліджуваного обrsquoєкта а з іншого ndash прикладати до нього механічне зусилля (рис 13)

При надходженні тепла з боку поверхні А (рис 13) стовпчик порош-ку односторонньо нагрівається при цьому його фізико-хімічний стан змі-нюється не одночасно а по мірі про-грівання від металевого дна приладу

Відомо що при торцевому нагріванні і стисканні стовпа піщано-смоляних сумішей можливе утворення двох шарів різної щільності результат ланцюж-ка фізико-хімічних процесів вихідного стиснення laquoсухоїraquo суміші і laquoпластично-гоraquo стиснення суміші в якій звrsquoязуюче ndash новолачна смола ndash знаходиться в розмrsquoякшеному від нагрівання стані Подальший нагрів за рахунок поліконден-сації смоли фіксує ці стани чутливого елемента У підсумку газопроникність елемента Г служить деякою інтегральною функцією температури і часу нагрі-вання чутливого елемента

0

Г ( )к

f T dτ⎛ ⎞

= τ τ⎜ ⎟⎝ ⎠int (4)

де τ ndash час закінчення спостерігання с Т ndash температура в контрольній точці К Метрологічна оцінка (вимірювання) якості поверхневого шару По-

поверховий шар готових виливків оцінювали в балах за двома факторами ная-вності пригару та раковин за 5-бальною шкалою для кожного фактора

Розроблене МЗ впроваджено в ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут телевізійної технікиraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

43 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття крупних сталевих виливків

Як випливає з технологічної схеми процесу лиття великих сталевих вилив-ків на вході знаходиться склад формувальної суміші і температура заливання сталі а на виході ndash фотографія поверхні виливка що свідчить про наявність і кількість пригару Крім того на проміжному етапі при формоутворенні здійс-нюється вимірювання щільності форми яке виконується неруйнівним ємнісним методом Відповідна структурна схема АСУ технологічним процесом лиття сталевих виливків в піщані форми наведена на рис 14

В результаті аналізу технологічного процесу лиття великих сталевих вили-вків за допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розроблено завдання створення нового МЗ

Oslash20

60

А

2 1 3 4 5 6 Рисунок 13 ndash Схема датчика кількості

поглиненого піщаною ливарною формою тепла 1 ndash керамічний стакан 2 ndash металеве (мідне) дно 3 ndash стовпчик

порошку чутливого елемента 4 ndash пористий металокерамічний поршень 5 ndash пружина 6 ndash упор

24ndash МЗ для вимірю-

вання щільності піщаної ливарної форми

ndash МЗ для вимірю-вання зовнішнього ви-гляду виливка яке під-ходить для вбудови в АСУ

Ємнісний метод неруйнівного вимірю-вання щільності піщаної форми Систематичний моніторинг щільності ливарних форм в цілому або окремих її ділянок ускладнений через від-сутність ефективних методів такого контролю без руйнування форми Дійсно від співвідношення густин різних ділянок форми багато в чому залежить інтен-сивність процесів тепломасообміну у останньої а отже і якості виливків На жаль коли форма виготовлена неможливо без її руйнування виміряти щільність її фрагментів що різко обмежує можливості постійного моніторингу форм на ливарному конвеєрі

Метод запропонований в даній роботі полягає у безпосередньому вимі-рюванні електричної ємності конденсатора обкладки якого є складовою части-ною оснастки в якій форма отримана Такий підхід дозволяє забезпечити стабі-льні геометричні параметри конденсатора і високу точність вимірювань

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям сталевих виливків в ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПрогресraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

У пrsquoятому розділі представлена підсистема МЗ laquoENVIRMEASraquo в області управління сферою впливу ливарного виробництва

Під сферою впливу в роботі розуміли процеси які безпосередньо не вхо-дять в даний конкретний спосіб лиття (внутрішня сфера) але тим не менш суттєво впливають на якість життя людини (зовнішня сфера) Сюди можна від-нести проблеми екології ndash якості навколишнього середовища людини ергоно-міки ndash особливостей та можливостей функціонування людини в системах лю-дина річ середа естетики ndash різного роду творів мистецтва декоративних пок-риттів тощо (велика частка творів мистецтва виконана литтям) та ін

51 Метрологічне забезпечення АСУ сферою впливу ливарного вироб-ництва Екосистема відвалів ЛВ є самовідтворюваною але відновні процеси протікають в ній повільно Це пояснюється низькою біологічною активністю відпрацьованих формувальних і стрижневих сумішей Якщо цю властивість на-дати сумішам до вивезення у відвал ще на стадії виробничого циклу то процес відновлення їх у природі можна значно прискорити З цією метою у формува-льну суміш вводили насіння різних рослин При цьому насіння не тільки сприя-

Технологічний процес виготовлення крупних сталевих виливків

Щільність форми

Техноло-гічний процес виготов-лення піщаної форми

Температура заливання

Розрахунокуправля-ючих дій

Фотографія поверхні

Склад форм суміші

Зали-вання форми рідкою сталлю

Рисунок 14 ndash Структурна схема АСУ технологічним

процесом лиття крупних сталевих виливків

25ли формуванню біологічної активності сумішей але й виступали в ролі добав-ки що підвищує податливість ливарної форми Оскільки при цьому вдається також розвrsquoязувати завдання підвищення якості виливків маємо комбіновану область АСУ ЛВ і відповідне цьому МЗ

На вході системи комбінованої АСУ ndash склад формувальної суміші із біодо-бавками конструкція ливарної форми і температура заливки металу а на вихо-ді ndash фотографії поверхні виливка і відвалів ливарних цехів томограма ливарної форми а також біологічні властивості води і насіння які побували в ливарній формі (рис 15)

ЕКОЛОГІЯ ОТОЧУЮЧОГО СЕРЕДОВИЩА

Результат елиптичного перетворення

Концентрація небезпечних компонентів

Питома площа відтворених ділянок

Результат параболічного перетворення

Склад формувальної

суміші

Розрахунокуправля-ючіх дій

Аерофотозrsquoйом-ка відвалів

Температура заливання чувуну Томограма

форми

Схожість насінняпісля вибивки

Біоаналіз фільтр вод

Фото поверхнівиливка

ЛИВАРНИЙЦЕХ

браку по горячих тріщинах

Товщина робочого

шару форми

Рисунок 15 ndash Структурна схема комбінованої АСУ

Для визначення зон ливарної форми в яких насіння виживуть або вигорять

після заливання рідкого металу розглянули розподіл температури в перерізі сирої піщано-глинистої ливарної форми

За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань було поставлено та розвrsquoязано завдання розро-бки нового метрологічного забезпечення для комбінованої АСУ

ndash МЗ для вимірювання якості поверхні виливка з його фотографії ndash МЗ для вимірювання параметрів фільтраційних вод в зоні відвалів ЛВ ndash МЗ для лабораторного вимірювання схожості насіння у ґрунті після ви-

бивки ливарної форми ndash МЗ для аерофото та відео зйомки поверхонь ливарних відвалів та вимі-

рювання параметрами покриття їх сходами насіння ndash МЗ для вимірювання структури матеріалу форми з біодобавками Останню задачу вирішували шляхом розробки методів неруйнівного вимі-

рювання які включають компrsquoютерну томографію середовища і подальшу об-робку її результатів шляхом розрахунку хаусдорфовської розмірності тобто зведення томографічного зображення до одного числа

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ якістю чавунних виливків та екологією ЛВ у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

2652 Метрологічне забезпечення АСУ естетико-художньою сферою ли-

варного виробництва АСУ процесами неметалевого і художнього лиття а та-кож нанесенням художніх покриттів представлена схемою на рис 16

На вході системи автома-тизованого замкненого управ-ління ndash склади матеріалів що використовуються і параметри технологічних процесів а на виході ndash фотографії поверхонь виливків а також механічні властивості виливків і покрит-тів Особливістю вихідних па-раметрів у цьому випадку є їх laquoнечіткістьraquo неможливість ви-мірювання з заданою точністю з-за неповторюваності худож-ніх виливків їх невідтворюва-ності від виливка до виливка

Це робить метрологічний інформаційний канал в АСУ розмитим стохастичним що вимагає для вирішення основної задачі МЗ ndash поставки в замкнений контур управління даних про поточні значення тих або інших вихідних параметрів ndash інтелектуальних методів обробки неповної і нечіткої інформації Для підтримки МЗ АСУ такими системами в роботі використовували інтелектуальні методи генетичні алгоритми та нейронні мережі

Генетичні алгоритми вирішували завдання прогнозування та оптимізації систем на основі нечітких результатів вимірювань технічної діагностики та компенсації латентних порушень в роботі складних систем багатоцільової оп-тимізації методом комплексного генетичного алгоритму та еволюційної оптимі-зації слабкозвrsquoязаних технічних систем Нейронні мережі призначалися для вбудовування в засоби вимірюваненя для АСУ технологічними процесами лит-тя і після відповідного навчання laquoзаймалисяraquo розпізнаванням прихованих за художньою оболонкою технічних образів необхідних для ефективного пошуку управлінських рішень в області ливарної технології

ВИСНОВКИ

Дисертація містить нові науково обґрунтовані результати проведених здо-

бувачем досліджень які розвrsquoязують наукову проблему розробки та удоскона-лення теоретичних основ і нових універсальних підходів до вибору систем та імплементації МЗ управління складними важкодоступними ливарними систе-мами з важковимірюваними параметрами дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірювань підвищувати якість продукції ЛВ

Художнє

та неметалеве лиття нанесення

покриттів

Матеріали

Розрахунок управляючих дій за

допомогою інтелектуальних інформаційних технологій

Мікрофото поверхні

Параметритехнології Механічні

властивості

Фотографія виливка

Рисунок 16 ndash Схема АСУ процесами неметалевого і художнього лиття

а також нанесенням художніх покриттів

271 Аналізом літературних джерел і виробничих даних встановлено що ли-

варним виробництвом (на сьогоднішній день існують понад сотні принципово різних промислових способів лиття) надзвичайно важко керувати оскільки йо-го вхідні проміжні та вихідні характеристики відносяться до важковимірюва-них швидкозмінних багатовимірних широкодіапазонних важкодоступних ві-дкладених і прихованих Все це створює проблеми МЗ ЛВ оскільки існуючі методи і засоби які призначені для цього відрізняються

bull за методами одержання первинної вимірювальної інформації запізню-ванням (великі виливки остигають в формі тривалий час) руйнівним впливом на процеси (форму виливок доводиться розрізати) побічністю (наприклад ви-мірювання температури поверхні оцінюється laquoна окоraquo за швидкістю перемі-щення по ній крапель рідини) небезпекою для життя (високі температури ви-бухонебезпечність високочастотні магнітні поля тощо)

bull за видом надання первинної вимірювальної інформації багатомірністю (великий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного вимірю-вання) нестабільністю (наприклад від виливка до виливка)

bull за методами обробки вимірювальної інформації домінуванням експерт-них оцінок (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікації за еталонами і laquoруч-ногоraquo підрахунку

bull за метрологічними характеристиками результатів вимірювань відсут-ність on-line доступу низька точність низька чутливість низька надійність ре-зультату вимірювання (вплив на результат різного роду статистичних викидів)

2 Виконана класифікація МЗ ЛВ за напрямками вхідні характеристики ndash що вимірювати навіщо вимірювати та вихідні ndash як і чим вимірювати Це дозво-лило для розвrsquoязання науково-технічної проблеми створення та імплементації ефективного МЗ системи управління ЛВ запропонувати метод інтелектуальної обробки вхідних характеристик за допомогою нейронної мережі Кохонена яка підбирає до кожного набору останніх (коду ТВ) можливі методи і засоби вимі-рювання Якщо такі є в базі даних системи їх треба придбати і застосувати якщо є тільки метод вимірювання необхідно розробити спроектувати і вигото-вити засіб що реалізує цей метод якщо й метод не існує ndash необхідна наукова робота по його створенню У будь-якому випадку необхідно виконати імпле-ментацію методів і засобів під конкретні умови технологічних процесів лиття

3 Для реалізації цього методу створена автоматизована людино-машинна система вибору МЗ ЛВ laquoFOUNDMEASraquo (laquofoundry measurementsraquo ndash ливарні ви-мірювання) та її підсистеми laquoMETALMEASraquo для області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo для області якості продукції ЛВ та laquoENVIRMEASraquo для області сфери зовнішнього впливу ЛВ що містить підсистеми вибору такого забезпечення отримання вимірювальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ вибору методу згортки таких відображень до ре-зультату вимірювання а також оцінки якості і конкурентоспроможності новос-творюваних метрологічних систем

4 Для обrsquoєктів ЛВ з метою отримання первинної метрологічної інформації (просторово-часового відображення) від laquoточок вимірюваньraquo прийнятих в робо-ті запропоновані та імплементовані фізичні методи (ємнісний індукційний та

28рентгенографічний) термічні (термопари спектроскопи laquoпряміraquo та інфрачер-воні термометри) гідравлічні (прилади для вимірювання герметичності просо-чування) біологічні (життєздатність флори і фауни) методи отримання зобра-жень та відеорядів (фото- та кінозйомка томографія теплобачення) а також ін-телектуальні методи інтегруючих датчиків і латентних інформаційних інrsquoєкцій

5 Для обrsquoєктів ЛВ з метою згортки первинної метрологічної інформації до результату вимірювання запропоновано згортка за допомогою розрахунку роз-мірностей відображення (топологічної розмірності Мінковського розмірності Хаусдорфа-Безиковича фрактальної розмірності інформаційної розмірності кореляційної розмірності) а також згортка за допомогою стискаючих відобра-жень і згортка в результат еліптичного та параболічного перетворень що до-зволило зводити великий обсяг первинної вимірювальної інформації до одного числа

6 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття мідного неперервного виливка із безкисневої катодної міді лиття в виливниці мідних анодів і лиття під тиском біметалевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірювання тем-ператури поверхні мідної катанки в русі вимірювання мікроструктури безкис-невої міді шляхом еліптичного перетворення її цифрового зображення вимірю-вання електрогальванічних якостей мідних анодів шляхом попиксельної оцінки відповідності кольору фотографії анода еталону який налаштовується за ре-зультатами спектрального аналізу металу виливка вимірювання нерівномірнос-тей у розподілі температури поверхні сталевих вставок перед заливкою алюмі-нієм за допомогою тепловізора а також вимірювання незварюваємості елемен-тів біметалу за допомогою компrsquoютерної обробки фотографій мікрошліфів в зоні зварювання сталі і алюмінію

7 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття в землю герметичних чавунних виливків лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми і лиття в землю ве-ликих сталевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірюван-ня герметичності сірого чавуну шляхом параболічного перетворення відеозйо-мки з місця протікання для експрес-вимірювання та еліптичного перетворення зображення мікрошліфа сірого чавуну для універсального вимірювання запро-понована і сертифікована на підприємстві (одеський завод laquoЦентролитraquo) нова одиниця вимірювання герметичності laquoегraquo Розроблено методи та засоби МЗ ви-мірювання за допомогою запропонованого в роботі інтегрального датчика теп-лової енергії яка поглинається піщано-смоляною формою при її виготовленні а також неруйнівного вимірювання щільності піщаної форми в процесі її вигото-влення за допомогою ємнісного датчика

8 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoENVIRMEASraquo при управлінні технологічними процесами неметалевого і художнього лиття та на-несення художніх покриттів а також при управлінні екологічним станом на-вколишнього середовища технологічними методами Розроблено методи та за-соби МЗ інтелектуального вимірювання параметрів виливків в умовах неповних та (або) нечітких даних а також вимірювання laquoзовнішніхraquo для ЛВ параметрів

29кількості шкідливих речовин повrsquoязаних з технологією лиття в повітрі водой-мах та ґрунті параметрів відновлення навколишнього середовища тощо

9 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного виливка В результаті випробувань встановлено що підсистема laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномір-ність показника якості мідного виливка в межах 16 стренг приблизно на 25

10 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo В результаті випробувань встановлено що використання під-системи laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чистоти міді на рівні не більше ніж 0001 за кожною домішкою

11 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бі-металевих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на згортках фотографій мак-рошліфів зони стику різних металів Встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo в реальному виробництві дало можливість знизити дефек-ти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

12 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в піщані форми В результаті випро-бувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

13 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболо-нкові форми В результаті випробувань встановлено що застосування підсисте-ми laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоспроможність продукції

14 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ в області оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків В результаті виробничих випробувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість де-фектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

15 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролітraquo були проведені випробування підсистеми МЗ в галузі екології ЛВ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою В результаті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прис-корити рекультивацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

13В результаті аналізу технологічного процесу неперервного лиття мідної ка-

танки визначені ТВ на структурній схемі АСУ (рис 5) і сформульований laquoКом-плекс вимог до МЗ АСУraquo обробка якого з допомогою нейронної мережі Кохо-нена дозволила поставити завдання створення МЗ

ndash розробити нове МЗ для вимірювання температури поверхні стренг ndash розробити нове МЗ для оцінки мікроструктури мідного сплаву яке під-

ходить для вбудовування в АСУ

Точка вимірювання 2 Відображення ndash фотографія

мікрошліфа Обробка ndash програма розрахунку

середнього розміру зерна

1 ПОЧАТКОВІ ДАНІ схема технологічного процесу вимоги до виливка

2 АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ

Результат 1 перелік вимірюваних параметрів

Результат 2 схема управління технологічним процесом з laquoточками вимірюваньraquo

3 КОДУВАННЯ Результати метрологічні коди

laquoточок вимірюваньraquo

Код точки 1 2 1 135 1 1 2

Код точки 2 2 1 135 1 1 2

4 ВИБІР МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ (ДЛЯ ТОЧОК 1 І 2) Результат 1 Метод отримання відображення

Результат 2 Метод обробки проміжної інформації (відображення)

Результат 3 Спосіб імплементації методів відображення та обробки

ОСНОВНІ ЕТАПИ

КЛАСИФІКАЦІЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ОБrsquoЄКТА

ВИМІРЮВАННЯ

По обrsquoєкту

По процесу

По вимірюванню

ПІДГОТОВЧІ ЕТАПИ

КЛАСИФІКАЦІЯ МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

НАВЧАННЯ НЕЙРОННОЇ МЕРЕЖІ КОХОНЕНА

Точка вимірювання 1 Відображення ndash від екрану тепловізора Обробка ndash

параболічне перетворення

ПРИКЛАД ПРОПОНОВАНОГО РІШЕННЯ

НАВЧЕНА НЕЙРОННАМЕРЕЖА КОХОНЕНА

Слой Кохонена

bull bull

Распределительный слой

laquoМертвыйraquo нейрон

Диагноз 1 Диагноз К Метод для 1 точки Метод для 2 точки

Мертвий нейрон

Шар Кохонена

Розподільчий шар

Рисунок 3 ndash Загальна схема системи вибору та імплементації

МЗ laquoFOUNDMEASraquo для технологічних процесів лиття

14Переливний жолоб від плавильної печі

Раздаточная печь

Індуктор

Перегородка

Вісь Х ливарної машини (перед площиною розріза)

Вісь Y ливарноїмашини

Кристалізатор із охолоджувателем

Стренга катанки

До витягаючого пристрою

y16 y15 y14 y13 y12 y11 y10

y9

x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8

Покривний флюс

Канал

asymp

Температура

поверхні стренг

Мікрострук-тура металу

Технологічний процес

неперервного лиття мідної

катанки

Регулятор витрати води

Режим витягування

Температура розплава

Розрахунок управляючих

впливів

Рисунок 4 ndash Конструктивна схема багатострумкової установки для

лиття мідної катанки

Рисунок 5 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом неперервного

лиття мідної катанки (для одного струмка)

Вимірювання температури поверхні стренг за допомогою паразитної термо-пари Для вимірювання температури по-верхні яка рухається із відносно великою швидкістю стренги була розроблена (Зонд для вимірювання температури поверхні тіла ГО Оборський БА Моргун ЮБ Моргун ІВ Прокопович ndash Патент Укра-їни на корисну модель Заявка u201506612 пріоритет від 060715) па-разитна термопара без спаю коли laquoпара-зитraquo не здійснює впливу на показники прибору в цілому (рис 6) Оскільки тер-

мопарні дроти не спаяні між собою як у звичайної термопари на місці їхнього контакту зі стренгою утворюються дві laquoпаразитніraquo термопари хромельстренга і стренгаалюмель

Якщо припустити що температури стренги в точках контактів практично рівні обидві паразитні термопари компенсують ЕРС повrsquoязані зі стренгою і можуть вимірюватися як одна при цьому контакт таких laquoокремихraquo термопар зі

стренгою значно кращій ніж у спаю термопари хромельалюмель зі стренгою

Недоліки існуючого масивного зон-да полягають в тому що конструкція чу-тливого елемента має істотну інерцій-ність за температурою та паразитне ви-промінювання тепла в навколишнє сере-довище

В пропонованому зонді (рис 7) зниження похибки вимірювання досяга-ється тим що в зонді присутні термоеле-ктроди 1 і 2 виконані у вигляді компен-

V=3

03

5 м

с

Термоелектрод А

Термоелектрод В

Пружне притискування

empty 816

Рисунок 6 ndash Схема laquoпаразитноїraquo термопари

Рисунок 7 ndash Температурний зонд

для пропонуємого методу вимірювання температури

рухомих поверхонь

15саційних спіралей Ці термоелектроди створюють термопару закріплену в ізо-льованому сердечнику 3 в стакані 4 Виводи 6 7 закріплені в кришці 5 Робочий кінець термопари 8 не має спаю а термоелектроди вільно контактують з повер-хнею тіла температура якого вимірюється

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідної катанки в ПуАТ laquoОде-ський завод laquoОдескабельraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

32 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад розплаву а на проміжному виході ndash хімічний склад анода а також фотог-рафії його поверхні до і після електролізу Остаточний вихід технологічного процесу ndash хімічний склад мідного катода (мета управління)

На структурній схемі АСУ (рис 2) виділені laquoточки вимірюваньraquo ndash ті реа-льні laquoфізичніraquo місця на устаткуванні що здійснює техпроцес або на предмет праці (в даному випадку це мідний анод ndash проміжний результат загального ли-варно-гальванічного технологічного процесу отримання чистої катодної міді) За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управ-ління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розроблення МЗ для АСУ тех-нологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

ndash МЗ для визначення хімічного складу мідного сплаву методом спектраль-ного аналізу

ndash МЗ для оцінки відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода

Метод вимірювання хімічного складу анода Хімічний склад мідного анода вимірювали laquoстандартнимraquo методом спектрального аналізу

Метод вимірювання відносної площі дефектів Під час виготовлення анода на його поверхні можуть формуватися ділянки які не беруть участь в електро-лізі при подальшому виготовленні катода (laquoбитіraquo ділянки) із-за наявності на поверхні непровідних матеріалів попадання на поверхню анода фарби від по-верхні виливниці утворення оксидів тощо Раніше відносну площу laquoбитихraquo ді-лянок анодів визначали візуально порівнюючи безпосередньо поверхню анода з таблицями балів наявності перерахованих дефектів Недоліки такого визна-чення очевидні низька точність через похибки дискретизації всіх можливих ва-ріантів поверхні на бали а також низька точність і субrsquoєктивізм при віднесенні тієї чи іншої laquoспоглядаємоїraquo поверхні до того чи іншого балу

Пропонований метод позбавлений цих недоліків оскільки вимірювання здійснюється автоматично з неперервним виходом Вимірювання відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода в пропонованому методі здійснюється шляхом компrsquoютерної обробки кольорової цифрової фотографії поверхні Експериментально в загальній зоні RGB-розкладання виділяється де-яка зона відповідна бездефектній поверхні ndash деякий laquoпаралелепіпед якостіraquo попадання в який свідчить про те що на поверхні анода в точці що відповідає даному пікселю дефектів немає Далі RGB-розкладання кожного пікселя що міститься у вихідних даних піддається компrsquoютерній обробці результат якої ndash одне число Fвідн і є результатом вимірювання

16Діапазон вимірювань пропонованого методу становить від 0 до 100 laquoби-

тоїraquo поверхні Діапазон показань пропонованого методу становить 0 ndash 1 за шкалою якості

поверхні анода Похибка методу Запропонований метод вимірювання відноситься до не-

прямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта ви-мірювань до його результатів Це призводить до можливого накопичення похи-бки вимірювання на кожному етапі перетворень Встановлено що сумарна мак-симально можлива похибка цілком допустима в машинобудуванні виробництві Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання дефектів повер-хні мідного аноду для прототипу і пропонованого методу наведено в табл 1

Таблиця 1 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобів вимірювання дефектів поверхні мідного литого аноду Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонуємий метод поріг чутливості 710 plusmn пікс 1 пікс діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 до IJ пікс 0 до IJ пікс

похибка plusmn 10 plusmn 35 Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідних анодів на металургій-

ному підприємстві laquoПанком-Юнraquo із позитивним техніко-економічним ефектом 33 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття

під тиском біметалевих виливків Структурна схема АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків наведена на рис 8

Технологічний процес лиття біметалевого

виливка (до заливки алюмінію)

Температура заливки

Розрахунок управляючого

впливу

Фотографіямакрошліфа Режим

нагріву вставки

Температура поверхні вставки

Технологічний процес лиття

(заливка и охолодження біметалевого виливка)

Рисунок 8 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом

лиття під тиском біметалевих виливків

На вході засобів вимірювань в пропонованому методі знаходиться склад-ний електромагнітний потік випромінюваний від поверхні тіла що нагріваєть-ся і описуваний великою кількістю змінних На виході методу ndash єдине число За допомогою нейронної мережі Кохонена а також із врахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розробки МЗ для АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків

17ndash МЗ для вимірювання параметрів термічного стану (інтегральної темпера-

тури поверхні) сталевої вставки перед заливанням її алюмінієм ndash МЗ для оцінки зварюваності біметалевої виливка у місці зrsquoєднання сталі і

алюмінію Вимірювання температури поверхні сталевих вставок за допомогою теп-

ловізора Для первинної обробки інфрачервоного випромінювання не підходять звичайні відеокамери тому у даному випадку необхідний тепловізор В резуль-таті виходить кольорове цифрове зображення підігрітої вставки приклад якого наведено на рис 9

Рисунок 9 ndash Зображення підігрітої вставки отримане за допомогою тепловізора

Мінімальна вимірювана зміна інтенсивності випромінювання Експериме-нтально встановлено що метод розпізнає різні випромінювання що відрізня-ються середньою температурою відповідного пікселя в 001 К

Мінімальний вимірюваний поріг зрушення теплової картини без зміни ін-тенсивності Експериментально встановлено що метод розпізнає різні випро-мінювання що відрізняються в просторі на 1 піксель на матриці тепловізора що відповідає 007 К

Запропонований метод відноситься до непрямих з великою кількістю пере-творень вимірюваної величини від обrsquoєкта вимірювань до його результатів Це призводить до накопичення похибки на кожному етапі перетворень Але сума-рна максимально можлива помилка допустима (до 10 ) в цій сфері ливарного виробництва

Порівняння метрологічних характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для прототипу і запропонованого методу наведено в табл 2

Таблиця 2 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки

Характеристика Прототип (вимірювання температури в одній точці)

Пропонований метод (вимірювання інтегральної

температури) чутливість 10 plusmn 1 degС 1 plusmn 05 degС

поріг чутливості ndash по температурі 5 degС 11 degС ndash по часу 15 с 05 с діапазон показань 50 ndash 500 degС 50 ndash 500 degС

діапазон вимірювань 50 ndash 200 degС 50 ndash 200 degС

похибка plusmn 20 plusmn 8

18У пропонованому методі первинна метрологічна інформація одержувана

від тепловізора у вигляді плоского зображення піддається еліптичному перет-воренню яке зводить значення інтенсивностей кожного пікселя зображення до одного числа такий результат дозволяє оцінити рівномірність нагрівання пове-рхні

Метрологічна оцінка незварюваності компонентів біметалевого виливка Якщо з якихось причин елементи біметалу не зварюються між собою на їх ме-жі на макрошліфі поперечного розрізу чітко спостерігаються щілиноподіб-ні чорні ділянки (рис 10)

Незварюваністьсталі та алюмінію

Алюміній

Сталь

α1

Зони незварювання

α2

а б

Рисунок 10 ndash Зони незварювання на макрошліфі розрізу біметалевого виливка (а) та схема до оцінки незварювання (б)

В існуючому способі оцінку незварюваності проводили візуально за

субrsquoєктивною оцінкою довжині щілиноподібних чорних ділянок Така оцінка не відрізняється ані точністю ані чутливістю і погано вбудовується в АСУ литтям біметалевих виливків Натомість із зображення такого шліфа ступінь незварю-ваності може бути виміряна кількісно Для цього пропонується метод згідно з яким круглий слід поверхні дотику після оцифровки і обробки в циліндричних координатах перетворюється на набір кутів α1 α2 α3 на кожен з яких спира-ється відповідна пошкоджена ділянка (рис 10) В подальшому ступінь незва-рюваності Ѕн розраховується за формулою

1 2н

2

S α + α +=

π (1)

Мінімальна вимірювана зміна незварюваності Експериментально встанов-лено що метод розпізнає різні сумарні кути незварюваності що відрізняються різницею в 002 рад

Точність засобу вимірювань Запропонований метод вимірювання відно-ситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта до його результатів Сумарна максимально можлива помилка (до 10 ) цілком допустима в цій сфері ливарного виробництва Порівняння метрологіч-них характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для про-тотипу і запропонованого методу наведено в табл 3

19Таблиця 3 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонований метод

чутливість 1 plusmn 009 1 plusmn 003 поріг чутливості 03 ndash 05 рад 001 ndash 003 рад діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 ndash 1 0 ndash 1 похибка plusmn 8 plusmn 06

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям біметалевих виливків в ДП

laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo із позитивним тех-ніко-економічним ефектом

У четвертому розділі представлена підсистема МЗ laquoCASTMEASraquo в обла-сті управління ливарною формою

41 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття в землю чавунних виливків На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад лігатури та її кількість а також інтенсивність пові-тряного охолодження форми після заливки а на виході ndash герметичність вилив-ків та їхня мікроструктура

Відповідна цьому струк-турна схема АСУ технологі-чним процесом лиття чавун-них виливків наведена на рис 11

В результаті аналізу тех-нологічного процесу сфор-мульована задача розробки нового МЗ для АСУ техноло-гічним процесом лиття в пі-щані форми чавунних вилив-ків з підвищеною герме-тичністю

ndash МЗ для вимірювання герметичності металу виливка ndash МЗ для оцінки мікроструктури чавуну виливка яка підходить для вбудо-

ви в АСУ (див вище) МЗ для вимірювання герметичності металу виливка Герметичність ndash це

опір матеріалу проникненню В даний час існує декілька методик по визначен-ню герметичності чавунів В одній з них крізь чавунну пластину у вакуумний простір пропускають водень вимірюючи при цьому зміну тиску Недоліком цього методу є те що форма зразка є двоякоувігнутим диском під впливом ви-сокого тиску в робочій частині зразка виникають напруження стискування які різко спотворюють реальну герметичність чавуну Інша методика дослідження герметичності сірого чавуну заснована на продавлюванні крізь зразок рідини В якості рідини для випробувань використовують керосин

Основним недоліком цих методів є те що навіть сам факт появлення течі в

Технологічний процес лиття

чавунних виливків у піщану форму

Склад та кількість лігатури

Розрахунок управлінь-ських дій

Герметичність виливка

Інтенсивність обдування форми

Фотографія мікрошліфа

Рисунок 11 ndash Структурна схема АСУ

технологічним процесом лиття чавунних виливків в піщані форми

20ньому визначається візуально Якщо необхідно провести вимірювання то про яку точності може йти мова якщо кількість рідини що просочилася визнача-ється за допомогою гігроскопічного тампона який зважується до і після проти-рання контрольної поверхні Однак і це ndash не основний недолік Мова йде про вимірювання часу У небезпечних і особливо відповідальних випадках напри-клад просочування радіоактивних рідин саме час вимірювання може зіграти фатальну роль в управлінні системою в цілому а в цьому методі-прототипі він вочевидь високий

У пропонованому методі вимірювання ці недоліки усунені Метод фактич-но являє собою два різних варіанти які обrsquoєднує єдина нова одиниця герметич-ності laquoегraquo (Стандарт підприємства laquoОдеський ливарний завод laquoЦентролітraquo СТ ОЛЗ 030369 ndash 1997) Фізичний сенс laquoегraquo заснований на законі просочуван-ня Дарсі У кожному з двох варіантів методу одиниця герметичності ег вимірю-ється і розраховується по-різному

Перший варіант експрес-метод вимірювання герметичності У ньому на відміну від методу-прототипу поява перших ознак течі вловлюється не візуа-льно а цифровим приладом (відеокамерою) далі вимірювальний сигнал надхо-дить у компrsquoютер на параболічне перетворення яке як відомо змінює колір кожного пікселя зображення з чорного на білий якщо в місці зображення від-повідному цьому пікселю за спостережуваний проміжок часу відбулося хоча б найменша зміна яскравості (наприклад в результаті появи просочування рідини крізь метал) Деяке ускладнення засобів вимірювання (відеокамера компrsquoютер) порівняно з прототипом з лишком компенсується при використанні методу у відповідальних випадках

Оскільки у випадку вимірювання герметичності методом протікання вели-ке значення має не тільки точність такого виміру але і час який витрачається на нього провели дослідження впливу порогу чутливості методу встановлено-го користувачем на час визначення наявності течі Збільшення порогу чутливо призводить до монотонного зростання часу виявлення течі причому з деякого значення порогу візуальне виявлення виявляється більш швидким ніж за допо-могою методу що встановлює природну межу порога

Таким чином у першому варіанті нового методу вимірювальний сигнал ndash відеопотік від поверхні зразка обробка сигналу ndash параболічне перетворення ві-деопотоку в параметр W формула для визначення герметичності GІ

IP tGWω

=η

[ег] (2)

де Р ndash тиск просочування МПа ω ndash площа просочування м2 W ndash кількість ріди-ни мndash6 t ndash час с η ndash динамічна вrsquoязкість Пас

З виразу (2) випливає що герметичність ndash такий опір матеріалу проникнен-ню рідини що має вrsquoязкість η і знаходиться під тиском Р при якому за час t че-рез майданчик ω проникає W мілілітрів рідини

Один ег ndash це така герметичність при якій за 1 с крізь площу в 1 м2 про-сочується 1 м3 рідини що знаходиться під надлишковим тиском який дорі-внює 1 Па при вrsquoязкості 1 Пас

21Питому герметичність визначали як відношення герметичності GІ до квад-

рату товщини зразка δ Діапазон вимірювань для визначення факту протікання від 0 (протікання

немає) до 1 (протікання є) для вимірювання герметичності виливка від 0 до 100 eг

Похибка методу Метод вимірювання відноситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини Розрахункова сумарна мак-симально можлива похибка (до 5 ) цілком припустима у технічних вимірюван-нях Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання герметично-сти для кращого з відомих і запропонованого експрес-методу наведене в табл 4

Таблиця 4 ndash Порівняльні метрологічні характеристики методів вимірювання герметичності

Характеристика Прототип Пропонований метод

Факт протікання Герметичність Факт

протікання Герметичність

чутливість ndash 5 plusmn 1 г ndash 1 plusmn 001 eг діапазон

вимірювання 0 ndash 1 0 ndash 20 г 0 ndash 1 от 0 до 100 eг

похибка plusmn 114 plusmn 91 plusmn 25 plusmn 25 Другий варіант універсальний метод вимірювання герметичності В цьо-

му варіанті вимірювальний сигнал ndash зображення мікрошліфа зразка обробка вимірювального сигналу ndash еліптичне перетворення зображення формула для визначення герметичності GІІ

II р звгр

8G K K Ll amπ

= [ег] (3)

где Kр ndash розмірний коефіцієнт Kзв ndash коефіцієнт звивистості включень a lгр m ndash параметри які отримуються в результаті елиптичного перетворення зображен-ня мікрошліфа

Цей варіант методу є універсальним оскільки для його реалізації не потрі-бне спеціальне обладнання для laquoпродавлюванняraquo зразків Він незамінний в тих випадках коли постійний моніторинг мікроструктури сірого чавуну виливків є найважливішою умовою забезпечення мінімально допустимої герметичності останніх

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям чавунних виливків у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

42 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми Розглянута в цьому розділі АСУ відноситься до комбінованих оскільки в переліку враховуваних параметрів є не тільки технологічні але й організаційні Аналізом технологічної схеми встано-влено що на вході АСУ ndash склад піщано-смоляної формувальної суміші темпе-ратура формоутворюючої оснастки а також стан обслуговуючого персоналу а на виході ndash газопроникність інтегруючого датчика який встановлюється у фо-

22рму та інтелектуального да-тчика вбудованого в орга-нізаційну систему

Відповідна до цього структурна схема АСУ тех-нологічним процесом лиття в оболонкові форми вилив-ків з алюмінієвих сплавів наведена на рис 12 На схемі передбачені дві під-системи виробнича яка управляє параметрами тех-нології і організаційна ndash керуюча персоналом цеху В якості laquoточок вимірю-ваньraquo визначено газопрони-кність інтегруючого датчи-ка стан персоналу і фотог-рафія поверхні виливка

За допомогою нейрон-ної мережі Кохонена а та-кож з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розробили завдання створення МЗ АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в обо-лонкові форми

ndash МЗ для вимірювання інтегральної дії на стан оболонкової форми темпе-ратури та часу

ndash МЗ для оцінки організаційного стану персоналу ливарного цеху ndash МЗ для оцінки якості виливків по зовнішньому вигляду їх поверхні Метод вимірювання кількості поглиненого тепла за допомогою інтегру-

ючих датчиків При аналізі процесів що відбуваються в системі laquoвиливок ndash формаraquo час є найважливішим фактором Наприклад мало нагріти деякий обrsquoєкт до температури фізичного або хімічного перетворення необхідно при цій температурі витримати цей обrsquoєкт для завершення перетворення Це озна-чає що мало мати інформацію про максимальному температуру якої досягав обrsquoєкт необхідно також знати скільки часу тривав такий стан тобто вміти ви-мірювати деяку інтегральну характеристику температури у часі тобто фактич-но вимірювати енергію отриману обrsquoєктом в процесі нагрівання

Прототипу такого методу вимірювання в МЗ ЛВ не існує У роботі запро-поновано новий інтегральний метод вимірювання такої енергії Це дало змогу запропонувати засоби вимірювання у вигляді інтегральних датчиків минулого термічного стану перетворення чутливих елементів яких дозволяє після заве-ршення процесу судити про термічні умови в яких перебував елемент Завдяки цьому проміжні показники (температура форми і час протягом якого вона впливала) виводяться до списку вихідних показників що в свою чергу дозво-ляє відмовитися від важкої ідеї що вимірювати в формі в процесі охолодження

Виробничапідсистема

Організаційнапідсистема

Стан обслуговую-

чого персоналу

Від інтегруючого датчика

Технологічний процес лиття алюмінієвих виливків

в оболонкові форми

Склад формувальної

суміші

Розрахунок управлін-ський дій

Від інтелектуального датчика

Температура оснастки

Фотографія поверхні виливка

Розрахунок управлін-ський дій

Рисунок 12 ndash Структурна схема комбінованої АСУ технологічним процесом лиття виливків з алюмінієвих сплавів в оболонкові форми

23відливка В якості чутливого елемента засобу вимірювання в роботі служив стовпчик піщано-смоляних сумішей або стовпчик порошку легкоплавкого скла Порошки знаходяться в спеціа-льному оснащенні ndash датчику що до-зволяє з одного боку нагрівати стовп-чик усередині досліджуваного обrsquoєкта а з іншого ndash прикладати до нього механічне зусилля (рис 13)

При надходженні тепла з боку поверхні А (рис 13) стовпчик порош-ку односторонньо нагрівається при цьому його фізико-хімічний стан змі-нюється не одночасно а по мірі про-грівання від металевого дна приладу

Відомо що при торцевому нагріванні і стисканні стовпа піщано-смоляних сумішей можливе утворення двох шарів різної щільності результат ланцюж-ка фізико-хімічних процесів вихідного стиснення laquoсухоїraquo суміші і laquoпластично-гоraquo стиснення суміші в якій звrsquoязуюче ndash новолачна смола ndash знаходиться в розмrsquoякшеному від нагрівання стані Подальший нагрів за рахунок поліконден-сації смоли фіксує ці стани чутливого елемента У підсумку газопроникність елемента Г служить деякою інтегральною функцією температури і часу нагрі-вання чутливого елемента

0

Г ( )к

f T dτ⎛ ⎞

= τ τ⎜ ⎟⎝ ⎠int (4)

де τ ndash час закінчення спостерігання с Т ndash температура в контрольній точці К Метрологічна оцінка (вимірювання) якості поверхневого шару По-

поверховий шар готових виливків оцінювали в балах за двома факторами ная-вності пригару та раковин за 5-бальною шкалою для кожного фактора

Розроблене МЗ впроваджено в ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут телевізійної технікиraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

43 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття крупних сталевих виливків

Як випливає з технологічної схеми процесу лиття великих сталевих вилив-ків на вході знаходиться склад формувальної суміші і температура заливання сталі а на виході ndash фотографія поверхні виливка що свідчить про наявність і кількість пригару Крім того на проміжному етапі при формоутворенні здійс-нюється вимірювання щільності форми яке виконується неруйнівним ємнісним методом Відповідна структурна схема АСУ технологічним процесом лиття сталевих виливків в піщані форми наведена на рис 14

В результаті аналізу технологічного процесу лиття великих сталевих вили-вків за допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розроблено завдання створення нового МЗ

Oslash20

60

А

2 1 3 4 5 6 Рисунок 13 ndash Схема датчика кількості

поглиненого піщаною ливарною формою тепла 1 ndash керамічний стакан 2 ndash металеве (мідне) дно 3 ndash стовпчик

порошку чутливого елемента 4 ndash пористий металокерамічний поршень 5 ndash пружина 6 ndash упор

24ndash МЗ для вимірю-

вання щільності піщаної ливарної форми

ndash МЗ для вимірю-вання зовнішнього ви-гляду виливка яке під-ходить для вбудови в АСУ

Ємнісний метод неруйнівного вимірю-вання щільності піщаної форми Систематичний моніторинг щільності ливарних форм в цілому або окремих її ділянок ускладнений через від-сутність ефективних методів такого контролю без руйнування форми Дійсно від співвідношення густин різних ділянок форми багато в чому залежить інтен-сивність процесів тепломасообміну у останньої а отже і якості виливків На жаль коли форма виготовлена неможливо без її руйнування виміряти щільність її фрагментів що різко обмежує можливості постійного моніторингу форм на ливарному конвеєрі

Метод запропонований в даній роботі полягає у безпосередньому вимі-рюванні електричної ємності конденсатора обкладки якого є складовою части-ною оснастки в якій форма отримана Такий підхід дозволяє забезпечити стабі-льні геометричні параметри конденсатора і високу точність вимірювань

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям сталевих виливків в ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПрогресraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

У пrsquoятому розділі представлена підсистема МЗ laquoENVIRMEASraquo в області управління сферою впливу ливарного виробництва

Під сферою впливу в роботі розуміли процеси які безпосередньо не вхо-дять в даний конкретний спосіб лиття (внутрішня сфера) але тим не менш суттєво впливають на якість життя людини (зовнішня сфера) Сюди можна від-нести проблеми екології ndash якості навколишнього середовища людини ергоно-міки ndash особливостей та можливостей функціонування людини в системах лю-дина річ середа естетики ndash різного роду творів мистецтва декоративних пок-риттів тощо (велика частка творів мистецтва виконана литтям) та ін

51 Метрологічне забезпечення АСУ сферою впливу ливарного вироб-ництва Екосистема відвалів ЛВ є самовідтворюваною але відновні процеси протікають в ній повільно Це пояснюється низькою біологічною активністю відпрацьованих формувальних і стрижневих сумішей Якщо цю властивість на-дати сумішам до вивезення у відвал ще на стадії виробничого циклу то процес відновлення їх у природі можна значно прискорити З цією метою у формува-льну суміш вводили насіння різних рослин При цьому насіння не тільки сприя-

Технологічний процес виготовлення крупних сталевих виливків

Щільність форми

Техноло-гічний процес виготов-лення піщаної форми

Температура заливання

Розрахунокуправля-ючих дій

Фотографія поверхні

Склад форм суміші

Зали-вання форми рідкою сталлю

Рисунок 14 ndash Структурна схема АСУ технологічним

процесом лиття крупних сталевих виливків

25ли формуванню біологічної активності сумішей але й виступали в ролі добав-ки що підвищує податливість ливарної форми Оскільки при цьому вдається також розвrsquoязувати завдання підвищення якості виливків маємо комбіновану область АСУ ЛВ і відповідне цьому МЗ

На вході системи комбінованої АСУ ndash склад формувальної суміші із біодо-бавками конструкція ливарної форми і температура заливки металу а на вихо-ді ndash фотографії поверхні виливка і відвалів ливарних цехів томограма ливарної форми а також біологічні властивості води і насіння які побували в ливарній формі (рис 15)

ЕКОЛОГІЯ ОТОЧУЮЧОГО СЕРЕДОВИЩА

Результат елиптичного перетворення

Концентрація небезпечних компонентів

Питома площа відтворених ділянок

Результат параболічного перетворення

Склад формувальної

суміші

Розрахунокуправля-ючіх дій

Аерофотозrsquoйом-ка відвалів

Температура заливання чувуну Томограма

форми

Схожість насінняпісля вибивки

Біоаналіз фільтр вод

Фото поверхнівиливка

ЛИВАРНИЙЦЕХ

браку по горячих тріщинах

Товщина робочого

шару форми

Рисунок 15 ndash Структурна схема комбінованої АСУ

Для визначення зон ливарної форми в яких насіння виживуть або вигорять

після заливання рідкого металу розглянули розподіл температури в перерізі сирої піщано-глинистої ливарної форми

За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань було поставлено та розвrsquoязано завдання розро-бки нового метрологічного забезпечення для комбінованої АСУ

ndash МЗ для вимірювання якості поверхні виливка з його фотографії ndash МЗ для вимірювання параметрів фільтраційних вод в зоні відвалів ЛВ ndash МЗ для лабораторного вимірювання схожості насіння у ґрунті після ви-

бивки ливарної форми ndash МЗ для аерофото та відео зйомки поверхонь ливарних відвалів та вимі-

рювання параметрами покриття їх сходами насіння ndash МЗ для вимірювання структури матеріалу форми з біодобавками Останню задачу вирішували шляхом розробки методів неруйнівного вимі-

рювання які включають компrsquoютерну томографію середовища і подальшу об-робку її результатів шляхом розрахунку хаусдорфовської розмірності тобто зведення томографічного зображення до одного числа

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ якістю чавунних виливків та екологією ЛВ у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

2652 Метрологічне забезпечення АСУ естетико-художньою сферою ли-

варного виробництва АСУ процесами неметалевого і художнього лиття а та-кож нанесенням художніх покриттів представлена схемою на рис 16

На вході системи автома-тизованого замкненого управ-ління ndash склади матеріалів що використовуються і параметри технологічних процесів а на виході ndash фотографії поверхонь виливків а також механічні властивості виливків і покрит-тів Особливістю вихідних па-раметрів у цьому випадку є їх laquoнечіткістьraquo неможливість ви-мірювання з заданою точністю з-за неповторюваності худож-ніх виливків їх невідтворюва-ності від виливка до виливка

Це робить метрологічний інформаційний канал в АСУ розмитим стохастичним що вимагає для вирішення основної задачі МЗ ndash поставки в замкнений контур управління даних про поточні значення тих або інших вихідних параметрів ndash інтелектуальних методів обробки неповної і нечіткої інформації Для підтримки МЗ АСУ такими системами в роботі використовували інтелектуальні методи генетичні алгоритми та нейронні мережі

Генетичні алгоритми вирішували завдання прогнозування та оптимізації систем на основі нечітких результатів вимірювань технічної діагностики та компенсації латентних порушень в роботі складних систем багатоцільової оп-тимізації методом комплексного генетичного алгоритму та еволюційної оптимі-зації слабкозвrsquoязаних технічних систем Нейронні мережі призначалися для вбудовування в засоби вимірюваненя для АСУ технологічними процесами лит-тя і після відповідного навчання laquoзаймалисяraquo розпізнаванням прихованих за художньою оболонкою технічних образів необхідних для ефективного пошуку управлінських рішень в області ливарної технології

ВИСНОВКИ

Дисертація містить нові науково обґрунтовані результати проведених здо-

бувачем досліджень які розвrsquoязують наукову проблему розробки та удоскона-лення теоретичних основ і нових універсальних підходів до вибору систем та імплементації МЗ управління складними важкодоступними ливарними систе-мами з важковимірюваними параметрами дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірювань підвищувати якість продукції ЛВ

Художнє

та неметалеве лиття нанесення

покриттів

Матеріали

Розрахунок управляючих дій за

допомогою інтелектуальних інформаційних технологій

Мікрофото поверхні

Параметритехнології Механічні

властивості

Фотографія виливка

Рисунок 16 ndash Схема АСУ процесами неметалевого і художнього лиття

а також нанесенням художніх покриттів

271 Аналізом літературних джерел і виробничих даних встановлено що ли-

варним виробництвом (на сьогоднішній день існують понад сотні принципово різних промислових способів лиття) надзвичайно важко керувати оскільки йо-го вхідні проміжні та вихідні характеристики відносяться до важковимірюва-них швидкозмінних багатовимірних широкодіапазонних важкодоступних ві-дкладених і прихованих Все це створює проблеми МЗ ЛВ оскільки існуючі методи і засоби які призначені для цього відрізняються

bull за методами одержання первинної вимірювальної інформації запізню-ванням (великі виливки остигають в формі тривалий час) руйнівним впливом на процеси (форму виливок доводиться розрізати) побічністю (наприклад ви-мірювання температури поверхні оцінюється laquoна окоraquo за швидкістю перемі-щення по ній крапель рідини) небезпекою для життя (високі температури ви-бухонебезпечність високочастотні магнітні поля тощо)

bull за видом надання первинної вимірювальної інформації багатомірністю (великий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного вимірю-вання) нестабільністю (наприклад від виливка до виливка)

bull за методами обробки вимірювальної інформації домінуванням експерт-них оцінок (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікації за еталонами і laquoруч-ногоraquo підрахунку

bull за метрологічними характеристиками результатів вимірювань відсут-ність on-line доступу низька точність низька чутливість низька надійність ре-зультату вимірювання (вплив на результат різного роду статистичних викидів)

2 Виконана класифікація МЗ ЛВ за напрямками вхідні характеристики ndash що вимірювати навіщо вимірювати та вихідні ndash як і чим вимірювати Це дозво-лило для розвrsquoязання науково-технічної проблеми створення та імплементації ефективного МЗ системи управління ЛВ запропонувати метод інтелектуальної обробки вхідних характеристик за допомогою нейронної мережі Кохонена яка підбирає до кожного набору останніх (коду ТВ) можливі методи і засоби вимі-рювання Якщо такі є в базі даних системи їх треба придбати і застосувати якщо є тільки метод вимірювання необхідно розробити спроектувати і вигото-вити засіб що реалізує цей метод якщо й метод не існує ndash необхідна наукова робота по його створенню У будь-якому випадку необхідно виконати імпле-ментацію методів і засобів під конкретні умови технологічних процесів лиття

3 Для реалізації цього методу створена автоматизована людино-машинна система вибору МЗ ЛВ laquoFOUNDMEASraquo (laquofoundry measurementsraquo ndash ливарні ви-мірювання) та її підсистеми laquoMETALMEASraquo для області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo для області якості продукції ЛВ та laquoENVIRMEASraquo для області сфери зовнішнього впливу ЛВ що містить підсистеми вибору такого забезпечення отримання вимірювальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ вибору методу згортки таких відображень до ре-зультату вимірювання а також оцінки якості і конкурентоспроможності новос-творюваних метрологічних систем

4 Для обrsquoєктів ЛВ з метою отримання первинної метрологічної інформації (просторово-часового відображення) від laquoточок вимірюваньraquo прийнятих в робо-ті запропоновані та імплементовані фізичні методи (ємнісний індукційний та

28рентгенографічний) термічні (термопари спектроскопи laquoпряміraquo та інфрачер-воні термометри) гідравлічні (прилади для вимірювання герметичності просо-чування) біологічні (життєздатність флори і фауни) методи отримання зобра-жень та відеорядів (фото- та кінозйомка томографія теплобачення) а також ін-телектуальні методи інтегруючих датчиків і латентних інформаційних інrsquoєкцій

5 Для обrsquoєктів ЛВ з метою згортки первинної метрологічної інформації до результату вимірювання запропоновано згортка за допомогою розрахунку роз-мірностей відображення (топологічної розмірності Мінковського розмірності Хаусдорфа-Безиковича фрактальної розмірності інформаційної розмірності кореляційної розмірності) а також згортка за допомогою стискаючих відобра-жень і згортка в результат еліптичного та параболічного перетворень що до-зволило зводити великий обсяг первинної вимірювальної інформації до одного числа

6 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття мідного неперервного виливка із безкисневої катодної міді лиття в виливниці мідних анодів і лиття під тиском біметалевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірювання тем-ператури поверхні мідної катанки в русі вимірювання мікроструктури безкис-невої міді шляхом еліптичного перетворення її цифрового зображення вимірю-вання електрогальванічних якостей мідних анодів шляхом попиксельної оцінки відповідності кольору фотографії анода еталону який налаштовується за ре-зультатами спектрального аналізу металу виливка вимірювання нерівномірнос-тей у розподілі температури поверхні сталевих вставок перед заливкою алюмі-нієм за допомогою тепловізора а також вимірювання незварюваємості елемен-тів біметалу за допомогою компrsquoютерної обробки фотографій мікрошліфів в зоні зварювання сталі і алюмінію

7 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття в землю герметичних чавунних виливків лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми і лиття в землю ве-ликих сталевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірюван-ня герметичності сірого чавуну шляхом параболічного перетворення відеозйо-мки з місця протікання для експрес-вимірювання та еліптичного перетворення зображення мікрошліфа сірого чавуну для універсального вимірювання запро-понована і сертифікована на підприємстві (одеський завод laquoЦентролитraquo) нова одиниця вимірювання герметичності laquoегraquo Розроблено методи та засоби МЗ ви-мірювання за допомогою запропонованого в роботі інтегрального датчика теп-лової енергії яка поглинається піщано-смоляною формою при її виготовленні а також неруйнівного вимірювання щільності піщаної форми в процесі її вигото-влення за допомогою ємнісного датчика

8 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoENVIRMEASraquo при управлінні технологічними процесами неметалевого і художнього лиття та на-несення художніх покриттів а також при управлінні екологічним станом на-вколишнього середовища технологічними методами Розроблено методи та за-соби МЗ інтелектуального вимірювання параметрів виливків в умовах неповних та (або) нечітких даних а також вимірювання laquoзовнішніхraquo для ЛВ параметрів

29кількості шкідливих речовин повrsquoязаних з технологією лиття в повітрі водой-мах та ґрунті параметрів відновлення навколишнього середовища тощо

9 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного виливка В результаті випробувань встановлено що підсистема laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномір-ність показника якості мідного виливка в межах 16 стренг приблизно на 25

10 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo В результаті випробувань встановлено що використання під-системи laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чистоти міді на рівні не більше ніж 0001 за кожною домішкою

11 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бі-металевих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на згортках фотографій мак-рошліфів зони стику різних металів Встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo в реальному виробництві дало можливість знизити дефек-ти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

12 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в піщані форми В результаті випро-бувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

13 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболо-нкові форми В результаті випробувань встановлено що застосування підсисте-ми laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоспроможність продукції

14 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ в області оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків В результаті виробничих випробувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість де-фектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

15 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролітraquo були проведені випробування підсистеми МЗ в галузі екології ЛВ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою В результаті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прис-корити рекультивацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

14Переливний жолоб від плавильної печі

Раздаточная печь

Індуктор

Перегородка

Вісь Х ливарної машини (перед площиною розріза)

Вісь Y ливарноїмашини

Кристалізатор із охолоджувателем

Стренга катанки

До витягаючого пристрою

y16 y15 y14 y13 y12 y11 y10

y9

x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8

Покривний флюс

Канал

asymp

Температура

поверхні стренг

Мікрострук-тура металу

Технологічний процес

неперервного лиття мідної

катанки

Регулятор витрати води

Режим витягування

Температура розплава

Розрахунок управляючих

впливів

Рисунок 4 ndash Конструктивна схема багатострумкової установки для

лиття мідної катанки

Рисунок 5 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом неперервного

лиття мідної катанки (для одного струмка)

Вимірювання температури поверхні стренг за допомогою паразитної термо-пари Для вимірювання температури по-верхні яка рухається із відносно великою швидкістю стренги була розроблена (Зонд для вимірювання температури поверхні тіла ГО Оборський БА Моргун ЮБ Моргун ІВ Прокопович ndash Патент Укра-їни на корисну модель Заявка u201506612 пріоритет від 060715) па-разитна термопара без спаю коли laquoпара-зитraquo не здійснює впливу на показники прибору в цілому (рис 6) Оскільки тер-

мопарні дроти не спаяні між собою як у звичайної термопари на місці їхнього контакту зі стренгою утворюються дві laquoпаразитніraquo термопари хромельстренга і стренгаалюмель

Якщо припустити що температури стренги в точках контактів практично рівні обидві паразитні термопари компенсують ЕРС повrsquoязані зі стренгою і можуть вимірюватися як одна при цьому контакт таких laquoокремихraquo термопар зі

стренгою значно кращій ніж у спаю термопари хромельалюмель зі стренгою

Недоліки існуючого масивного зон-да полягають в тому що конструкція чу-тливого елемента має істотну інерцій-ність за температурою та паразитне ви-промінювання тепла в навколишнє сере-довище

В пропонованому зонді (рис 7) зниження похибки вимірювання досяга-ється тим що в зонді присутні термоеле-ктроди 1 і 2 виконані у вигляді компен-

V=3

03

5 м

с

Термоелектрод А

Термоелектрод В

Пружне притискування

empty 816

Рисунок 6 ndash Схема laquoпаразитноїraquo термопари

Рисунок 7 ndash Температурний зонд

для пропонуємого методу вимірювання температури

рухомих поверхонь

15саційних спіралей Ці термоелектроди створюють термопару закріплену в ізо-льованому сердечнику 3 в стакані 4 Виводи 6 7 закріплені в кришці 5 Робочий кінець термопари 8 не має спаю а термоелектроди вільно контактують з повер-хнею тіла температура якого вимірюється

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідної катанки в ПуАТ laquoОде-ський завод laquoОдескабельraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

32 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад розплаву а на проміжному виході ndash хімічний склад анода а також фотог-рафії його поверхні до і після електролізу Остаточний вихід технологічного процесу ndash хімічний склад мідного катода (мета управління)

На структурній схемі АСУ (рис 2) виділені laquoточки вимірюваньraquo ndash ті реа-льні laquoфізичніraquo місця на устаткуванні що здійснює техпроцес або на предмет праці (в даному випадку це мідний анод ndash проміжний результат загального ли-варно-гальванічного технологічного процесу отримання чистої катодної міді) За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управ-ління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розроблення МЗ для АСУ тех-нологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

ndash МЗ для визначення хімічного складу мідного сплаву методом спектраль-ного аналізу

ndash МЗ для оцінки відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода

Метод вимірювання хімічного складу анода Хімічний склад мідного анода вимірювали laquoстандартнимraquo методом спектрального аналізу

Метод вимірювання відносної площі дефектів Під час виготовлення анода на його поверхні можуть формуватися ділянки які не беруть участь в електро-лізі при подальшому виготовленні катода (laquoбитіraquo ділянки) із-за наявності на поверхні непровідних матеріалів попадання на поверхню анода фарби від по-верхні виливниці утворення оксидів тощо Раніше відносну площу laquoбитихraquo ді-лянок анодів визначали візуально порівнюючи безпосередньо поверхню анода з таблицями балів наявності перерахованих дефектів Недоліки такого визна-чення очевидні низька точність через похибки дискретизації всіх можливих ва-ріантів поверхні на бали а також низька точність і субrsquoєктивізм при віднесенні тієї чи іншої laquoспоглядаємоїraquo поверхні до того чи іншого балу

Пропонований метод позбавлений цих недоліків оскільки вимірювання здійснюється автоматично з неперервним виходом Вимірювання відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода в пропонованому методі здійснюється шляхом компrsquoютерної обробки кольорової цифрової фотографії поверхні Експериментально в загальній зоні RGB-розкладання виділяється де-яка зона відповідна бездефектній поверхні ndash деякий laquoпаралелепіпед якостіraquo попадання в який свідчить про те що на поверхні анода в точці що відповідає даному пікселю дефектів немає Далі RGB-розкладання кожного пікселя що міститься у вихідних даних піддається компrsquoютерній обробці результат якої ndash одне число Fвідн і є результатом вимірювання

16Діапазон вимірювань пропонованого методу становить від 0 до 100 laquoби-

тоїraquo поверхні Діапазон показань пропонованого методу становить 0 ndash 1 за шкалою якості

поверхні анода Похибка методу Запропонований метод вимірювання відноситься до не-

прямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта ви-мірювань до його результатів Це призводить до можливого накопичення похи-бки вимірювання на кожному етапі перетворень Встановлено що сумарна мак-симально можлива похибка цілком допустима в машинобудуванні виробництві Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання дефектів повер-хні мідного аноду для прототипу і пропонованого методу наведено в табл 1

Таблиця 1 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобів вимірювання дефектів поверхні мідного литого аноду Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонуємий метод поріг чутливості 710 plusmn пікс 1 пікс діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 до IJ пікс 0 до IJ пікс

похибка plusmn 10 plusmn 35 Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідних анодів на металургій-

ному підприємстві laquoПанком-Юнraquo із позитивним техніко-економічним ефектом 33 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття

під тиском біметалевих виливків Структурна схема АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків наведена на рис 8

Технологічний процес лиття біметалевого

виливка (до заливки алюмінію)

Температура заливки

Розрахунок управляючого

впливу

Фотографіямакрошліфа Режим

нагріву вставки

Температура поверхні вставки

Технологічний процес лиття

(заливка и охолодження біметалевого виливка)

Рисунок 8 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом

лиття під тиском біметалевих виливків

На вході засобів вимірювань в пропонованому методі знаходиться склад-ний електромагнітний потік випромінюваний від поверхні тіла що нагріваєть-ся і описуваний великою кількістю змінних На виході методу ndash єдине число За допомогою нейронної мережі Кохонена а також із врахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розробки МЗ для АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків

17ndash МЗ для вимірювання параметрів термічного стану (інтегральної темпера-

тури поверхні) сталевої вставки перед заливанням її алюмінієм ndash МЗ для оцінки зварюваності біметалевої виливка у місці зrsquoєднання сталі і

алюмінію Вимірювання температури поверхні сталевих вставок за допомогою теп-

ловізора Для первинної обробки інфрачервоного випромінювання не підходять звичайні відеокамери тому у даному випадку необхідний тепловізор В резуль-таті виходить кольорове цифрове зображення підігрітої вставки приклад якого наведено на рис 9

Рисунок 9 ndash Зображення підігрітої вставки отримане за допомогою тепловізора

Мінімальна вимірювана зміна інтенсивності випромінювання Експериме-нтально встановлено що метод розпізнає різні випромінювання що відрізня-ються середньою температурою відповідного пікселя в 001 К

Мінімальний вимірюваний поріг зрушення теплової картини без зміни ін-тенсивності Експериментально встановлено що метод розпізнає різні випро-мінювання що відрізняються в просторі на 1 піксель на матриці тепловізора що відповідає 007 К

Запропонований метод відноситься до непрямих з великою кількістю пере-творень вимірюваної величини від обrsquoєкта вимірювань до його результатів Це призводить до накопичення похибки на кожному етапі перетворень Але сума-рна максимально можлива помилка допустима (до 10 ) в цій сфері ливарного виробництва

Порівняння метрологічних характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для прототипу і запропонованого методу наведено в табл 2

Таблиця 2 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки

Характеристика Прототип (вимірювання температури в одній точці)

Пропонований метод (вимірювання інтегральної

температури) чутливість 10 plusmn 1 degС 1 plusmn 05 degС

поріг чутливості ndash по температурі 5 degС 11 degС ndash по часу 15 с 05 с діапазон показань 50 ndash 500 degС 50 ndash 500 degС

діапазон вимірювань 50 ndash 200 degС 50 ndash 200 degС

похибка plusmn 20 plusmn 8

18У пропонованому методі первинна метрологічна інформація одержувана

від тепловізора у вигляді плоского зображення піддається еліптичному перет-воренню яке зводить значення інтенсивностей кожного пікселя зображення до одного числа такий результат дозволяє оцінити рівномірність нагрівання пове-рхні

Метрологічна оцінка незварюваності компонентів біметалевого виливка Якщо з якихось причин елементи біметалу не зварюються між собою на їх ме-жі на макрошліфі поперечного розрізу чітко спостерігаються щілиноподіб-ні чорні ділянки (рис 10)

Незварюваністьсталі та алюмінію

Алюміній

Сталь

α1

Зони незварювання

α2

а б

Рисунок 10 ndash Зони незварювання на макрошліфі розрізу біметалевого виливка (а) та схема до оцінки незварювання (б)

В існуючому способі оцінку незварюваності проводили візуально за

субrsquoєктивною оцінкою довжині щілиноподібних чорних ділянок Така оцінка не відрізняється ані точністю ані чутливістю і погано вбудовується в АСУ литтям біметалевих виливків Натомість із зображення такого шліфа ступінь незварю-ваності може бути виміряна кількісно Для цього пропонується метод згідно з яким круглий слід поверхні дотику після оцифровки і обробки в циліндричних координатах перетворюється на набір кутів α1 α2 α3 на кожен з яких спира-ється відповідна пошкоджена ділянка (рис 10) В подальшому ступінь незва-рюваності Ѕн розраховується за формулою

1 2н

2

S α + α +=

π (1)

Мінімальна вимірювана зміна незварюваності Експериментально встанов-лено що метод розпізнає різні сумарні кути незварюваності що відрізняються різницею в 002 рад

Точність засобу вимірювань Запропонований метод вимірювання відно-ситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта до його результатів Сумарна максимально можлива помилка (до 10 ) цілком допустима в цій сфері ливарного виробництва Порівняння метрологіч-них характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для про-тотипу і запропонованого методу наведено в табл 3

19Таблиця 3 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонований метод

чутливість 1 plusmn 009 1 plusmn 003 поріг чутливості 03 ndash 05 рад 001 ndash 003 рад діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 ndash 1 0 ndash 1 похибка plusmn 8 plusmn 06

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям біметалевих виливків в ДП

laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo із позитивним тех-ніко-економічним ефектом

У четвертому розділі представлена підсистема МЗ laquoCASTMEASraquo в обла-сті управління ливарною формою

41 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття в землю чавунних виливків На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад лігатури та її кількість а також інтенсивність пові-тряного охолодження форми після заливки а на виході ndash герметичність вилив-ків та їхня мікроструктура

Відповідна цьому струк-турна схема АСУ технологі-чним процесом лиття чавун-них виливків наведена на рис 11

В результаті аналізу тех-нологічного процесу сфор-мульована задача розробки нового МЗ для АСУ техноло-гічним процесом лиття в пі-щані форми чавунних вилив-ків з підвищеною герме-тичністю

ndash МЗ для вимірювання герметичності металу виливка ndash МЗ для оцінки мікроструктури чавуну виливка яка підходить для вбудо-

ви в АСУ (див вище) МЗ для вимірювання герметичності металу виливка Герметичність ndash це

опір матеріалу проникненню В даний час існує декілька методик по визначен-ню герметичності чавунів В одній з них крізь чавунну пластину у вакуумний простір пропускають водень вимірюючи при цьому зміну тиску Недоліком цього методу є те що форма зразка є двоякоувігнутим диском під впливом ви-сокого тиску в робочій частині зразка виникають напруження стискування які різко спотворюють реальну герметичність чавуну Інша методика дослідження герметичності сірого чавуну заснована на продавлюванні крізь зразок рідини В якості рідини для випробувань використовують керосин

Основним недоліком цих методів є те що навіть сам факт появлення течі в

Технологічний процес лиття

чавунних виливків у піщану форму

Склад та кількість лігатури

Розрахунок управлінь-ських дій

Герметичність виливка

Інтенсивність обдування форми

Фотографія мікрошліфа

Рисунок 11 ndash Структурна схема АСУ

технологічним процесом лиття чавунних виливків в піщані форми

20ньому визначається візуально Якщо необхідно провести вимірювання то про яку точності може йти мова якщо кількість рідини що просочилася визнача-ється за допомогою гігроскопічного тампона який зважується до і після проти-рання контрольної поверхні Однак і це ndash не основний недолік Мова йде про вимірювання часу У небезпечних і особливо відповідальних випадках напри-клад просочування радіоактивних рідин саме час вимірювання може зіграти фатальну роль в управлінні системою в цілому а в цьому методі-прототипі він вочевидь високий

У пропонованому методі вимірювання ці недоліки усунені Метод фактич-но являє собою два різних варіанти які обrsquoєднує єдина нова одиниця герметич-ності laquoегraquo (Стандарт підприємства laquoОдеський ливарний завод laquoЦентролітraquo СТ ОЛЗ 030369 ndash 1997) Фізичний сенс laquoегraquo заснований на законі просочуван-ня Дарсі У кожному з двох варіантів методу одиниця герметичності ег вимірю-ється і розраховується по-різному

Перший варіант експрес-метод вимірювання герметичності У ньому на відміну від методу-прототипу поява перших ознак течі вловлюється не візуа-льно а цифровим приладом (відеокамерою) далі вимірювальний сигнал надхо-дить у компrsquoютер на параболічне перетворення яке як відомо змінює колір кожного пікселя зображення з чорного на білий якщо в місці зображення від-повідному цьому пікселю за спостережуваний проміжок часу відбулося хоча б найменша зміна яскравості (наприклад в результаті появи просочування рідини крізь метал) Деяке ускладнення засобів вимірювання (відеокамера компrsquoютер) порівняно з прототипом з лишком компенсується при використанні методу у відповідальних випадках

Оскільки у випадку вимірювання герметичності методом протікання вели-ке значення має не тільки точність такого виміру але і час який витрачається на нього провели дослідження впливу порогу чутливості методу встановлено-го користувачем на час визначення наявності течі Збільшення порогу чутливо призводить до монотонного зростання часу виявлення течі причому з деякого значення порогу візуальне виявлення виявляється більш швидким ніж за допо-могою методу що встановлює природну межу порога

Таким чином у першому варіанті нового методу вимірювальний сигнал ndash відеопотік від поверхні зразка обробка сигналу ndash параболічне перетворення ві-деопотоку в параметр W формула для визначення герметичності GІ

IP tGWω

=η

[ег] (2)

де Р ndash тиск просочування МПа ω ndash площа просочування м2 W ndash кількість ріди-ни мndash6 t ndash час с η ndash динамічна вrsquoязкість Пас

З виразу (2) випливає що герметичність ndash такий опір матеріалу проникнен-ню рідини що має вrsquoязкість η і знаходиться під тиском Р при якому за час t че-рез майданчик ω проникає W мілілітрів рідини

Один ег ndash це така герметичність при якій за 1 с крізь площу в 1 м2 про-сочується 1 м3 рідини що знаходиться під надлишковим тиском який дорі-внює 1 Па при вrsquoязкості 1 Пас

21Питому герметичність визначали як відношення герметичності GІ до квад-

рату товщини зразка δ Діапазон вимірювань для визначення факту протікання від 0 (протікання

немає) до 1 (протікання є) для вимірювання герметичності виливка від 0 до 100 eг

Похибка методу Метод вимірювання відноситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини Розрахункова сумарна мак-симально можлива похибка (до 5 ) цілком припустима у технічних вимірюван-нях Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання герметично-сти для кращого з відомих і запропонованого експрес-методу наведене в табл 4

Таблиця 4 ndash Порівняльні метрологічні характеристики методів вимірювання герметичності

Характеристика Прототип Пропонований метод

Факт протікання Герметичність Факт

протікання Герметичність

чутливість ndash 5 plusmn 1 г ndash 1 plusmn 001 eг діапазон

вимірювання 0 ndash 1 0 ndash 20 г 0 ndash 1 от 0 до 100 eг

похибка plusmn 114 plusmn 91 plusmn 25 plusmn 25 Другий варіант універсальний метод вимірювання герметичності В цьо-

му варіанті вимірювальний сигнал ndash зображення мікрошліфа зразка обробка вимірювального сигналу ndash еліптичне перетворення зображення формула для визначення герметичності GІІ

II р звгр

8G K K Ll amπ

= [ег] (3)

где Kр ndash розмірний коефіцієнт Kзв ndash коефіцієнт звивистості включень a lгр m ndash параметри які отримуються в результаті елиптичного перетворення зображен-ня мікрошліфа

Цей варіант методу є універсальним оскільки для його реалізації не потрі-бне спеціальне обладнання для laquoпродавлюванняraquo зразків Він незамінний в тих випадках коли постійний моніторинг мікроструктури сірого чавуну виливків є найважливішою умовою забезпечення мінімально допустимої герметичності останніх

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям чавунних виливків у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

42 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми Розглянута в цьому розділі АСУ відноситься до комбінованих оскільки в переліку враховуваних параметрів є не тільки технологічні але й організаційні Аналізом технологічної схеми встано-влено що на вході АСУ ndash склад піщано-смоляної формувальної суміші темпе-ратура формоутворюючої оснастки а також стан обслуговуючого персоналу а на виході ndash газопроникність інтегруючого датчика який встановлюється у фо-

22рму та інтелектуального да-тчика вбудованого в орга-нізаційну систему

Відповідна до цього структурна схема АСУ тех-нологічним процесом лиття в оболонкові форми вилив-ків з алюмінієвих сплавів наведена на рис 12 На схемі передбачені дві під-системи виробнича яка управляє параметрами тех-нології і організаційна ndash керуюча персоналом цеху В якості laquoточок вимірю-ваньraquo визначено газопрони-кність інтегруючого датчи-ка стан персоналу і фотог-рафія поверхні виливка

За допомогою нейрон-ної мережі Кохонена а та-кож з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розробили завдання створення МЗ АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в обо-лонкові форми

ndash МЗ для вимірювання інтегральної дії на стан оболонкової форми темпе-ратури та часу

ndash МЗ для оцінки організаційного стану персоналу ливарного цеху ndash МЗ для оцінки якості виливків по зовнішньому вигляду їх поверхні Метод вимірювання кількості поглиненого тепла за допомогою інтегру-

ючих датчиків При аналізі процесів що відбуваються в системі laquoвиливок ndash формаraquo час є найважливішим фактором Наприклад мало нагріти деякий обrsquoєкт до температури фізичного або хімічного перетворення необхідно при цій температурі витримати цей обrsquoєкт для завершення перетворення Це озна-чає що мало мати інформацію про максимальному температуру якої досягав обrsquoєкт необхідно також знати скільки часу тривав такий стан тобто вміти ви-мірювати деяку інтегральну характеристику температури у часі тобто фактич-но вимірювати енергію отриману обrsquoєктом в процесі нагрівання

Прототипу такого методу вимірювання в МЗ ЛВ не існує У роботі запро-поновано новий інтегральний метод вимірювання такої енергії Це дало змогу запропонувати засоби вимірювання у вигляді інтегральних датчиків минулого термічного стану перетворення чутливих елементів яких дозволяє після заве-ршення процесу судити про термічні умови в яких перебував елемент Завдяки цьому проміжні показники (температура форми і час протягом якого вона впливала) виводяться до списку вихідних показників що в свою чергу дозво-ляє відмовитися від важкої ідеї що вимірювати в формі в процесі охолодження

Виробничапідсистема

Організаційнапідсистема

Стан обслуговую-

чого персоналу

Від інтегруючого датчика

Технологічний процес лиття алюмінієвих виливків

в оболонкові форми

Склад формувальної

суміші

Розрахунок управлін-ський дій

Від інтелектуального датчика

Температура оснастки

Фотографія поверхні виливка

Розрахунок управлін-ський дій

Рисунок 12 ndash Структурна схема комбінованої АСУ технологічним процесом лиття виливків з алюмінієвих сплавів в оболонкові форми

23відливка В якості чутливого елемента засобу вимірювання в роботі служив стовпчик піщано-смоляних сумішей або стовпчик порошку легкоплавкого скла Порошки знаходяться в спеціа-льному оснащенні ndash датчику що до-зволяє з одного боку нагрівати стовп-чик усередині досліджуваного обrsquoєкта а з іншого ndash прикладати до нього механічне зусилля (рис 13)

При надходженні тепла з боку поверхні А (рис 13) стовпчик порош-ку односторонньо нагрівається при цьому його фізико-хімічний стан змі-нюється не одночасно а по мірі про-грівання від металевого дна приладу

Відомо що при торцевому нагріванні і стисканні стовпа піщано-смоляних сумішей можливе утворення двох шарів різної щільності результат ланцюж-ка фізико-хімічних процесів вихідного стиснення laquoсухоїraquo суміші і laquoпластично-гоraquo стиснення суміші в якій звrsquoязуюче ndash новолачна смола ndash знаходиться в розмrsquoякшеному від нагрівання стані Подальший нагрів за рахунок поліконден-сації смоли фіксує ці стани чутливого елемента У підсумку газопроникність елемента Г служить деякою інтегральною функцією температури і часу нагрі-вання чутливого елемента

0

Г ( )к

f T dτ⎛ ⎞

= τ τ⎜ ⎟⎝ ⎠int (4)

де τ ndash час закінчення спостерігання с Т ndash температура в контрольній точці К Метрологічна оцінка (вимірювання) якості поверхневого шару По-

поверховий шар готових виливків оцінювали в балах за двома факторами ная-вності пригару та раковин за 5-бальною шкалою для кожного фактора

Розроблене МЗ впроваджено в ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут телевізійної технікиraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

43 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття крупних сталевих виливків

Як випливає з технологічної схеми процесу лиття великих сталевих вилив-ків на вході знаходиться склад формувальної суміші і температура заливання сталі а на виході ndash фотографія поверхні виливка що свідчить про наявність і кількість пригару Крім того на проміжному етапі при формоутворенні здійс-нюється вимірювання щільності форми яке виконується неруйнівним ємнісним методом Відповідна структурна схема АСУ технологічним процесом лиття сталевих виливків в піщані форми наведена на рис 14

В результаті аналізу технологічного процесу лиття великих сталевих вили-вків за допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розроблено завдання створення нового МЗ

Oslash20

60

А

2 1 3 4 5 6 Рисунок 13 ndash Схема датчика кількості

поглиненого піщаною ливарною формою тепла 1 ndash керамічний стакан 2 ndash металеве (мідне) дно 3 ndash стовпчик

порошку чутливого елемента 4 ndash пористий металокерамічний поршень 5 ndash пружина 6 ndash упор

24ndash МЗ для вимірю-

вання щільності піщаної ливарної форми

ndash МЗ для вимірю-вання зовнішнього ви-гляду виливка яке під-ходить для вбудови в АСУ

Ємнісний метод неруйнівного вимірю-вання щільності піщаної форми Систематичний моніторинг щільності ливарних форм в цілому або окремих її ділянок ускладнений через від-сутність ефективних методів такого контролю без руйнування форми Дійсно від співвідношення густин різних ділянок форми багато в чому залежить інтен-сивність процесів тепломасообміну у останньої а отже і якості виливків На жаль коли форма виготовлена неможливо без її руйнування виміряти щільність її фрагментів що різко обмежує можливості постійного моніторингу форм на ливарному конвеєрі

Метод запропонований в даній роботі полягає у безпосередньому вимі-рюванні електричної ємності конденсатора обкладки якого є складовою части-ною оснастки в якій форма отримана Такий підхід дозволяє забезпечити стабі-льні геометричні параметри конденсатора і високу точність вимірювань

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям сталевих виливків в ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПрогресraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

У пrsquoятому розділі представлена підсистема МЗ laquoENVIRMEASraquo в області управління сферою впливу ливарного виробництва

Під сферою впливу в роботі розуміли процеси які безпосередньо не вхо-дять в даний конкретний спосіб лиття (внутрішня сфера) але тим не менш суттєво впливають на якість життя людини (зовнішня сфера) Сюди можна від-нести проблеми екології ndash якості навколишнього середовища людини ергоно-міки ndash особливостей та можливостей функціонування людини в системах лю-дина річ середа естетики ndash різного роду творів мистецтва декоративних пок-риттів тощо (велика частка творів мистецтва виконана литтям) та ін

51 Метрологічне забезпечення АСУ сферою впливу ливарного вироб-ництва Екосистема відвалів ЛВ є самовідтворюваною але відновні процеси протікають в ній повільно Це пояснюється низькою біологічною активністю відпрацьованих формувальних і стрижневих сумішей Якщо цю властивість на-дати сумішам до вивезення у відвал ще на стадії виробничого циклу то процес відновлення їх у природі можна значно прискорити З цією метою у формува-льну суміш вводили насіння різних рослин При цьому насіння не тільки сприя-

Технологічний процес виготовлення крупних сталевих виливків

Щільність форми

Техноло-гічний процес виготов-лення піщаної форми

Температура заливання

Розрахунокуправля-ючих дій

Фотографія поверхні

Склад форм суміші

Зали-вання форми рідкою сталлю

Рисунок 14 ndash Структурна схема АСУ технологічним

процесом лиття крупних сталевих виливків

25ли формуванню біологічної активності сумішей але й виступали в ролі добав-ки що підвищує податливість ливарної форми Оскільки при цьому вдається також розвrsquoязувати завдання підвищення якості виливків маємо комбіновану область АСУ ЛВ і відповідне цьому МЗ

На вході системи комбінованої АСУ ndash склад формувальної суміші із біодо-бавками конструкція ливарної форми і температура заливки металу а на вихо-ді ndash фотографії поверхні виливка і відвалів ливарних цехів томограма ливарної форми а також біологічні властивості води і насіння які побували в ливарній формі (рис 15)

ЕКОЛОГІЯ ОТОЧУЮЧОГО СЕРЕДОВИЩА

Результат елиптичного перетворення

Концентрація небезпечних компонентів

Питома площа відтворених ділянок

Результат параболічного перетворення

Склад формувальної

суміші

Розрахунокуправля-ючіх дій

Аерофотозrsquoйом-ка відвалів

Температура заливання чувуну Томограма

форми

Схожість насінняпісля вибивки

Біоаналіз фільтр вод

Фото поверхнівиливка

ЛИВАРНИЙЦЕХ

браку по горячих тріщинах

Товщина робочого

шару форми

Рисунок 15 ndash Структурна схема комбінованої АСУ

Для визначення зон ливарної форми в яких насіння виживуть або вигорять

після заливання рідкого металу розглянули розподіл температури в перерізі сирої піщано-глинистої ливарної форми

За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань було поставлено та розвrsquoязано завдання розро-бки нового метрологічного забезпечення для комбінованої АСУ

ndash МЗ для вимірювання якості поверхні виливка з його фотографії ndash МЗ для вимірювання параметрів фільтраційних вод в зоні відвалів ЛВ ndash МЗ для лабораторного вимірювання схожості насіння у ґрунті після ви-

бивки ливарної форми ndash МЗ для аерофото та відео зйомки поверхонь ливарних відвалів та вимі-

рювання параметрами покриття їх сходами насіння ndash МЗ для вимірювання структури матеріалу форми з біодобавками Останню задачу вирішували шляхом розробки методів неруйнівного вимі-

рювання які включають компrsquoютерну томографію середовища і подальшу об-робку її результатів шляхом розрахунку хаусдорфовської розмірності тобто зведення томографічного зображення до одного числа

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ якістю чавунних виливків та екологією ЛВ у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

2652 Метрологічне забезпечення АСУ естетико-художньою сферою ли-

варного виробництва АСУ процесами неметалевого і художнього лиття а та-кож нанесенням художніх покриттів представлена схемою на рис 16

На вході системи автома-тизованого замкненого управ-ління ndash склади матеріалів що використовуються і параметри технологічних процесів а на виході ndash фотографії поверхонь виливків а також механічні властивості виливків і покрит-тів Особливістю вихідних па-раметрів у цьому випадку є їх laquoнечіткістьraquo неможливість ви-мірювання з заданою точністю з-за неповторюваності худож-ніх виливків їх невідтворюва-ності від виливка до виливка

Це робить метрологічний інформаційний канал в АСУ розмитим стохастичним що вимагає для вирішення основної задачі МЗ ndash поставки в замкнений контур управління даних про поточні значення тих або інших вихідних параметрів ndash інтелектуальних методів обробки неповної і нечіткої інформації Для підтримки МЗ АСУ такими системами в роботі використовували інтелектуальні методи генетичні алгоритми та нейронні мережі

Генетичні алгоритми вирішували завдання прогнозування та оптимізації систем на основі нечітких результатів вимірювань технічної діагностики та компенсації латентних порушень в роботі складних систем багатоцільової оп-тимізації методом комплексного генетичного алгоритму та еволюційної оптимі-зації слабкозвrsquoязаних технічних систем Нейронні мережі призначалися для вбудовування в засоби вимірюваненя для АСУ технологічними процесами лит-тя і після відповідного навчання laquoзаймалисяraquo розпізнаванням прихованих за художньою оболонкою технічних образів необхідних для ефективного пошуку управлінських рішень в області ливарної технології

ВИСНОВКИ

Дисертація містить нові науково обґрунтовані результати проведених здо-

бувачем досліджень які розвrsquoязують наукову проблему розробки та удоскона-лення теоретичних основ і нових універсальних підходів до вибору систем та імплементації МЗ управління складними важкодоступними ливарними систе-мами з важковимірюваними параметрами дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірювань підвищувати якість продукції ЛВ

Художнє

та неметалеве лиття нанесення

покриттів

Матеріали

Розрахунок управляючих дій за

допомогою інтелектуальних інформаційних технологій

Мікрофото поверхні

Параметритехнології Механічні

властивості

Фотографія виливка

Рисунок 16 ndash Схема АСУ процесами неметалевого і художнього лиття

а також нанесенням художніх покриттів

271 Аналізом літературних джерел і виробничих даних встановлено що ли-

варним виробництвом (на сьогоднішній день існують понад сотні принципово різних промислових способів лиття) надзвичайно важко керувати оскільки йо-го вхідні проміжні та вихідні характеристики відносяться до важковимірюва-них швидкозмінних багатовимірних широкодіапазонних важкодоступних ві-дкладених і прихованих Все це створює проблеми МЗ ЛВ оскільки існуючі методи і засоби які призначені для цього відрізняються

bull за методами одержання первинної вимірювальної інформації запізню-ванням (великі виливки остигають в формі тривалий час) руйнівним впливом на процеси (форму виливок доводиться розрізати) побічністю (наприклад ви-мірювання температури поверхні оцінюється laquoна окоraquo за швидкістю перемі-щення по ній крапель рідини) небезпекою для життя (високі температури ви-бухонебезпечність високочастотні магнітні поля тощо)

bull за видом надання первинної вимірювальної інформації багатомірністю (великий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного вимірю-вання) нестабільністю (наприклад від виливка до виливка)

bull за методами обробки вимірювальної інформації домінуванням експерт-них оцінок (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікації за еталонами і laquoруч-ногоraquo підрахунку

bull за метрологічними характеристиками результатів вимірювань відсут-ність on-line доступу низька точність низька чутливість низька надійність ре-зультату вимірювання (вплив на результат різного роду статистичних викидів)

2 Виконана класифікація МЗ ЛВ за напрямками вхідні характеристики ndash що вимірювати навіщо вимірювати та вихідні ndash як і чим вимірювати Це дозво-лило для розвrsquoязання науково-технічної проблеми створення та імплементації ефективного МЗ системи управління ЛВ запропонувати метод інтелектуальної обробки вхідних характеристик за допомогою нейронної мережі Кохонена яка підбирає до кожного набору останніх (коду ТВ) можливі методи і засоби вимі-рювання Якщо такі є в базі даних системи їх треба придбати і застосувати якщо є тільки метод вимірювання необхідно розробити спроектувати і вигото-вити засіб що реалізує цей метод якщо й метод не існує ndash необхідна наукова робота по його створенню У будь-якому випадку необхідно виконати імпле-ментацію методів і засобів під конкретні умови технологічних процесів лиття

3 Для реалізації цього методу створена автоматизована людино-машинна система вибору МЗ ЛВ laquoFOUNDMEASraquo (laquofoundry measurementsraquo ndash ливарні ви-мірювання) та її підсистеми laquoMETALMEASraquo для області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo для області якості продукції ЛВ та laquoENVIRMEASraquo для області сфери зовнішнього впливу ЛВ що містить підсистеми вибору такого забезпечення отримання вимірювальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ вибору методу згортки таких відображень до ре-зультату вимірювання а також оцінки якості і конкурентоспроможності новос-творюваних метрологічних систем

4 Для обrsquoєктів ЛВ з метою отримання первинної метрологічної інформації (просторово-часового відображення) від laquoточок вимірюваньraquo прийнятих в робо-ті запропоновані та імплементовані фізичні методи (ємнісний індукційний та

28рентгенографічний) термічні (термопари спектроскопи laquoпряміraquo та інфрачер-воні термометри) гідравлічні (прилади для вимірювання герметичності просо-чування) біологічні (життєздатність флори і фауни) методи отримання зобра-жень та відеорядів (фото- та кінозйомка томографія теплобачення) а також ін-телектуальні методи інтегруючих датчиків і латентних інформаційних інrsquoєкцій

5 Для обrsquoєктів ЛВ з метою згортки первинної метрологічної інформації до результату вимірювання запропоновано згортка за допомогою розрахунку роз-мірностей відображення (топологічної розмірності Мінковського розмірності Хаусдорфа-Безиковича фрактальної розмірності інформаційної розмірності кореляційної розмірності) а також згортка за допомогою стискаючих відобра-жень і згортка в результат еліптичного та параболічного перетворень що до-зволило зводити великий обсяг первинної вимірювальної інформації до одного числа

6 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття мідного неперервного виливка із безкисневої катодної міді лиття в виливниці мідних анодів і лиття під тиском біметалевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірювання тем-ператури поверхні мідної катанки в русі вимірювання мікроструктури безкис-невої міді шляхом еліптичного перетворення її цифрового зображення вимірю-вання електрогальванічних якостей мідних анодів шляхом попиксельної оцінки відповідності кольору фотографії анода еталону який налаштовується за ре-зультатами спектрального аналізу металу виливка вимірювання нерівномірнос-тей у розподілі температури поверхні сталевих вставок перед заливкою алюмі-нієм за допомогою тепловізора а також вимірювання незварюваємості елемен-тів біметалу за допомогою компrsquoютерної обробки фотографій мікрошліфів в зоні зварювання сталі і алюмінію

7 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття в землю герметичних чавунних виливків лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми і лиття в землю ве-ликих сталевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірюван-ня герметичності сірого чавуну шляхом параболічного перетворення відеозйо-мки з місця протікання для експрес-вимірювання та еліптичного перетворення зображення мікрошліфа сірого чавуну для універсального вимірювання запро-понована і сертифікована на підприємстві (одеський завод laquoЦентролитraquo) нова одиниця вимірювання герметичності laquoегraquo Розроблено методи та засоби МЗ ви-мірювання за допомогою запропонованого в роботі інтегрального датчика теп-лової енергії яка поглинається піщано-смоляною формою при її виготовленні а також неруйнівного вимірювання щільності піщаної форми в процесі її вигото-влення за допомогою ємнісного датчика

8 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoENVIRMEASraquo при управлінні технологічними процесами неметалевого і художнього лиття та на-несення художніх покриттів а також при управлінні екологічним станом на-вколишнього середовища технологічними методами Розроблено методи та за-соби МЗ інтелектуального вимірювання параметрів виливків в умовах неповних та (або) нечітких даних а також вимірювання laquoзовнішніхraquo для ЛВ параметрів

29кількості шкідливих речовин повrsquoязаних з технологією лиття в повітрі водой-мах та ґрунті параметрів відновлення навколишнього середовища тощо

9 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного виливка В результаті випробувань встановлено що підсистема laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномір-ність показника якості мідного виливка в межах 16 стренг приблизно на 25

10 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo В результаті випробувань встановлено що використання під-системи laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чистоти міді на рівні не більше ніж 0001 за кожною домішкою

11 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бі-металевих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на згортках фотографій мак-рошліфів зони стику різних металів Встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo в реальному виробництві дало можливість знизити дефек-ти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

12 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в піщані форми В результаті випро-бувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

13 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболо-нкові форми В результаті випробувань встановлено що застосування підсисте-ми laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоспроможність продукції

14 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ в області оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків В результаті виробничих випробувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість де-фектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

15 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролітraquo були проведені випробування підсистеми МЗ в галузі екології ЛВ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою В результаті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прис-корити рекультивацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

15саційних спіралей Ці термоелектроди створюють термопару закріплену в ізо-льованому сердечнику 3 в стакані 4 Виводи 6 7 закріплені в кришці 5 Робочий кінець термопари 8 не має спаю а термоелектроди вільно контактують з повер-хнею тіла температура якого вимірюється

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідної катанки в ПуАТ laquoОде-ський завод laquoОдескабельraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

32 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад розплаву а на проміжному виході ndash хімічний склад анода а також фотог-рафії його поверхні до і після електролізу Остаточний вихід технологічного процесу ndash хімічний склад мідного катода (мета управління)

На структурній схемі АСУ (рис 2) виділені laquoточки вимірюваньraquo ndash ті реа-льні laquoфізичніraquo місця на устаткуванні що здійснює техпроцес або на предмет праці (в даному випадку це мідний анод ndash проміжний результат загального ли-варно-гальванічного технологічного процесу отримання чистої катодної міді) За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управ-ління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розроблення МЗ для АСУ тех-нологічним процесом лиття у виливниці мідних анодів

ndash МЗ для визначення хімічного складу мідного сплаву методом спектраль-ного аналізу

ndash МЗ для оцінки відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода

Метод вимірювання хімічного складу анода Хімічний склад мідного анода вимірювали laquoстандартнимraquo методом спектрального аналізу

Метод вимірювання відносної площі дефектів Під час виготовлення анода на його поверхні можуть формуватися ділянки які не беруть участь в електро-лізі при подальшому виготовленні катода (laquoбитіraquo ділянки) із-за наявності на поверхні непровідних матеріалів попадання на поверхню анода фарби від по-верхні виливниці утворення оксидів тощо Раніше відносну площу laquoбитихraquo ді-лянок анодів визначали візуально порівнюючи безпосередньо поверхню анода з таблицями балів наявності перерахованих дефектів Недоліки такого визна-чення очевидні низька точність через похибки дискретизації всіх можливих ва-ріантів поверхні на бали а також низька точність і субrsquoєктивізм при віднесенні тієї чи іншої laquoспоглядаємоїraquo поверхні до того чи іншого балу

Пропонований метод позбавлений цих недоліків оскільки вимірювання здійснюється автоматично з неперервним виходом Вимірювання відносної площі неелектропровідних дефектів на поверхні анода в пропонованому методі здійснюється шляхом компrsquoютерної обробки кольорової цифрової фотографії поверхні Експериментально в загальній зоні RGB-розкладання виділяється де-яка зона відповідна бездефектній поверхні ndash деякий laquoпаралелепіпед якостіraquo попадання в який свідчить про те що на поверхні анода в точці що відповідає даному пікселю дефектів немає Далі RGB-розкладання кожного пікселя що міститься у вихідних даних піддається компrsquoютерній обробці результат якої ndash одне число Fвідн і є результатом вимірювання

16Діапазон вимірювань пропонованого методу становить від 0 до 100 laquoби-

тоїraquo поверхні Діапазон показань пропонованого методу становить 0 ndash 1 за шкалою якості

поверхні анода Похибка методу Запропонований метод вимірювання відноситься до не-

прямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта ви-мірювань до його результатів Це призводить до можливого накопичення похи-бки вимірювання на кожному етапі перетворень Встановлено що сумарна мак-симально можлива похибка цілком допустима в машинобудуванні виробництві Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання дефектів повер-хні мідного аноду для прототипу і пропонованого методу наведено в табл 1

Таблиця 1 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобів вимірювання дефектів поверхні мідного литого аноду Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонуємий метод поріг чутливості 710 plusmn пікс 1 пікс діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 до IJ пікс 0 до IJ пікс

похибка plusmn 10 plusmn 35 Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідних анодів на металургій-

ному підприємстві laquoПанком-Юнraquo із позитивним техніко-економічним ефектом 33 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття

під тиском біметалевих виливків Структурна схема АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків наведена на рис 8

Технологічний процес лиття біметалевого

виливка (до заливки алюмінію)

Температура заливки

Розрахунок управляючого

впливу

Фотографіямакрошліфа Режим

нагріву вставки

Температура поверхні вставки

Технологічний процес лиття

(заливка и охолодження біметалевого виливка)

Рисунок 8 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом

лиття під тиском біметалевих виливків

На вході засобів вимірювань в пропонованому методі знаходиться склад-ний електромагнітний потік випромінюваний від поверхні тіла що нагріваєть-ся і описуваний великою кількістю змінних На виході методу ndash єдине число За допомогою нейронної мережі Кохонена а також із врахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розробки МЗ для АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків

17ndash МЗ для вимірювання параметрів термічного стану (інтегральної темпера-

тури поверхні) сталевої вставки перед заливанням її алюмінієм ndash МЗ для оцінки зварюваності біметалевої виливка у місці зrsquoєднання сталі і

алюмінію Вимірювання температури поверхні сталевих вставок за допомогою теп-

ловізора Для первинної обробки інфрачервоного випромінювання не підходять звичайні відеокамери тому у даному випадку необхідний тепловізор В резуль-таті виходить кольорове цифрове зображення підігрітої вставки приклад якого наведено на рис 9

Рисунок 9 ndash Зображення підігрітої вставки отримане за допомогою тепловізора

Мінімальна вимірювана зміна інтенсивності випромінювання Експериме-нтально встановлено що метод розпізнає різні випромінювання що відрізня-ються середньою температурою відповідного пікселя в 001 К

Мінімальний вимірюваний поріг зрушення теплової картини без зміни ін-тенсивності Експериментально встановлено що метод розпізнає різні випро-мінювання що відрізняються в просторі на 1 піксель на матриці тепловізора що відповідає 007 К

Запропонований метод відноситься до непрямих з великою кількістю пере-творень вимірюваної величини від обrsquoєкта вимірювань до його результатів Це призводить до накопичення похибки на кожному етапі перетворень Але сума-рна максимально можлива помилка допустима (до 10 ) в цій сфері ливарного виробництва

Порівняння метрологічних характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для прототипу і запропонованого методу наведено в табл 2

Таблиця 2 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки

Характеристика Прототип (вимірювання температури в одній точці)

Пропонований метод (вимірювання інтегральної

температури) чутливість 10 plusmn 1 degС 1 plusmn 05 degС

поріг чутливості ndash по температурі 5 degС 11 degС ndash по часу 15 с 05 с діапазон показань 50 ndash 500 degС 50 ndash 500 degС

діапазон вимірювань 50 ndash 200 degС 50 ndash 200 degС

похибка plusmn 20 plusmn 8

18У пропонованому методі первинна метрологічна інформація одержувана

від тепловізора у вигляді плоского зображення піддається еліптичному перет-воренню яке зводить значення інтенсивностей кожного пікселя зображення до одного числа такий результат дозволяє оцінити рівномірність нагрівання пове-рхні

Метрологічна оцінка незварюваності компонентів біметалевого виливка Якщо з якихось причин елементи біметалу не зварюються між собою на їх ме-жі на макрошліфі поперечного розрізу чітко спостерігаються щілиноподіб-ні чорні ділянки (рис 10)

Незварюваністьсталі та алюмінію

Алюміній

Сталь

α1

Зони незварювання

α2

а б

Рисунок 10 ndash Зони незварювання на макрошліфі розрізу біметалевого виливка (а) та схема до оцінки незварювання (б)

В існуючому способі оцінку незварюваності проводили візуально за

субrsquoєктивною оцінкою довжині щілиноподібних чорних ділянок Така оцінка не відрізняється ані точністю ані чутливістю і погано вбудовується в АСУ литтям біметалевих виливків Натомість із зображення такого шліфа ступінь незварю-ваності може бути виміряна кількісно Для цього пропонується метод згідно з яким круглий слід поверхні дотику після оцифровки і обробки в циліндричних координатах перетворюється на набір кутів α1 α2 α3 на кожен з яких спира-ється відповідна пошкоджена ділянка (рис 10) В подальшому ступінь незва-рюваності Ѕн розраховується за формулою

1 2н

2

S α + α +=

π (1)

Мінімальна вимірювана зміна незварюваності Експериментально встанов-лено що метод розпізнає різні сумарні кути незварюваності що відрізняються різницею в 002 рад

Точність засобу вимірювань Запропонований метод вимірювання відно-ситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта до його результатів Сумарна максимально можлива помилка (до 10 ) цілком допустима в цій сфері ливарного виробництва Порівняння метрологіч-них характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для про-тотипу і запропонованого методу наведено в табл 3

19Таблиця 3 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонований метод

чутливість 1 plusmn 009 1 plusmn 003 поріг чутливості 03 ndash 05 рад 001 ndash 003 рад діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 ndash 1 0 ndash 1 похибка plusmn 8 plusmn 06

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям біметалевих виливків в ДП

laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo із позитивним тех-ніко-економічним ефектом

У четвертому розділі представлена підсистема МЗ laquoCASTMEASraquo в обла-сті управління ливарною формою

41 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття в землю чавунних виливків На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад лігатури та її кількість а також інтенсивність пові-тряного охолодження форми після заливки а на виході ndash герметичність вилив-ків та їхня мікроструктура

Відповідна цьому струк-турна схема АСУ технологі-чним процесом лиття чавун-них виливків наведена на рис 11

В результаті аналізу тех-нологічного процесу сфор-мульована задача розробки нового МЗ для АСУ техноло-гічним процесом лиття в пі-щані форми чавунних вилив-ків з підвищеною герме-тичністю

ndash МЗ для вимірювання герметичності металу виливка ndash МЗ для оцінки мікроструктури чавуну виливка яка підходить для вбудо-

ви в АСУ (див вище) МЗ для вимірювання герметичності металу виливка Герметичність ndash це

опір матеріалу проникненню В даний час існує декілька методик по визначен-ню герметичності чавунів В одній з них крізь чавунну пластину у вакуумний простір пропускають водень вимірюючи при цьому зміну тиску Недоліком цього методу є те що форма зразка є двоякоувігнутим диском під впливом ви-сокого тиску в робочій частині зразка виникають напруження стискування які різко спотворюють реальну герметичність чавуну Інша методика дослідження герметичності сірого чавуну заснована на продавлюванні крізь зразок рідини В якості рідини для випробувань використовують керосин

Основним недоліком цих методів є те що навіть сам факт появлення течі в

Технологічний процес лиття

чавунних виливків у піщану форму

Склад та кількість лігатури

Розрахунок управлінь-ських дій

Герметичність виливка

Інтенсивність обдування форми

Фотографія мікрошліфа

Рисунок 11 ndash Структурна схема АСУ

технологічним процесом лиття чавунних виливків в піщані форми

20ньому визначається візуально Якщо необхідно провести вимірювання то про яку точності може йти мова якщо кількість рідини що просочилася визнача-ється за допомогою гігроскопічного тампона який зважується до і після проти-рання контрольної поверхні Однак і це ndash не основний недолік Мова йде про вимірювання часу У небезпечних і особливо відповідальних випадках напри-клад просочування радіоактивних рідин саме час вимірювання може зіграти фатальну роль в управлінні системою в цілому а в цьому методі-прототипі він вочевидь високий

У пропонованому методі вимірювання ці недоліки усунені Метод фактич-но являє собою два різних варіанти які обrsquoєднує єдина нова одиниця герметич-ності laquoегraquo (Стандарт підприємства laquoОдеський ливарний завод laquoЦентролітraquo СТ ОЛЗ 030369 ndash 1997) Фізичний сенс laquoегraquo заснований на законі просочуван-ня Дарсі У кожному з двох варіантів методу одиниця герметичності ег вимірю-ється і розраховується по-різному

Перший варіант експрес-метод вимірювання герметичності У ньому на відміну від методу-прототипу поява перших ознак течі вловлюється не візуа-льно а цифровим приладом (відеокамерою) далі вимірювальний сигнал надхо-дить у компrsquoютер на параболічне перетворення яке як відомо змінює колір кожного пікселя зображення з чорного на білий якщо в місці зображення від-повідному цьому пікселю за спостережуваний проміжок часу відбулося хоча б найменша зміна яскравості (наприклад в результаті появи просочування рідини крізь метал) Деяке ускладнення засобів вимірювання (відеокамера компrsquoютер) порівняно з прототипом з лишком компенсується при використанні методу у відповідальних випадках

Оскільки у випадку вимірювання герметичності методом протікання вели-ке значення має не тільки точність такого виміру але і час який витрачається на нього провели дослідження впливу порогу чутливості методу встановлено-го користувачем на час визначення наявності течі Збільшення порогу чутливо призводить до монотонного зростання часу виявлення течі причому з деякого значення порогу візуальне виявлення виявляється більш швидким ніж за допо-могою методу що встановлює природну межу порога

Таким чином у першому варіанті нового методу вимірювальний сигнал ndash відеопотік від поверхні зразка обробка сигналу ndash параболічне перетворення ві-деопотоку в параметр W формула для визначення герметичності GІ

IP tGWω

=η

[ег] (2)

де Р ndash тиск просочування МПа ω ndash площа просочування м2 W ndash кількість ріди-ни мndash6 t ndash час с η ndash динамічна вrsquoязкість Пас

З виразу (2) випливає що герметичність ndash такий опір матеріалу проникнен-ню рідини що має вrsquoязкість η і знаходиться під тиском Р при якому за час t че-рез майданчик ω проникає W мілілітрів рідини

Один ег ndash це така герметичність при якій за 1 с крізь площу в 1 м2 про-сочується 1 м3 рідини що знаходиться під надлишковим тиском який дорі-внює 1 Па при вrsquoязкості 1 Пас

21Питому герметичність визначали як відношення герметичності GІ до квад-

рату товщини зразка δ Діапазон вимірювань для визначення факту протікання від 0 (протікання

немає) до 1 (протікання є) для вимірювання герметичності виливка від 0 до 100 eг

Похибка методу Метод вимірювання відноситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини Розрахункова сумарна мак-симально можлива похибка (до 5 ) цілком припустима у технічних вимірюван-нях Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання герметично-сти для кращого з відомих і запропонованого експрес-методу наведене в табл 4

Таблиця 4 ndash Порівняльні метрологічні характеристики методів вимірювання герметичності

Характеристика Прототип Пропонований метод

Факт протікання Герметичність Факт

протікання Герметичність

чутливість ndash 5 plusmn 1 г ndash 1 plusmn 001 eг діапазон

вимірювання 0 ndash 1 0 ndash 20 г 0 ndash 1 от 0 до 100 eг

похибка plusmn 114 plusmn 91 plusmn 25 plusmn 25 Другий варіант універсальний метод вимірювання герметичності В цьо-

му варіанті вимірювальний сигнал ndash зображення мікрошліфа зразка обробка вимірювального сигналу ndash еліптичне перетворення зображення формула для визначення герметичності GІІ

II р звгр

8G K K Ll amπ

= [ег] (3)

где Kр ndash розмірний коефіцієнт Kзв ndash коефіцієнт звивистості включень a lгр m ndash параметри які отримуються в результаті елиптичного перетворення зображен-ня мікрошліфа

Цей варіант методу є універсальним оскільки для його реалізації не потрі-бне спеціальне обладнання для laquoпродавлюванняraquo зразків Він незамінний в тих випадках коли постійний моніторинг мікроструктури сірого чавуну виливків є найважливішою умовою забезпечення мінімально допустимої герметичності останніх

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям чавунних виливків у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

42 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми Розглянута в цьому розділі АСУ відноситься до комбінованих оскільки в переліку враховуваних параметрів є не тільки технологічні але й організаційні Аналізом технологічної схеми встано-влено що на вході АСУ ndash склад піщано-смоляної формувальної суміші темпе-ратура формоутворюючої оснастки а також стан обслуговуючого персоналу а на виході ndash газопроникність інтегруючого датчика який встановлюється у фо-

22рму та інтелектуального да-тчика вбудованого в орга-нізаційну систему

Відповідна до цього структурна схема АСУ тех-нологічним процесом лиття в оболонкові форми вилив-ків з алюмінієвих сплавів наведена на рис 12 На схемі передбачені дві під-системи виробнича яка управляє параметрами тех-нології і організаційна ndash керуюча персоналом цеху В якості laquoточок вимірю-ваньraquo визначено газопрони-кність інтегруючого датчи-ка стан персоналу і фотог-рафія поверхні виливка

За допомогою нейрон-ної мережі Кохонена а та-кож з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розробили завдання створення МЗ АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в обо-лонкові форми

ndash МЗ для вимірювання інтегральної дії на стан оболонкової форми темпе-ратури та часу

ndash МЗ для оцінки організаційного стану персоналу ливарного цеху ndash МЗ для оцінки якості виливків по зовнішньому вигляду їх поверхні Метод вимірювання кількості поглиненого тепла за допомогою інтегру-

ючих датчиків При аналізі процесів що відбуваються в системі laquoвиливок ndash формаraquo час є найважливішим фактором Наприклад мало нагріти деякий обrsquoєкт до температури фізичного або хімічного перетворення необхідно при цій температурі витримати цей обrsquoєкт для завершення перетворення Це озна-чає що мало мати інформацію про максимальному температуру якої досягав обrsquoєкт необхідно також знати скільки часу тривав такий стан тобто вміти ви-мірювати деяку інтегральну характеристику температури у часі тобто фактич-но вимірювати енергію отриману обrsquoєктом в процесі нагрівання

Прототипу такого методу вимірювання в МЗ ЛВ не існує У роботі запро-поновано новий інтегральний метод вимірювання такої енергії Це дало змогу запропонувати засоби вимірювання у вигляді інтегральних датчиків минулого термічного стану перетворення чутливих елементів яких дозволяє після заве-ршення процесу судити про термічні умови в яких перебував елемент Завдяки цьому проміжні показники (температура форми і час протягом якого вона впливала) виводяться до списку вихідних показників що в свою чергу дозво-ляє відмовитися від важкої ідеї що вимірювати в формі в процесі охолодження

Виробничапідсистема

Організаційнапідсистема

Стан обслуговую-

чого персоналу

Від інтегруючого датчика

Технологічний процес лиття алюмінієвих виливків

в оболонкові форми

Склад формувальної

суміші

Розрахунок управлін-ський дій

Від інтелектуального датчика

Температура оснастки

Фотографія поверхні виливка

Розрахунок управлін-ський дій

Рисунок 12 ndash Структурна схема комбінованої АСУ технологічним процесом лиття виливків з алюмінієвих сплавів в оболонкові форми

23відливка В якості чутливого елемента засобу вимірювання в роботі служив стовпчик піщано-смоляних сумішей або стовпчик порошку легкоплавкого скла Порошки знаходяться в спеціа-льному оснащенні ndash датчику що до-зволяє з одного боку нагрівати стовп-чик усередині досліджуваного обrsquoєкта а з іншого ndash прикладати до нього механічне зусилля (рис 13)

При надходженні тепла з боку поверхні А (рис 13) стовпчик порош-ку односторонньо нагрівається при цьому його фізико-хімічний стан змі-нюється не одночасно а по мірі про-грівання від металевого дна приладу

Відомо що при торцевому нагріванні і стисканні стовпа піщано-смоляних сумішей можливе утворення двох шарів різної щільності результат ланцюж-ка фізико-хімічних процесів вихідного стиснення laquoсухоїraquo суміші і laquoпластично-гоraquo стиснення суміші в якій звrsquoязуюче ndash новолачна смола ndash знаходиться в розмrsquoякшеному від нагрівання стані Подальший нагрів за рахунок поліконден-сації смоли фіксує ці стани чутливого елемента У підсумку газопроникність елемента Г служить деякою інтегральною функцією температури і часу нагрі-вання чутливого елемента

0

Г ( )к

f T dτ⎛ ⎞

= τ τ⎜ ⎟⎝ ⎠int (4)

де τ ndash час закінчення спостерігання с Т ndash температура в контрольній точці К Метрологічна оцінка (вимірювання) якості поверхневого шару По-

поверховий шар готових виливків оцінювали в балах за двома факторами ная-вності пригару та раковин за 5-бальною шкалою для кожного фактора

Розроблене МЗ впроваджено в ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут телевізійної технікиraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

43 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття крупних сталевих виливків

Як випливає з технологічної схеми процесу лиття великих сталевих вилив-ків на вході знаходиться склад формувальної суміші і температура заливання сталі а на виході ndash фотографія поверхні виливка що свідчить про наявність і кількість пригару Крім того на проміжному етапі при формоутворенні здійс-нюється вимірювання щільності форми яке виконується неруйнівним ємнісним методом Відповідна структурна схема АСУ технологічним процесом лиття сталевих виливків в піщані форми наведена на рис 14

В результаті аналізу технологічного процесу лиття великих сталевих вили-вків за допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розроблено завдання створення нового МЗ

Oslash20

60

А

2 1 3 4 5 6 Рисунок 13 ndash Схема датчика кількості

поглиненого піщаною ливарною формою тепла 1 ndash керамічний стакан 2 ndash металеве (мідне) дно 3 ndash стовпчик

порошку чутливого елемента 4 ndash пористий металокерамічний поршень 5 ndash пружина 6 ndash упор

24ndash МЗ для вимірю-

вання щільності піщаної ливарної форми

ndash МЗ для вимірю-вання зовнішнього ви-гляду виливка яке під-ходить для вбудови в АСУ

Ємнісний метод неруйнівного вимірю-вання щільності піщаної форми Систематичний моніторинг щільності ливарних форм в цілому або окремих її ділянок ускладнений через від-сутність ефективних методів такого контролю без руйнування форми Дійсно від співвідношення густин різних ділянок форми багато в чому залежить інтен-сивність процесів тепломасообміну у останньої а отже і якості виливків На жаль коли форма виготовлена неможливо без її руйнування виміряти щільність її фрагментів що різко обмежує можливості постійного моніторингу форм на ливарному конвеєрі

Метод запропонований в даній роботі полягає у безпосередньому вимі-рюванні електричної ємності конденсатора обкладки якого є складовою части-ною оснастки в якій форма отримана Такий підхід дозволяє забезпечити стабі-льні геометричні параметри конденсатора і високу точність вимірювань

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям сталевих виливків в ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПрогресraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

У пrsquoятому розділі представлена підсистема МЗ laquoENVIRMEASraquo в області управління сферою впливу ливарного виробництва

Під сферою впливу в роботі розуміли процеси які безпосередньо не вхо-дять в даний конкретний спосіб лиття (внутрішня сфера) але тим не менш суттєво впливають на якість життя людини (зовнішня сфера) Сюди можна від-нести проблеми екології ndash якості навколишнього середовища людини ергоно-міки ndash особливостей та можливостей функціонування людини в системах лю-дина річ середа естетики ndash різного роду творів мистецтва декоративних пок-риттів тощо (велика частка творів мистецтва виконана литтям) та ін

51 Метрологічне забезпечення АСУ сферою впливу ливарного вироб-ництва Екосистема відвалів ЛВ є самовідтворюваною але відновні процеси протікають в ній повільно Це пояснюється низькою біологічною активністю відпрацьованих формувальних і стрижневих сумішей Якщо цю властивість на-дати сумішам до вивезення у відвал ще на стадії виробничого циклу то процес відновлення їх у природі можна значно прискорити З цією метою у формува-льну суміш вводили насіння різних рослин При цьому насіння не тільки сприя-

Технологічний процес виготовлення крупних сталевих виливків

Щільність форми

Техноло-гічний процес виготов-лення піщаної форми

Температура заливання

Розрахунокуправля-ючих дій

Фотографія поверхні

Склад форм суміші

Зали-вання форми рідкою сталлю

Рисунок 14 ndash Структурна схема АСУ технологічним

процесом лиття крупних сталевих виливків

25ли формуванню біологічної активності сумішей але й виступали в ролі добав-ки що підвищує податливість ливарної форми Оскільки при цьому вдається також розвrsquoязувати завдання підвищення якості виливків маємо комбіновану область АСУ ЛВ і відповідне цьому МЗ

На вході системи комбінованої АСУ ndash склад формувальної суміші із біодо-бавками конструкція ливарної форми і температура заливки металу а на вихо-ді ndash фотографії поверхні виливка і відвалів ливарних цехів томограма ливарної форми а також біологічні властивості води і насіння які побували в ливарній формі (рис 15)

ЕКОЛОГІЯ ОТОЧУЮЧОГО СЕРЕДОВИЩА

Результат елиптичного перетворення

Концентрація небезпечних компонентів

Питома площа відтворених ділянок

Результат параболічного перетворення

Склад формувальної

суміші

Розрахунокуправля-ючіх дій

Аерофотозrsquoйом-ка відвалів

Температура заливання чувуну Томограма

форми

Схожість насінняпісля вибивки

Біоаналіз фільтр вод

Фото поверхнівиливка

ЛИВАРНИЙЦЕХ

браку по горячих тріщинах

Товщина робочого

шару форми

Рисунок 15 ndash Структурна схема комбінованої АСУ

Для визначення зон ливарної форми в яких насіння виживуть або вигорять

після заливання рідкого металу розглянули розподіл температури в перерізі сирої піщано-глинистої ливарної форми

За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань було поставлено та розвrsquoязано завдання розро-бки нового метрологічного забезпечення для комбінованої АСУ

ndash МЗ для вимірювання якості поверхні виливка з його фотографії ndash МЗ для вимірювання параметрів фільтраційних вод в зоні відвалів ЛВ ndash МЗ для лабораторного вимірювання схожості насіння у ґрунті після ви-

бивки ливарної форми ndash МЗ для аерофото та відео зйомки поверхонь ливарних відвалів та вимі-

рювання параметрами покриття їх сходами насіння ndash МЗ для вимірювання структури матеріалу форми з біодобавками Останню задачу вирішували шляхом розробки методів неруйнівного вимі-

рювання які включають компrsquoютерну томографію середовища і подальшу об-робку її результатів шляхом розрахунку хаусдорфовської розмірності тобто зведення томографічного зображення до одного числа

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ якістю чавунних виливків та екологією ЛВ у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

2652 Метрологічне забезпечення АСУ естетико-художньою сферою ли-

варного виробництва АСУ процесами неметалевого і художнього лиття а та-кож нанесенням художніх покриттів представлена схемою на рис 16

На вході системи автома-тизованого замкненого управ-ління ndash склади матеріалів що використовуються і параметри технологічних процесів а на виході ndash фотографії поверхонь виливків а також механічні властивості виливків і покрит-тів Особливістю вихідних па-раметрів у цьому випадку є їх laquoнечіткістьraquo неможливість ви-мірювання з заданою точністю з-за неповторюваності худож-ніх виливків їх невідтворюва-ності від виливка до виливка

Це робить метрологічний інформаційний канал в АСУ розмитим стохастичним що вимагає для вирішення основної задачі МЗ ndash поставки в замкнений контур управління даних про поточні значення тих або інших вихідних параметрів ndash інтелектуальних методів обробки неповної і нечіткої інформації Для підтримки МЗ АСУ такими системами в роботі використовували інтелектуальні методи генетичні алгоритми та нейронні мережі

Генетичні алгоритми вирішували завдання прогнозування та оптимізації систем на основі нечітких результатів вимірювань технічної діагностики та компенсації латентних порушень в роботі складних систем багатоцільової оп-тимізації методом комплексного генетичного алгоритму та еволюційної оптимі-зації слабкозвrsquoязаних технічних систем Нейронні мережі призначалися для вбудовування в засоби вимірюваненя для АСУ технологічними процесами лит-тя і після відповідного навчання laquoзаймалисяraquo розпізнаванням прихованих за художньою оболонкою технічних образів необхідних для ефективного пошуку управлінських рішень в області ливарної технології

ВИСНОВКИ

Дисертація містить нові науково обґрунтовані результати проведених здо-

бувачем досліджень які розвrsquoязують наукову проблему розробки та удоскона-лення теоретичних основ і нових універсальних підходів до вибору систем та імплементації МЗ управління складними важкодоступними ливарними систе-мами з важковимірюваними параметрами дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірювань підвищувати якість продукції ЛВ

Художнє

та неметалеве лиття нанесення

покриттів

Матеріали

Розрахунок управляючих дій за

допомогою інтелектуальних інформаційних технологій

Мікрофото поверхні

Параметритехнології Механічні

властивості

Фотографія виливка

Рисунок 16 ndash Схема АСУ процесами неметалевого і художнього лиття

а також нанесенням художніх покриттів

271 Аналізом літературних джерел і виробничих даних встановлено що ли-

варним виробництвом (на сьогоднішній день існують понад сотні принципово різних промислових способів лиття) надзвичайно важко керувати оскільки йо-го вхідні проміжні та вихідні характеристики відносяться до важковимірюва-них швидкозмінних багатовимірних широкодіапазонних важкодоступних ві-дкладених і прихованих Все це створює проблеми МЗ ЛВ оскільки існуючі методи і засоби які призначені для цього відрізняються

bull за методами одержання первинної вимірювальної інформації запізню-ванням (великі виливки остигають в формі тривалий час) руйнівним впливом на процеси (форму виливок доводиться розрізати) побічністю (наприклад ви-мірювання температури поверхні оцінюється laquoна окоraquo за швидкістю перемі-щення по ній крапель рідини) небезпекою для життя (високі температури ви-бухонебезпечність високочастотні магнітні поля тощо)

bull за видом надання первинної вимірювальної інформації багатомірністю (великий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного вимірю-вання) нестабільністю (наприклад від виливка до виливка)

bull за методами обробки вимірювальної інформації домінуванням експерт-них оцінок (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікації за еталонами і laquoруч-ногоraquo підрахунку

bull за метрологічними характеристиками результатів вимірювань відсут-ність on-line доступу низька точність низька чутливість низька надійність ре-зультату вимірювання (вплив на результат різного роду статистичних викидів)

2 Виконана класифікація МЗ ЛВ за напрямками вхідні характеристики ndash що вимірювати навіщо вимірювати та вихідні ndash як і чим вимірювати Це дозво-лило для розвrsquoязання науково-технічної проблеми створення та імплементації ефективного МЗ системи управління ЛВ запропонувати метод інтелектуальної обробки вхідних характеристик за допомогою нейронної мережі Кохонена яка підбирає до кожного набору останніх (коду ТВ) можливі методи і засоби вимі-рювання Якщо такі є в базі даних системи їх треба придбати і застосувати якщо є тільки метод вимірювання необхідно розробити спроектувати і вигото-вити засіб що реалізує цей метод якщо й метод не існує ndash необхідна наукова робота по його створенню У будь-якому випадку необхідно виконати імпле-ментацію методів і засобів під конкретні умови технологічних процесів лиття

3 Для реалізації цього методу створена автоматизована людино-машинна система вибору МЗ ЛВ laquoFOUNDMEASraquo (laquofoundry measurementsraquo ndash ливарні ви-мірювання) та її підсистеми laquoMETALMEASraquo для області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo для області якості продукції ЛВ та laquoENVIRMEASraquo для області сфери зовнішнього впливу ЛВ що містить підсистеми вибору такого забезпечення отримання вимірювальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ вибору методу згортки таких відображень до ре-зультату вимірювання а також оцінки якості і конкурентоспроможності новос-творюваних метрологічних систем

4 Для обrsquoєктів ЛВ з метою отримання первинної метрологічної інформації (просторово-часового відображення) від laquoточок вимірюваньraquo прийнятих в робо-ті запропоновані та імплементовані фізичні методи (ємнісний індукційний та

28рентгенографічний) термічні (термопари спектроскопи laquoпряміraquo та інфрачер-воні термометри) гідравлічні (прилади для вимірювання герметичності просо-чування) біологічні (життєздатність флори і фауни) методи отримання зобра-жень та відеорядів (фото- та кінозйомка томографія теплобачення) а також ін-телектуальні методи інтегруючих датчиків і латентних інформаційних інrsquoєкцій

5 Для обrsquoєктів ЛВ з метою згортки первинної метрологічної інформації до результату вимірювання запропоновано згортка за допомогою розрахунку роз-мірностей відображення (топологічної розмірності Мінковського розмірності Хаусдорфа-Безиковича фрактальної розмірності інформаційної розмірності кореляційної розмірності) а також згортка за допомогою стискаючих відобра-жень і згортка в результат еліптичного та параболічного перетворень що до-зволило зводити великий обсяг первинної вимірювальної інформації до одного числа

6 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття мідного неперервного виливка із безкисневої катодної міді лиття в виливниці мідних анодів і лиття під тиском біметалевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірювання тем-ператури поверхні мідної катанки в русі вимірювання мікроструктури безкис-невої міді шляхом еліптичного перетворення її цифрового зображення вимірю-вання електрогальванічних якостей мідних анодів шляхом попиксельної оцінки відповідності кольору фотографії анода еталону який налаштовується за ре-зультатами спектрального аналізу металу виливка вимірювання нерівномірнос-тей у розподілі температури поверхні сталевих вставок перед заливкою алюмі-нієм за допомогою тепловізора а також вимірювання незварюваємості елемен-тів біметалу за допомогою компrsquoютерної обробки фотографій мікрошліфів в зоні зварювання сталі і алюмінію

7 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття в землю герметичних чавунних виливків лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми і лиття в землю ве-ликих сталевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірюван-ня герметичності сірого чавуну шляхом параболічного перетворення відеозйо-мки з місця протікання для експрес-вимірювання та еліптичного перетворення зображення мікрошліфа сірого чавуну для універсального вимірювання запро-понована і сертифікована на підприємстві (одеський завод laquoЦентролитraquo) нова одиниця вимірювання герметичності laquoегraquo Розроблено методи та засоби МЗ ви-мірювання за допомогою запропонованого в роботі інтегрального датчика теп-лової енергії яка поглинається піщано-смоляною формою при її виготовленні а також неруйнівного вимірювання щільності піщаної форми в процесі її вигото-влення за допомогою ємнісного датчика

8 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoENVIRMEASraquo при управлінні технологічними процесами неметалевого і художнього лиття та на-несення художніх покриттів а також при управлінні екологічним станом на-вколишнього середовища технологічними методами Розроблено методи та за-соби МЗ інтелектуального вимірювання параметрів виливків в умовах неповних та (або) нечітких даних а також вимірювання laquoзовнішніхraquo для ЛВ параметрів

29кількості шкідливих речовин повrsquoязаних з технологією лиття в повітрі водой-мах та ґрунті параметрів відновлення навколишнього середовища тощо

9 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного виливка В результаті випробувань встановлено що підсистема laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномір-ність показника якості мідного виливка в межах 16 стренг приблизно на 25

10 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo В результаті випробувань встановлено що використання під-системи laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чистоти міді на рівні не більше ніж 0001 за кожною домішкою

11 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бі-металевих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на згортках фотографій мак-рошліфів зони стику різних металів Встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo в реальному виробництві дало можливість знизити дефек-ти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

12 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в піщані форми В результаті випро-бувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

13 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболо-нкові форми В результаті випробувань встановлено що застосування підсисте-ми laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоспроможність продукції

14 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ в області оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків В результаті виробничих випробувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість де-фектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

15 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролітraquo були проведені випробування підсистеми МЗ в галузі екології ЛВ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою В результаті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прис-корити рекультивацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

16Діапазон вимірювань пропонованого методу становить від 0 до 100 laquoби-

тоїraquo поверхні Діапазон показань пропонованого методу становить 0 ndash 1 за шкалою якості

поверхні анода Похибка методу Запропонований метод вимірювання відноситься до не-

прямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта ви-мірювань до його результатів Це призводить до можливого накопичення похи-бки вимірювання на кожному етапі перетворень Встановлено що сумарна мак-симально можлива похибка цілком допустима в машинобудуванні виробництві Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання дефектів повер-хні мідного аноду для прототипу і пропонованого методу наведено в табл 1

Таблиця 1 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобів вимірювання дефектів поверхні мідного литого аноду Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонуємий метод поріг чутливості 710 plusmn пікс 1 пікс діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 до IJ пікс 0 до IJ пікс

похибка plusmn 10 plusmn 35 Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям мідних анодів на металургій-

ному підприємстві laquoПанком-Юнraquo із позитивним техніко-економічним ефектом 33 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття

під тиском біметалевих виливків Структурна схема АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків наведена на рис 8

Технологічний процес лиття біметалевого

виливка (до заливки алюмінію)

Температура заливки

Розрахунок управляючого

впливу

Фотографіямакрошліфа Режим

нагріву вставки

Температура поверхні вставки

Технологічний процес лиття

(заливка и охолодження біметалевого виливка)

Рисунок 8 ndash Структурна схема АСУ технологічним процесом

лиття під тиском біметалевих виливків

На вході засобів вимірювань в пропонованому методі знаходиться склад-ний електромагнітний потік випромінюваний від поверхні тіла що нагріваєть-ся і описуваний великою кількістю змінних На виході методу ndash єдине число За допомогою нейронної мережі Кохонена а також із врахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань поставлено завдання розробки МЗ для АСУ технологічним процесом лиття під тиском біметалевих виливків

17ndash МЗ для вимірювання параметрів термічного стану (інтегральної темпера-

тури поверхні) сталевої вставки перед заливанням її алюмінієм ndash МЗ для оцінки зварюваності біметалевої виливка у місці зrsquoєднання сталі і

алюмінію Вимірювання температури поверхні сталевих вставок за допомогою теп-

ловізора Для первинної обробки інфрачервоного випромінювання не підходять звичайні відеокамери тому у даному випадку необхідний тепловізор В резуль-таті виходить кольорове цифрове зображення підігрітої вставки приклад якого наведено на рис 9

Рисунок 9 ndash Зображення підігрітої вставки отримане за допомогою тепловізора

Мінімальна вимірювана зміна інтенсивності випромінювання Експериме-нтально встановлено що метод розпізнає різні випромінювання що відрізня-ються середньою температурою відповідного пікселя в 001 К

Мінімальний вимірюваний поріг зрушення теплової картини без зміни ін-тенсивності Експериментально встановлено що метод розпізнає різні випро-мінювання що відрізняються в просторі на 1 піксель на матриці тепловізора що відповідає 007 К

Запропонований метод відноситься до непрямих з великою кількістю пере-творень вимірюваної величини від обrsquoєкта вимірювань до його результатів Це призводить до накопичення похибки на кожному етапі перетворень Але сума-рна максимально можлива помилка допустима (до 10 ) в цій сфері ливарного виробництва

Порівняння метрологічних характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для прототипу і запропонованого методу наведено в табл 2

Таблиця 2 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки

Характеристика Прототип (вимірювання температури в одній точці)

Пропонований метод (вимірювання інтегральної

температури) чутливість 10 plusmn 1 degС 1 plusmn 05 degС

поріг чутливості ndash по температурі 5 degС 11 degС ndash по часу 15 с 05 с діапазон показань 50 ndash 500 degС 50 ndash 500 degС

діапазон вимірювань 50 ndash 200 degС 50 ndash 200 degС

похибка plusmn 20 plusmn 8

18У пропонованому методі первинна метрологічна інформація одержувана

від тепловізора у вигляді плоского зображення піддається еліптичному перет-воренню яке зводить значення інтенсивностей кожного пікселя зображення до одного числа такий результат дозволяє оцінити рівномірність нагрівання пове-рхні

Метрологічна оцінка незварюваності компонентів біметалевого виливка Якщо з якихось причин елементи біметалу не зварюються між собою на їх ме-жі на макрошліфі поперечного розрізу чітко спостерігаються щілиноподіб-ні чорні ділянки (рис 10)

Незварюваністьсталі та алюмінію

Алюміній

Сталь

α1

Зони незварювання

α2

а б

Рисунок 10 ndash Зони незварювання на макрошліфі розрізу біметалевого виливка (а) та схема до оцінки незварювання (б)

В існуючому способі оцінку незварюваності проводили візуально за

субrsquoєктивною оцінкою довжині щілиноподібних чорних ділянок Така оцінка не відрізняється ані точністю ані чутливістю і погано вбудовується в АСУ литтям біметалевих виливків Натомість із зображення такого шліфа ступінь незварю-ваності може бути виміряна кількісно Для цього пропонується метод згідно з яким круглий слід поверхні дотику після оцифровки і обробки в циліндричних координатах перетворюється на набір кутів α1 α2 α3 на кожен з яких спира-ється відповідна пошкоджена ділянка (рис 10) В подальшому ступінь незва-рюваності Ѕн розраховується за формулою

1 2н

2

S α + α +=

π (1)

Мінімальна вимірювана зміна незварюваності Експериментально встанов-лено що метод розпізнає різні сумарні кути незварюваності що відрізняються різницею в 002 рад

Точність засобу вимірювань Запропонований метод вимірювання відно-ситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта до його результатів Сумарна максимально можлива помилка (до 10 ) цілком допустима в цій сфері ливарного виробництва Порівняння метрологіч-них характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для про-тотипу і запропонованого методу наведено в табл 3

19Таблиця 3 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонований метод

чутливість 1 plusmn 009 1 plusmn 003 поріг чутливості 03 ndash 05 рад 001 ndash 003 рад діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 ndash 1 0 ndash 1 похибка plusmn 8 plusmn 06

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям біметалевих виливків в ДП

laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo із позитивним тех-ніко-економічним ефектом

У четвертому розділі представлена підсистема МЗ laquoCASTMEASraquo в обла-сті управління ливарною формою

41 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття в землю чавунних виливків На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад лігатури та її кількість а також інтенсивність пові-тряного охолодження форми після заливки а на виході ndash герметичність вилив-ків та їхня мікроструктура

Відповідна цьому струк-турна схема АСУ технологі-чним процесом лиття чавун-них виливків наведена на рис 11

В результаті аналізу тех-нологічного процесу сфор-мульована задача розробки нового МЗ для АСУ техноло-гічним процесом лиття в пі-щані форми чавунних вилив-ків з підвищеною герме-тичністю

ndash МЗ для вимірювання герметичності металу виливка ndash МЗ для оцінки мікроструктури чавуну виливка яка підходить для вбудо-

ви в АСУ (див вище) МЗ для вимірювання герметичності металу виливка Герметичність ndash це

опір матеріалу проникненню В даний час існує декілька методик по визначен-ню герметичності чавунів В одній з них крізь чавунну пластину у вакуумний простір пропускають водень вимірюючи при цьому зміну тиску Недоліком цього методу є те що форма зразка є двоякоувігнутим диском під впливом ви-сокого тиску в робочій частині зразка виникають напруження стискування які різко спотворюють реальну герметичність чавуну Інша методика дослідження герметичності сірого чавуну заснована на продавлюванні крізь зразок рідини В якості рідини для випробувань використовують керосин

Основним недоліком цих методів є те що навіть сам факт появлення течі в

Технологічний процес лиття

чавунних виливків у піщану форму

Склад та кількість лігатури

Розрахунок управлінь-ських дій

Герметичність виливка

Інтенсивність обдування форми

Фотографія мікрошліфа

Рисунок 11 ndash Структурна схема АСУ

технологічним процесом лиття чавунних виливків в піщані форми

20ньому визначається візуально Якщо необхідно провести вимірювання то про яку точності може йти мова якщо кількість рідини що просочилася визнача-ється за допомогою гігроскопічного тампона який зважується до і після проти-рання контрольної поверхні Однак і це ndash не основний недолік Мова йде про вимірювання часу У небезпечних і особливо відповідальних випадках напри-клад просочування радіоактивних рідин саме час вимірювання може зіграти фатальну роль в управлінні системою в цілому а в цьому методі-прототипі він вочевидь високий

У пропонованому методі вимірювання ці недоліки усунені Метод фактич-но являє собою два різних варіанти які обrsquoєднує єдина нова одиниця герметич-ності laquoегraquo (Стандарт підприємства laquoОдеський ливарний завод laquoЦентролітraquo СТ ОЛЗ 030369 ndash 1997) Фізичний сенс laquoегraquo заснований на законі просочуван-ня Дарсі У кожному з двох варіантів методу одиниця герметичності ег вимірю-ється і розраховується по-різному

Перший варіант експрес-метод вимірювання герметичності У ньому на відміну від методу-прототипу поява перших ознак течі вловлюється не візуа-льно а цифровим приладом (відеокамерою) далі вимірювальний сигнал надхо-дить у компrsquoютер на параболічне перетворення яке як відомо змінює колір кожного пікселя зображення з чорного на білий якщо в місці зображення від-повідному цьому пікселю за спостережуваний проміжок часу відбулося хоча б найменша зміна яскравості (наприклад в результаті появи просочування рідини крізь метал) Деяке ускладнення засобів вимірювання (відеокамера компrsquoютер) порівняно з прототипом з лишком компенсується при використанні методу у відповідальних випадках

Оскільки у випадку вимірювання герметичності методом протікання вели-ке значення має не тільки точність такого виміру але і час який витрачається на нього провели дослідження впливу порогу чутливості методу встановлено-го користувачем на час визначення наявності течі Збільшення порогу чутливо призводить до монотонного зростання часу виявлення течі причому з деякого значення порогу візуальне виявлення виявляється більш швидким ніж за допо-могою методу що встановлює природну межу порога

Таким чином у першому варіанті нового методу вимірювальний сигнал ndash відеопотік від поверхні зразка обробка сигналу ndash параболічне перетворення ві-деопотоку в параметр W формула для визначення герметичності GІ

IP tGWω

=η

[ег] (2)

де Р ndash тиск просочування МПа ω ndash площа просочування м2 W ndash кількість ріди-ни мndash6 t ndash час с η ndash динамічна вrsquoязкість Пас

З виразу (2) випливає що герметичність ndash такий опір матеріалу проникнен-ню рідини що має вrsquoязкість η і знаходиться під тиском Р при якому за час t че-рез майданчик ω проникає W мілілітрів рідини

Один ег ndash це така герметичність при якій за 1 с крізь площу в 1 м2 про-сочується 1 м3 рідини що знаходиться під надлишковим тиском який дорі-внює 1 Па при вrsquoязкості 1 Пас

21Питому герметичність визначали як відношення герметичності GІ до квад-

рату товщини зразка δ Діапазон вимірювань для визначення факту протікання від 0 (протікання

немає) до 1 (протікання є) для вимірювання герметичності виливка від 0 до 100 eг

Похибка методу Метод вимірювання відноситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини Розрахункова сумарна мак-симально можлива похибка (до 5 ) цілком припустима у технічних вимірюван-нях Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання герметично-сти для кращого з відомих і запропонованого експрес-методу наведене в табл 4

Таблиця 4 ndash Порівняльні метрологічні характеристики методів вимірювання герметичності

Характеристика Прототип Пропонований метод

Факт протікання Герметичність Факт

протікання Герметичність

чутливість ndash 5 plusmn 1 г ndash 1 plusmn 001 eг діапазон

вимірювання 0 ndash 1 0 ndash 20 г 0 ndash 1 от 0 до 100 eг

похибка plusmn 114 plusmn 91 plusmn 25 plusmn 25 Другий варіант універсальний метод вимірювання герметичності В цьо-

му варіанті вимірювальний сигнал ndash зображення мікрошліфа зразка обробка вимірювального сигналу ndash еліптичне перетворення зображення формула для визначення герметичності GІІ

II р звгр

8G K K Ll amπ

= [ег] (3)

где Kр ndash розмірний коефіцієнт Kзв ndash коефіцієнт звивистості включень a lгр m ndash параметри які отримуються в результаті елиптичного перетворення зображен-ня мікрошліфа

Цей варіант методу є універсальним оскільки для його реалізації не потрі-бне спеціальне обладнання для laquoпродавлюванняraquo зразків Він незамінний в тих випадках коли постійний моніторинг мікроструктури сірого чавуну виливків є найважливішою умовою забезпечення мінімально допустимої герметичності останніх

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям чавунних виливків у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

42 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми Розглянута в цьому розділі АСУ відноситься до комбінованих оскільки в переліку враховуваних параметрів є не тільки технологічні але й організаційні Аналізом технологічної схеми встано-влено що на вході АСУ ndash склад піщано-смоляної формувальної суміші темпе-ратура формоутворюючої оснастки а також стан обслуговуючого персоналу а на виході ndash газопроникність інтегруючого датчика який встановлюється у фо-

22рму та інтелектуального да-тчика вбудованого в орга-нізаційну систему

Відповідна до цього структурна схема АСУ тех-нологічним процесом лиття в оболонкові форми вилив-ків з алюмінієвих сплавів наведена на рис 12 На схемі передбачені дві під-системи виробнича яка управляє параметрами тех-нології і організаційна ndash керуюча персоналом цеху В якості laquoточок вимірю-ваньraquo визначено газопрони-кність інтегруючого датчи-ка стан персоналу і фотог-рафія поверхні виливка

За допомогою нейрон-ної мережі Кохонена а та-кож з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розробили завдання створення МЗ АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в обо-лонкові форми

ndash МЗ для вимірювання інтегральної дії на стан оболонкової форми темпе-ратури та часу

ndash МЗ для оцінки організаційного стану персоналу ливарного цеху ndash МЗ для оцінки якості виливків по зовнішньому вигляду їх поверхні Метод вимірювання кількості поглиненого тепла за допомогою інтегру-

ючих датчиків При аналізі процесів що відбуваються в системі laquoвиливок ndash формаraquo час є найважливішим фактором Наприклад мало нагріти деякий обrsquoєкт до температури фізичного або хімічного перетворення необхідно при цій температурі витримати цей обrsquoєкт для завершення перетворення Це озна-чає що мало мати інформацію про максимальному температуру якої досягав обrsquoєкт необхідно також знати скільки часу тривав такий стан тобто вміти ви-мірювати деяку інтегральну характеристику температури у часі тобто фактич-но вимірювати енергію отриману обrsquoєктом в процесі нагрівання

Прототипу такого методу вимірювання в МЗ ЛВ не існує У роботі запро-поновано новий інтегральний метод вимірювання такої енергії Це дало змогу запропонувати засоби вимірювання у вигляді інтегральних датчиків минулого термічного стану перетворення чутливих елементів яких дозволяє після заве-ршення процесу судити про термічні умови в яких перебував елемент Завдяки цьому проміжні показники (температура форми і час протягом якого вона впливала) виводяться до списку вихідних показників що в свою чергу дозво-ляє відмовитися від важкої ідеї що вимірювати в формі в процесі охолодження

Виробничапідсистема

Організаційнапідсистема

Стан обслуговую-

чого персоналу

Від інтегруючого датчика

Технологічний процес лиття алюмінієвих виливків

в оболонкові форми

Склад формувальної

суміші

Розрахунок управлін-ський дій

Від інтелектуального датчика

Температура оснастки

Фотографія поверхні виливка

Розрахунок управлін-ський дій

Рисунок 12 ndash Структурна схема комбінованої АСУ технологічним процесом лиття виливків з алюмінієвих сплавів в оболонкові форми

23відливка В якості чутливого елемента засобу вимірювання в роботі служив стовпчик піщано-смоляних сумішей або стовпчик порошку легкоплавкого скла Порошки знаходяться в спеціа-льному оснащенні ndash датчику що до-зволяє з одного боку нагрівати стовп-чик усередині досліджуваного обrsquoєкта а з іншого ndash прикладати до нього механічне зусилля (рис 13)

При надходженні тепла з боку поверхні А (рис 13) стовпчик порош-ку односторонньо нагрівається при цьому його фізико-хімічний стан змі-нюється не одночасно а по мірі про-грівання від металевого дна приладу

Відомо що при торцевому нагріванні і стисканні стовпа піщано-смоляних сумішей можливе утворення двох шарів різної щільності результат ланцюж-ка фізико-хімічних процесів вихідного стиснення laquoсухоїraquo суміші і laquoпластично-гоraquo стиснення суміші в якій звrsquoязуюче ndash новолачна смола ndash знаходиться в розмrsquoякшеному від нагрівання стані Подальший нагрів за рахунок поліконден-сації смоли фіксує ці стани чутливого елемента У підсумку газопроникність елемента Г служить деякою інтегральною функцією температури і часу нагрі-вання чутливого елемента

0

Г ( )к

f T dτ⎛ ⎞

= τ τ⎜ ⎟⎝ ⎠int (4)

де τ ndash час закінчення спостерігання с Т ndash температура в контрольній точці К Метрологічна оцінка (вимірювання) якості поверхневого шару По-

поверховий шар готових виливків оцінювали в балах за двома факторами ная-вності пригару та раковин за 5-бальною шкалою для кожного фактора

Розроблене МЗ впроваджено в ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут телевізійної технікиraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

43 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття крупних сталевих виливків

Як випливає з технологічної схеми процесу лиття великих сталевих вилив-ків на вході знаходиться склад формувальної суміші і температура заливання сталі а на виході ndash фотографія поверхні виливка що свідчить про наявність і кількість пригару Крім того на проміжному етапі при формоутворенні здійс-нюється вимірювання щільності форми яке виконується неруйнівним ємнісним методом Відповідна структурна схема АСУ технологічним процесом лиття сталевих виливків в піщані форми наведена на рис 14

В результаті аналізу технологічного процесу лиття великих сталевих вили-вків за допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розроблено завдання створення нового МЗ

Oslash20

60

А

2 1 3 4 5 6 Рисунок 13 ndash Схема датчика кількості

поглиненого піщаною ливарною формою тепла 1 ndash керамічний стакан 2 ndash металеве (мідне) дно 3 ndash стовпчик

порошку чутливого елемента 4 ndash пористий металокерамічний поршень 5 ndash пружина 6 ndash упор

24ndash МЗ для вимірю-

вання щільності піщаної ливарної форми

ndash МЗ для вимірю-вання зовнішнього ви-гляду виливка яке під-ходить для вбудови в АСУ

Ємнісний метод неруйнівного вимірю-вання щільності піщаної форми Систематичний моніторинг щільності ливарних форм в цілому або окремих її ділянок ускладнений через від-сутність ефективних методів такого контролю без руйнування форми Дійсно від співвідношення густин різних ділянок форми багато в чому залежить інтен-сивність процесів тепломасообміну у останньої а отже і якості виливків На жаль коли форма виготовлена неможливо без її руйнування виміряти щільність її фрагментів що різко обмежує можливості постійного моніторингу форм на ливарному конвеєрі

Метод запропонований в даній роботі полягає у безпосередньому вимі-рюванні електричної ємності конденсатора обкладки якого є складовою части-ною оснастки в якій форма отримана Такий підхід дозволяє забезпечити стабі-льні геометричні параметри конденсатора і високу точність вимірювань

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям сталевих виливків в ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПрогресraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

У пrsquoятому розділі представлена підсистема МЗ laquoENVIRMEASraquo в області управління сферою впливу ливарного виробництва

Під сферою впливу в роботі розуміли процеси які безпосередньо не вхо-дять в даний конкретний спосіб лиття (внутрішня сфера) але тим не менш суттєво впливають на якість життя людини (зовнішня сфера) Сюди можна від-нести проблеми екології ndash якості навколишнього середовища людини ергоно-міки ndash особливостей та можливостей функціонування людини в системах лю-дина річ середа естетики ndash різного роду творів мистецтва декоративних пок-риттів тощо (велика частка творів мистецтва виконана литтям) та ін

51 Метрологічне забезпечення АСУ сферою впливу ливарного вироб-ництва Екосистема відвалів ЛВ є самовідтворюваною але відновні процеси протікають в ній повільно Це пояснюється низькою біологічною активністю відпрацьованих формувальних і стрижневих сумішей Якщо цю властивість на-дати сумішам до вивезення у відвал ще на стадії виробничого циклу то процес відновлення їх у природі можна значно прискорити З цією метою у формува-льну суміш вводили насіння різних рослин При цьому насіння не тільки сприя-

Технологічний процес виготовлення крупних сталевих виливків

Щільність форми

Техноло-гічний процес виготов-лення піщаної форми

Температура заливання

Розрахунокуправля-ючих дій

Фотографія поверхні

Склад форм суміші

Зали-вання форми рідкою сталлю

Рисунок 14 ndash Структурна схема АСУ технологічним

процесом лиття крупних сталевих виливків

25ли формуванню біологічної активності сумішей але й виступали в ролі добав-ки що підвищує податливість ливарної форми Оскільки при цьому вдається також розвrsquoязувати завдання підвищення якості виливків маємо комбіновану область АСУ ЛВ і відповідне цьому МЗ

На вході системи комбінованої АСУ ndash склад формувальної суміші із біодо-бавками конструкція ливарної форми і температура заливки металу а на вихо-ді ndash фотографії поверхні виливка і відвалів ливарних цехів томограма ливарної форми а також біологічні властивості води і насіння які побували в ливарній формі (рис 15)

ЕКОЛОГІЯ ОТОЧУЮЧОГО СЕРЕДОВИЩА

Результат елиптичного перетворення

Концентрація небезпечних компонентів

Питома площа відтворених ділянок

Результат параболічного перетворення

Склад формувальної

суміші

Розрахунокуправля-ючіх дій

Аерофотозrsquoйом-ка відвалів

Температура заливання чувуну Томограма

форми

Схожість насінняпісля вибивки

Біоаналіз фільтр вод

Фото поверхнівиливка

ЛИВАРНИЙЦЕХ

браку по горячих тріщинах

Товщина робочого

шару форми

Рисунок 15 ndash Структурна схема комбінованої АСУ

Для визначення зон ливарної форми в яких насіння виживуть або вигорять

після заливання рідкого металу розглянули розподіл температури в перерізі сирої піщано-глинистої ливарної форми

За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань було поставлено та розвrsquoязано завдання розро-бки нового метрологічного забезпечення для комбінованої АСУ

ndash МЗ для вимірювання якості поверхні виливка з його фотографії ndash МЗ для вимірювання параметрів фільтраційних вод в зоні відвалів ЛВ ndash МЗ для лабораторного вимірювання схожості насіння у ґрунті після ви-

бивки ливарної форми ndash МЗ для аерофото та відео зйомки поверхонь ливарних відвалів та вимі-

рювання параметрами покриття їх сходами насіння ndash МЗ для вимірювання структури матеріалу форми з біодобавками Останню задачу вирішували шляхом розробки методів неруйнівного вимі-

рювання які включають компrsquoютерну томографію середовища і подальшу об-робку її результатів шляхом розрахунку хаусдорфовської розмірності тобто зведення томографічного зображення до одного числа

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ якістю чавунних виливків та екологією ЛВ у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

2652 Метрологічне забезпечення АСУ естетико-художньою сферою ли-

варного виробництва АСУ процесами неметалевого і художнього лиття а та-кож нанесенням художніх покриттів представлена схемою на рис 16

На вході системи автома-тизованого замкненого управ-ління ndash склади матеріалів що використовуються і параметри технологічних процесів а на виході ndash фотографії поверхонь виливків а також механічні властивості виливків і покрит-тів Особливістю вихідних па-раметрів у цьому випадку є їх laquoнечіткістьraquo неможливість ви-мірювання з заданою точністю з-за неповторюваності худож-ніх виливків їх невідтворюва-ності від виливка до виливка

Це робить метрологічний інформаційний канал в АСУ розмитим стохастичним що вимагає для вирішення основної задачі МЗ ndash поставки в замкнений контур управління даних про поточні значення тих або інших вихідних параметрів ndash інтелектуальних методів обробки неповної і нечіткої інформації Для підтримки МЗ АСУ такими системами в роботі використовували інтелектуальні методи генетичні алгоритми та нейронні мережі

Генетичні алгоритми вирішували завдання прогнозування та оптимізації систем на основі нечітких результатів вимірювань технічної діагностики та компенсації латентних порушень в роботі складних систем багатоцільової оп-тимізації методом комплексного генетичного алгоритму та еволюційної оптимі-зації слабкозвrsquoязаних технічних систем Нейронні мережі призначалися для вбудовування в засоби вимірюваненя для АСУ технологічними процесами лит-тя і після відповідного навчання laquoзаймалисяraquo розпізнаванням прихованих за художньою оболонкою технічних образів необхідних для ефективного пошуку управлінських рішень в області ливарної технології

ВИСНОВКИ

Дисертація містить нові науково обґрунтовані результати проведених здо-

бувачем досліджень які розвrsquoязують наукову проблему розробки та удоскона-лення теоретичних основ і нових універсальних підходів до вибору систем та імплементації МЗ управління складними важкодоступними ливарними систе-мами з важковимірюваними параметрами дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірювань підвищувати якість продукції ЛВ

Художнє

та неметалеве лиття нанесення

покриттів

Матеріали

Розрахунок управляючих дій за

допомогою інтелектуальних інформаційних технологій

Мікрофото поверхні

Параметритехнології Механічні

властивості

Фотографія виливка

Рисунок 16 ndash Схема АСУ процесами неметалевого і художнього лиття

а також нанесенням художніх покриттів

271 Аналізом літературних джерел і виробничих даних встановлено що ли-

варним виробництвом (на сьогоднішній день існують понад сотні принципово різних промислових способів лиття) надзвичайно важко керувати оскільки йо-го вхідні проміжні та вихідні характеристики відносяться до важковимірюва-них швидкозмінних багатовимірних широкодіапазонних важкодоступних ві-дкладених і прихованих Все це створює проблеми МЗ ЛВ оскільки існуючі методи і засоби які призначені для цього відрізняються

bull за методами одержання первинної вимірювальної інформації запізню-ванням (великі виливки остигають в формі тривалий час) руйнівним впливом на процеси (форму виливок доводиться розрізати) побічністю (наприклад ви-мірювання температури поверхні оцінюється laquoна окоraquo за швидкістю перемі-щення по ній крапель рідини) небезпекою для життя (високі температури ви-бухонебезпечність високочастотні магнітні поля тощо)

bull за видом надання первинної вимірювальної інформації багатомірністю (великий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного вимірю-вання) нестабільністю (наприклад від виливка до виливка)

bull за методами обробки вимірювальної інформації домінуванням експерт-них оцінок (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікації за еталонами і laquoруч-ногоraquo підрахунку

bull за метрологічними характеристиками результатів вимірювань відсут-ність on-line доступу низька точність низька чутливість низька надійність ре-зультату вимірювання (вплив на результат різного роду статистичних викидів)

2 Виконана класифікація МЗ ЛВ за напрямками вхідні характеристики ndash що вимірювати навіщо вимірювати та вихідні ndash як і чим вимірювати Це дозво-лило для розвrsquoязання науково-технічної проблеми створення та імплементації ефективного МЗ системи управління ЛВ запропонувати метод інтелектуальної обробки вхідних характеристик за допомогою нейронної мережі Кохонена яка підбирає до кожного набору останніх (коду ТВ) можливі методи і засоби вимі-рювання Якщо такі є в базі даних системи їх треба придбати і застосувати якщо є тільки метод вимірювання необхідно розробити спроектувати і вигото-вити засіб що реалізує цей метод якщо й метод не існує ndash необхідна наукова робота по його створенню У будь-якому випадку необхідно виконати імпле-ментацію методів і засобів під конкретні умови технологічних процесів лиття

3 Для реалізації цього методу створена автоматизована людино-машинна система вибору МЗ ЛВ laquoFOUNDMEASraquo (laquofoundry measurementsraquo ndash ливарні ви-мірювання) та її підсистеми laquoMETALMEASraquo для області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo для області якості продукції ЛВ та laquoENVIRMEASraquo для області сфери зовнішнього впливу ЛВ що містить підсистеми вибору такого забезпечення отримання вимірювальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ вибору методу згортки таких відображень до ре-зультату вимірювання а також оцінки якості і конкурентоспроможності новос-творюваних метрологічних систем

4 Для обrsquoєктів ЛВ з метою отримання первинної метрологічної інформації (просторово-часового відображення) від laquoточок вимірюваньraquo прийнятих в робо-ті запропоновані та імплементовані фізичні методи (ємнісний індукційний та

28рентгенографічний) термічні (термопари спектроскопи laquoпряміraquo та інфрачер-воні термометри) гідравлічні (прилади для вимірювання герметичності просо-чування) біологічні (життєздатність флори і фауни) методи отримання зобра-жень та відеорядів (фото- та кінозйомка томографія теплобачення) а також ін-телектуальні методи інтегруючих датчиків і латентних інформаційних інrsquoєкцій

5 Для обrsquoєктів ЛВ з метою згортки первинної метрологічної інформації до результату вимірювання запропоновано згортка за допомогою розрахунку роз-мірностей відображення (топологічної розмірності Мінковського розмірності Хаусдорфа-Безиковича фрактальної розмірності інформаційної розмірності кореляційної розмірності) а також згортка за допомогою стискаючих відобра-жень і згортка в результат еліптичного та параболічного перетворень що до-зволило зводити великий обсяг первинної вимірювальної інформації до одного числа

6 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття мідного неперервного виливка із безкисневої катодної міді лиття в виливниці мідних анодів і лиття під тиском біметалевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірювання тем-ператури поверхні мідної катанки в русі вимірювання мікроструктури безкис-невої міді шляхом еліптичного перетворення її цифрового зображення вимірю-вання електрогальванічних якостей мідних анодів шляхом попиксельної оцінки відповідності кольору фотографії анода еталону який налаштовується за ре-зультатами спектрального аналізу металу виливка вимірювання нерівномірнос-тей у розподілі температури поверхні сталевих вставок перед заливкою алюмі-нієм за допомогою тепловізора а також вимірювання незварюваємості елемен-тів біметалу за допомогою компrsquoютерної обробки фотографій мікрошліфів в зоні зварювання сталі і алюмінію

7 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття в землю герметичних чавунних виливків лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми і лиття в землю ве-ликих сталевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірюван-ня герметичності сірого чавуну шляхом параболічного перетворення відеозйо-мки з місця протікання для експрес-вимірювання та еліптичного перетворення зображення мікрошліфа сірого чавуну для універсального вимірювання запро-понована і сертифікована на підприємстві (одеський завод laquoЦентролитraquo) нова одиниця вимірювання герметичності laquoегraquo Розроблено методи та засоби МЗ ви-мірювання за допомогою запропонованого в роботі інтегрального датчика теп-лової енергії яка поглинається піщано-смоляною формою при її виготовленні а також неруйнівного вимірювання щільності піщаної форми в процесі її вигото-влення за допомогою ємнісного датчика

8 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoENVIRMEASraquo при управлінні технологічними процесами неметалевого і художнього лиття та на-несення художніх покриттів а також при управлінні екологічним станом на-вколишнього середовища технологічними методами Розроблено методи та за-соби МЗ інтелектуального вимірювання параметрів виливків в умовах неповних та (або) нечітких даних а також вимірювання laquoзовнішніхraquo для ЛВ параметрів

29кількості шкідливих речовин повrsquoязаних з технологією лиття в повітрі водой-мах та ґрунті параметрів відновлення навколишнього середовища тощо

9 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного виливка В результаті випробувань встановлено що підсистема laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномір-ність показника якості мідного виливка в межах 16 стренг приблизно на 25

10 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo В результаті випробувань встановлено що використання під-системи laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чистоти міді на рівні не більше ніж 0001 за кожною домішкою

11 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бі-металевих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на згортках фотографій мак-рошліфів зони стику різних металів Встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo в реальному виробництві дало можливість знизити дефек-ти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

12 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в піщані форми В результаті випро-бувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

13 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболо-нкові форми В результаті випробувань встановлено що застосування підсисте-ми laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоспроможність продукції

14 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ в області оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків В результаті виробничих випробувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість де-фектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

15 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролітraquo були проведені випробування підсистеми МЗ в галузі екології ЛВ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою В результаті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прис-корити рекультивацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

17ndash МЗ для вимірювання параметрів термічного стану (інтегральної темпера-

тури поверхні) сталевої вставки перед заливанням її алюмінієм ndash МЗ для оцінки зварюваності біметалевої виливка у місці зrsquoєднання сталі і

алюмінію Вимірювання температури поверхні сталевих вставок за допомогою теп-

ловізора Для первинної обробки інфрачервоного випромінювання не підходять звичайні відеокамери тому у даному випадку необхідний тепловізор В резуль-таті виходить кольорове цифрове зображення підігрітої вставки приклад якого наведено на рис 9

Рисунок 9 ndash Зображення підігрітої вставки отримане за допомогою тепловізора

Мінімальна вимірювана зміна інтенсивності випромінювання Експериме-нтально встановлено що метод розпізнає різні випромінювання що відрізня-ються середньою температурою відповідного пікселя в 001 К

Мінімальний вимірюваний поріг зрушення теплової картини без зміни ін-тенсивності Експериментально встановлено що метод розпізнає різні випро-мінювання що відрізняються в просторі на 1 піксель на матриці тепловізора що відповідає 007 К

Запропонований метод відноситься до непрямих з великою кількістю пере-творень вимірюваної величини від обrsquoєкта вимірювань до його результатів Це призводить до накопичення похибки на кожному етапі перетворень Але сума-рна максимально можлива помилка допустима (до 10 ) в цій сфері ливарного виробництва

Порівняння метрологічних характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для прототипу і запропонованого методу наведено в табл 2

Таблиця 2 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки

Характеристика Прототип (вимірювання температури в одній точці)

Пропонований метод (вимірювання інтегральної

температури) чутливість 10 plusmn 1 degС 1 plusmn 05 degС

поріг чутливості ndash по температурі 5 degС 11 degС ndash по часу 15 с 05 с діапазон показань 50 ndash 500 degС 50 ndash 500 degС

діапазон вимірювань 50 ndash 200 degС 50 ndash 200 degС

похибка plusmn 20 plusmn 8

18У пропонованому методі первинна метрологічна інформація одержувана

від тепловізора у вигляді плоского зображення піддається еліптичному перет-воренню яке зводить значення інтенсивностей кожного пікселя зображення до одного числа такий результат дозволяє оцінити рівномірність нагрівання пове-рхні

Метрологічна оцінка незварюваності компонентів біметалевого виливка Якщо з якихось причин елементи біметалу не зварюються між собою на їх ме-жі на макрошліфі поперечного розрізу чітко спостерігаються щілиноподіб-ні чорні ділянки (рис 10)

Незварюваністьсталі та алюмінію

Алюміній

Сталь

α1

Зони незварювання

α2

а б

Рисунок 10 ndash Зони незварювання на макрошліфі розрізу біметалевого виливка (а) та схема до оцінки незварювання (б)

В існуючому способі оцінку незварюваності проводили візуально за

субrsquoєктивною оцінкою довжині щілиноподібних чорних ділянок Така оцінка не відрізняється ані точністю ані чутливістю і погано вбудовується в АСУ литтям біметалевих виливків Натомість із зображення такого шліфа ступінь незварю-ваності може бути виміряна кількісно Для цього пропонується метод згідно з яким круглий слід поверхні дотику після оцифровки і обробки в циліндричних координатах перетворюється на набір кутів α1 α2 α3 на кожен з яких спира-ється відповідна пошкоджена ділянка (рис 10) В подальшому ступінь незва-рюваності Ѕн розраховується за формулою

1 2н

2

S α + α +=

π (1)

Мінімальна вимірювана зміна незварюваності Експериментально встанов-лено що метод розпізнає різні сумарні кути незварюваності що відрізняються різницею в 002 рад

Точність засобу вимірювань Запропонований метод вимірювання відно-ситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта до його результатів Сумарна максимально можлива помилка (до 10 ) цілком допустима в цій сфері ливарного виробництва Порівняння метрологіч-них характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для про-тотипу і запропонованого методу наведено в табл 3

19Таблиця 3 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонований метод

чутливість 1 plusmn 009 1 plusmn 003 поріг чутливості 03 ndash 05 рад 001 ndash 003 рад діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 ndash 1 0 ndash 1 похибка plusmn 8 plusmn 06

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям біметалевих виливків в ДП

laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo із позитивним тех-ніко-економічним ефектом

У четвертому розділі представлена підсистема МЗ laquoCASTMEASraquo в обла-сті управління ливарною формою

41 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття в землю чавунних виливків На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад лігатури та її кількість а також інтенсивність пові-тряного охолодження форми після заливки а на виході ndash герметичність вилив-ків та їхня мікроструктура

Відповідна цьому струк-турна схема АСУ технологі-чним процесом лиття чавун-них виливків наведена на рис 11

В результаті аналізу тех-нологічного процесу сфор-мульована задача розробки нового МЗ для АСУ техноло-гічним процесом лиття в пі-щані форми чавунних вилив-ків з підвищеною герме-тичністю

ndash МЗ для вимірювання герметичності металу виливка ndash МЗ для оцінки мікроструктури чавуну виливка яка підходить для вбудо-

ви в АСУ (див вище) МЗ для вимірювання герметичності металу виливка Герметичність ndash це

опір матеріалу проникненню В даний час існує декілька методик по визначен-ню герметичності чавунів В одній з них крізь чавунну пластину у вакуумний простір пропускають водень вимірюючи при цьому зміну тиску Недоліком цього методу є те що форма зразка є двоякоувігнутим диском під впливом ви-сокого тиску в робочій частині зразка виникають напруження стискування які різко спотворюють реальну герметичність чавуну Інша методика дослідження герметичності сірого чавуну заснована на продавлюванні крізь зразок рідини В якості рідини для випробувань використовують керосин

Основним недоліком цих методів є те що навіть сам факт появлення течі в

Технологічний процес лиття

чавунних виливків у піщану форму

Склад та кількість лігатури

Розрахунок управлінь-ських дій

Герметичність виливка

Інтенсивність обдування форми

Фотографія мікрошліфа

Рисунок 11 ndash Структурна схема АСУ

технологічним процесом лиття чавунних виливків в піщані форми

20ньому визначається візуально Якщо необхідно провести вимірювання то про яку точності може йти мова якщо кількість рідини що просочилася визнача-ється за допомогою гігроскопічного тампона який зважується до і після проти-рання контрольної поверхні Однак і це ndash не основний недолік Мова йде про вимірювання часу У небезпечних і особливо відповідальних випадках напри-клад просочування радіоактивних рідин саме час вимірювання може зіграти фатальну роль в управлінні системою в цілому а в цьому методі-прототипі він вочевидь високий

У пропонованому методі вимірювання ці недоліки усунені Метод фактич-но являє собою два різних варіанти які обrsquoєднує єдина нова одиниця герметич-ності laquoегraquo (Стандарт підприємства laquoОдеський ливарний завод laquoЦентролітraquo СТ ОЛЗ 030369 ndash 1997) Фізичний сенс laquoегraquo заснований на законі просочуван-ня Дарсі У кожному з двох варіантів методу одиниця герметичності ег вимірю-ється і розраховується по-різному

Перший варіант експрес-метод вимірювання герметичності У ньому на відміну від методу-прототипу поява перших ознак течі вловлюється не візуа-льно а цифровим приладом (відеокамерою) далі вимірювальний сигнал надхо-дить у компrsquoютер на параболічне перетворення яке як відомо змінює колір кожного пікселя зображення з чорного на білий якщо в місці зображення від-повідному цьому пікселю за спостережуваний проміжок часу відбулося хоча б найменша зміна яскравості (наприклад в результаті появи просочування рідини крізь метал) Деяке ускладнення засобів вимірювання (відеокамера компrsquoютер) порівняно з прототипом з лишком компенсується при використанні методу у відповідальних випадках

Оскільки у випадку вимірювання герметичності методом протікання вели-ке значення має не тільки точність такого виміру але і час який витрачається на нього провели дослідження впливу порогу чутливості методу встановлено-го користувачем на час визначення наявності течі Збільшення порогу чутливо призводить до монотонного зростання часу виявлення течі причому з деякого значення порогу візуальне виявлення виявляється більш швидким ніж за допо-могою методу що встановлює природну межу порога

Таким чином у першому варіанті нового методу вимірювальний сигнал ndash відеопотік від поверхні зразка обробка сигналу ndash параболічне перетворення ві-деопотоку в параметр W формула для визначення герметичності GІ

IP tGWω

=η

[ег] (2)

де Р ndash тиск просочування МПа ω ndash площа просочування м2 W ndash кількість ріди-ни мndash6 t ndash час с η ndash динамічна вrsquoязкість Пас

З виразу (2) випливає що герметичність ndash такий опір матеріалу проникнен-ню рідини що має вrsquoязкість η і знаходиться під тиском Р при якому за час t че-рез майданчик ω проникає W мілілітрів рідини

Один ег ndash це така герметичність при якій за 1 с крізь площу в 1 м2 про-сочується 1 м3 рідини що знаходиться під надлишковим тиском який дорі-внює 1 Па при вrsquoязкості 1 Пас

21Питому герметичність визначали як відношення герметичності GІ до квад-

рату товщини зразка δ Діапазон вимірювань для визначення факту протікання від 0 (протікання

немає) до 1 (протікання є) для вимірювання герметичності виливка від 0 до 100 eг

Похибка методу Метод вимірювання відноситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини Розрахункова сумарна мак-симально можлива похибка (до 5 ) цілком припустима у технічних вимірюван-нях Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання герметично-сти для кращого з відомих і запропонованого експрес-методу наведене в табл 4

Таблиця 4 ndash Порівняльні метрологічні характеристики методів вимірювання герметичності

Характеристика Прототип Пропонований метод

Факт протікання Герметичність Факт

протікання Герметичність

чутливість ndash 5 plusmn 1 г ndash 1 plusmn 001 eг діапазон

вимірювання 0 ndash 1 0 ndash 20 г 0 ndash 1 от 0 до 100 eг

похибка plusmn 114 plusmn 91 plusmn 25 plusmn 25 Другий варіант універсальний метод вимірювання герметичності В цьо-

му варіанті вимірювальний сигнал ndash зображення мікрошліфа зразка обробка вимірювального сигналу ndash еліптичне перетворення зображення формула для визначення герметичності GІІ

II р звгр

8G K K Ll amπ

= [ег] (3)

где Kр ndash розмірний коефіцієнт Kзв ndash коефіцієнт звивистості включень a lгр m ndash параметри які отримуються в результаті елиптичного перетворення зображен-ня мікрошліфа

Цей варіант методу є універсальним оскільки для його реалізації не потрі-бне спеціальне обладнання для laquoпродавлюванняraquo зразків Він незамінний в тих випадках коли постійний моніторинг мікроструктури сірого чавуну виливків є найважливішою умовою забезпечення мінімально допустимої герметичності останніх

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям чавунних виливків у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

42 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми Розглянута в цьому розділі АСУ відноситься до комбінованих оскільки в переліку враховуваних параметрів є не тільки технологічні але й організаційні Аналізом технологічної схеми встано-влено що на вході АСУ ndash склад піщано-смоляної формувальної суміші темпе-ратура формоутворюючої оснастки а також стан обслуговуючого персоналу а на виході ndash газопроникність інтегруючого датчика який встановлюється у фо-

22рму та інтелектуального да-тчика вбудованого в орга-нізаційну систему

Відповідна до цього структурна схема АСУ тех-нологічним процесом лиття в оболонкові форми вилив-ків з алюмінієвих сплавів наведена на рис 12 На схемі передбачені дві під-системи виробнича яка управляє параметрами тех-нології і організаційна ndash керуюча персоналом цеху В якості laquoточок вимірю-ваньraquo визначено газопрони-кність інтегруючого датчи-ка стан персоналу і фотог-рафія поверхні виливка

За допомогою нейрон-ної мережі Кохонена а та-кож з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розробили завдання створення МЗ АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в обо-лонкові форми

ndash МЗ для вимірювання інтегральної дії на стан оболонкової форми темпе-ратури та часу

ndash МЗ для оцінки організаційного стану персоналу ливарного цеху ndash МЗ для оцінки якості виливків по зовнішньому вигляду їх поверхні Метод вимірювання кількості поглиненого тепла за допомогою інтегру-

ючих датчиків При аналізі процесів що відбуваються в системі laquoвиливок ndash формаraquo час є найважливішим фактором Наприклад мало нагріти деякий обrsquoєкт до температури фізичного або хімічного перетворення необхідно при цій температурі витримати цей обrsquoєкт для завершення перетворення Це озна-чає що мало мати інформацію про максимальному температуру якої досягав обrsquoєкт необхідно також знати скільки часу тривав такий стан тобто вміти ви-мірювати деяку інтегральну характеристику температури у часі тобто фактич-но вимірювати енергію отриману обrsquoєктом в процесі нагрівання

Прототипу такого методу вимірювання в МЗ ЛВ не існує У роботі запро-поновано новий інтегральний метод вимірювання такої енергії Це дало змогу запропонувати засоби вимірювання у вигляді інтегральних датчиків минулого термічного стану перетворення чутливих елементів яких дозволяє після заве-ршення процесу судити про термічні умови в яких перебував елемент Завдяки цьому проміжні показники (температура форми і час протягом якого вона впливала) виводяться до списку вихідних показників що в свою чергу дозво-ляє відмовитися від важкої ідеї що вимірювати в формі в процесі охолодження

Виробничапідсистема

Організаційнапідсистема

Стан обслуговую-

чого персоналу

Від інтегруючого датчика

Технологічний процес лиття алюмінієвих виливків

в оболонкові форми

Склад формувальної

суміші

Розрахунок управлін-ський дій

Від інтелектуального датчика

Температура оснастки

Фотографія поверхні виливка

Розрахунок управлін-ський дій

Рисунок 12 ndash Структурна схема комбінованої АСУ технологічним процесом лиття виливків з алюмінієвих сплавів в оболонкові форми

23відливка В якості чутливого елемента засобу вимірювання в роботі служив стовпчик піщано-смоляних сумішей або стовпчик порошку легкоплавкого скла Порошки знаходяться в спеціа-льному оснащенні ndash датчику що до-зволяє з одного боку нагрівати стовп-чик усередині досліджуваного обrsquoєкта а з іншого ndash прикладати до нього механічне зусилля (рис 13)

При надходженні тепла з боку поверхні А (рис 13) стовпчик порош-ку односторонньо нагрівається при цьому його фізико-хімічний стан змі-нюється не одночасно а по мірі про-грівання від металевого дна приладу

Відомо що при торцевому нагріванні і стисканні стовпа піщано-смоляних сумішей можливе утворення двох шарів різної щільності результат ланцюж-ка фізико-хімічних процесів вихідного стиснення laquoсухоїraquo суміші і laquoпластично-гоraquo стиснення суміші в якій звrsquoязуюче ndash новолачна смола ndash знаходиться в розмrsquoякшеному від нагрівання стані Подальший нагрів за рахунок поліконден-сації смоли фіксує ці стани чутливого елемента У підсумку газопроникність елемента Г служить деякою інтегральною функцією температури і часу нагрі-вання чутливого елемента

0

Г ( )к

f T dτ⎛ ⎞

= τ τ⎜ ⎟⎝ ⎠int (4)

де τ ndash час закінчення спостерігання с Т ndash температура в контрольній точці К Метрологічна оцінка (вимірювання) якості поверхневого шару По-

поверховий шар готових виливків оцінювали в балах за двома факторами ная-вності пригару та раковин за 5-бальною шкалою для кожного фактора

Розроблене МЗ впроваджено в ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут телевізійної технікиraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

43 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття крупних сталевих виливків

Як випливає з технологічної схеми процесу лиття великих сталевих вилив-ків на вході знаходиться склад формувальної суміші і температура заливання сталі а на виході ndash фотографія поверхні виливка що свідчить про наявність і кількість пригару Крім того на проміжному етапі при формоутворенні здійс-нюється вимірювання щільності форми яке виконується неруйнівним ємнісним методом Відповідна структурна схема АСУ технологічним процесом лиття сталевих виливків в піщані форми наведена на рис 14

В результаті аналізу технологічного процесу лиття великих сталевих вили-вків за допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розроблено завдання створення нового МЗ

Oslash20

60

А

2 1 3 4 5 6 Рисунок 13 ndash Схема датчика кількості

поглиненого піщаною ливарною формою тепла 1 ndash керамічний стакан 2 ndash металеве (мідне) дно 3 ndash стовпчик

порошку чутливого елемента 4 ndash пористий металокерамічний поршень 5 ndash пружина 6 ndash упор

24ndash МЗ для вимірю-

вання щільності піщаної ливарної форми

ndash МЗ для вимірю-вання зовнішнього ви-гляду виливка яке під-ходить для вбудови в АСУ

Ємнісний метод неруйнівного вимірю-вання щільності піщаної форми Систематичний моніторинг щільності ливарних форм в цілому або окремих її ділянок ускладнений через від-сутність ефективних методів такого контролю без руйнування форми Дійсно від співвідношення густин різних ділянок форми багато в чому залежить інтен-сивність процесів тепломасообміну у останньої а отже і якості виливків На жаль коли форма виготовлена неможливо без її руйнування виміряти щільність її фрагментів що різко обмежує можливості постійного моніторингу форм на ливарному конвеєрі

Метод запропонований в даній роботі полягає у безпосередньому вимі-рюванні електричної ємності конденсатора обкладки якого є складовою части-ною оснастки в якій форма отримана Такий підхід дозволяє забезпечити стабі-льні геометричні параметри конденсатора і високу точність вимірювань

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям сталевих виливків в ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПрогресraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

У пrsquoятому розділі представлена підсистема МЗ laquoENVIRMEASraquo в області управління сферою впливу ливарного виробництва

Під сферою впливу в роботі розуміли процеси які безпосередньо не вхо-дять в даний конкретний спосіб лиття (внутрішня сфера) але тим не менш суттєво впливають на якість життя людини (зовнішня сфера) Сюди можна від-нести проблеми екології ndash якості навколишнього середовища людини ергоно-міки ndash особливостей та можливостей функціонування людини в системах лю-дина річ середа естетики ndash різного роду творів мистецтва декоративних пок-риттів тощо (велика частка творів мистецтва виконана литтям) та ін

51 Метрологічне забезпечення АСУ сферою впливу ливарного вироб-ництва Екосистема відвалів ЛВ є самовідтворюваною але відновні процеси протікають в ній повільно Це пояснюється низькою біологічною активністю відпрацьованих формувальних і стрижневих сумішей Якщо цю властивість на-дати сумішам до вивезення у відвал ще на стадії виробничого циклу то процес відновлення їх у природі можна значно прискорити З цією метою у формува-льну суміш вводили насіння різних рослин При цьому насіння не тільки сприя-

Технологічний процес виготовлення крупних сталевих виливків

Щільність форми

Техноло-гічний процес виготов-лення піщаної форми

Температура заливання

Розрахунокуправля-ючих дій

Фотографія поверхні

Склад форм суміші

Зали-вання форми рідкою сталлю

Рисунок 14 ndash Структурна схема АСУ технологічним

процесом лиття крупних сталевих виливків

25ли формуванню біологічної активності сумішей але й виступали в ролі добав-ки що підвищує податливість ливарної форми Оскільки при цьому вдається також розвrsquoязувати завдання підвищення якості виливків маємо комбіновану область АСУ ЛВ і відповідне цьому МЗ

На вході системи комбінованої АСУ ndash склад формувальної суміші із біодо-бавками конструкція ливарної форми і температура заливки металу а на вихо-ді ndash фотографії поверхні виливка і відвалів ливарних цехів томограма ливарної форми а також біологічні властивості води і насіння які побували в ливарній формі (рис 15)

ЕКОЛОГІЯ ОТОЧУЮЧОГО СЕРЕДОВИЩА

Результат елиптичного перетворення

Концентрація небезпечних компонентів

Питома площа відтворених ділянок

Результат параболічного перетворення

Склад формувальної

суміші

Розрахунокуправля-ючіх дій

Аерофотозrsquoйом-ка відвалів

Температура заливання чувуну Томограма

форми

Схожість насінняпісля вибивки

Біоаналіз фільтр вод

Фото поверхнівиливка

ЛИВАРНИЙЦЕХ

браку по горячих тріщинах

Товщина робочого

шару форми

Рисунок 15 ndash Структурна схема комбінованої АСУ

Для визначення зон ливарної форми в яких насіння виживуть або вигорять

після заливання рідкого металу розглянули розподіл температури в перерізі сирої піщано-глинистої ливарної форми

За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань було поставлено та розвrsquoязано завдання розро-бки нового метрологічного забезпечення для комбінованої АСУ

ndash МЗ для вимірювання якості поверхні виливка з його фотографії ndash МЗ для вимірювання параметрів фільтраційних вод в зоні відвалів ЛВ ndash МЗ для лабораторного вимірювання схожості насіння у ґрунті після ви-

бивки ливарної форми ndash МЗ для аерофото та відео зйомки поверхонь ливарних відвалів та вимі-

рювання параметрами покриття їх сходами насіння ndash МЗ для вимірювання структури матеріалу форми з біодобавками Останню задачу вирішували шляхом розробки методів неруйнівного вимі-

рювання які включають компrsquoютерну томографію середовища і подальшу об-робку її результатів шляхом розрахунку хаусдорфовської розмірності тобто зведення томографічного зображення до одного числа

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ якістю чавунних виливків та екологією ЛВ у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

2652 Метрологічне забезпечення АСУ естетико-художньою сферою ли-

варного виробництва АСУ процесами неметалевого і художнього лиття а та-кож нанесенням художніх покриттів представлена схемою на рис 16

На вході системи автома-тизованого замкненого управ-ління ndash склади матеріалів що використовуються і параметри технологічних процесів а на виході ndash фотографії поверхонь виливків а також механічні властивості виливків і покрит-тів Особливістю вихідних па-раметрів у цьому випадку є їх laquoнечіткістьraquo неможливість ви-мірювання з заданою точністю з-за неповторюваності худож-ніх виливків їх невідтворюва-ності від виливка до виливка

Це робить метрологічний інформаційний канал в АСУ розмитим стохастичним що вимагає для вирішення основної задачі МЗ ndash поставки в замкнений контур управління даних про поточні значення тих або інших вихідних параметрів ndash інтелектуальних методів обробки неповної і нечіткої інформації Для підтримки МЗ АСУ такими системами в роботі використовували інтелектуальні методи генетичні алгоритми та нейронні мережі

Генетичні алгоритми вирішували завдання прогнозування та оптимізації систем на основі нечітких результатів вимірювань технічної діагностики та компенсації латентних порушень в роботі складних систем багатоцільової оп-тимізації методом комплексного генетичного алгоритму та еволюційної оптимі-зації слабкозвrsquoязаних технічних систем Нейронні мережі призначалися для вбудовування в засоби вимірюваненя для АСУ технологічними процесами лит-тя і після відповідного навчання laquoзаймалисяraquo розпізнаванням прихованих за художньою оболонкою технічних образів необхідних для ефективного пошуку управлінських рішень в області ливарної технології

ВИСНОВКИ

Дисертація містить нові науково обґрунтовані результати проведених здо-

бувачем досліджень які розвrsquoязують наукову проблему розробки та удоскона-лення теоретичних основ і нових універсальних підходів до вибору систем та імплементації МЗ управління складними важкодоступними ливарними систе-мами з важковимірюваними параметрами дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірювань підвищувати якість продукції ЛВ

Художнє

та неметалеве лиття нанесення

покриттів

Матеріали

Розрахунок управляючих дій за

допомогою інтелектуальних інформаційних технологій

Мікрофото поверхні

Параметритехнології Механічні

властивості

Фотографія виливка

Рисунок 16 ndash Схема АСУ процесами неметалевого і художнього лиття

а також нанесенням художніх покриттів

271 Аналізом літературних джерел і виробничих даних встановлено що ли-

варним виробництвом (на сьогоднішній день існують понад сотні принципово різних промислових способів лиття) надзвичайно важко керувати оскільки йо-го вхідні проміжні та вихідні характеристики відносяться до важковимірюва-них швидкозмінних багатовимірних широкодіапазонних важкодоступних ві-дкладених і прихованих Все це створює проблеми МЗ ЛВ оскільки існуючі методи і засоби які призначені для цього відрізняються

bull за методами одержання первинної вимірювальної інформації запізню-ванням (великі виливки остигають в формі тривалий час) руйнівним впливом на процеси (форму виливок доводиться розрізати) побічністю (наприклад ви-мірювання температури поверхні оцінюється laquoна окоraquo за швидкістю перемі-щення по ній крапель рідини) небезпекою для життя (високі температури ви-бухонебезпечність високочастотні магнітні поля тощо)

bull за видом надання первинної вимірювальної інформації багатомірністю (великий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного вимірю-вання) нестабільністю (наприклад від виливка до виливка)

bull за методами обробки вимірювальної інформації домінуванням експерт-них оцінок (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікації за еталонами і laquoруч-ногоraquo підрахунку

bull за метрологічними характеристиками результатів вимірювань відсут-ність on-line доступу низька точність низька чутливість низька надійність ре-зультату вимірювання (вплив на результат різного роду статистичних викидів)

2 Виконана класифікація МЗ ЛВ за напрямками вхідні характеристики ndash що вимірювати навіщо вимірювати та вихідні ndash як і чим вимірювати Це дозво-лило для розвrsquoязання науково-технічної проблеми створення та імплементації ефективного МЗ системи управління ЛВ запропонувати метод інтелектуальної обробки вхідних характеристик за допомогою нейронної мережі Кохонена яка підбирає до кожного набору останніх (коду ТВ) можливі методи і засоби вимі-рювання Якщо такі є в базі даних системи їх треба придбати і застосувати якщо є тільки метод вимірювання необхідно розробити спроектувати і вигото-вити засіб що реалізує цей метод якщо й метод не існує ndash необхідна наукова робота по його створенню У будь-якому випадку необхідно виконати імпле-ментацію методів і засобів під конкретні умови технологічних процесів лиття

3 Для реалізації цього методу створена автоматизована людино-машинна система вибору МЗ ЛВ laquoFOUNDMEASraquo (laquofoundry measurementsraquo ndash ливарні ви-мірювання) та її підсистеми laquoMETALMEASraquo для області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo для області якості продукції ЛВ та laquoENVIRMEASraquo для області сфери зовнішнього впливу ЛВ що містить підсистеми вибору такого забезпечення отримання вимірювальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ вибору методу згортки таких відображень до ре-зультату вимірювання а також оцінки якості і конкурентоспроможності новос-творюваних метрологічних систем

4 Для обrsquoєктів ЛВ з метою отримання первинної метрологічної інформації (просторово-часового відображення) від laquoточок вимірюваньraquo прийнятих в робо-ті запропоновані та імплементовані фізичні методи (ємнісний індукційний та

28рентгенографічний) термічні (термопари спектроскопи laquoпряміraquo та інфрачер-воні термометри) гідравлічні (прилади для вимірювання герметичності просо-чування) біологічні (життєздатність флори і фауни) методи отримання зобра-жень та відеорядів (фото- та кінозйомка томографія теплобачення) а також ін-телектуальні методи інтегруючих датчиків і латентних інформаційних інrsquoєкцій

5 Для обrsquoєктів ЛВ з метою згортки первинної метрологічної інформації до результату вимірювання запропоновано згортка за допомогою розрахунку роз-мірностей відображення (топологічної розмірності Мінковського розмірності Хаусдорфа-Безиковича фрактальної розмірності інформаційної розмірності кореляційної розмірності) а також згортка за допомогою стискаючих відобра-жень і згортка в результат еліптичного та параболічного перетворень що до-зволило зводити великий обсяг первинної вимірювальної інформації до одного числа

6 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття мідного неперервного виливка із безкисневої катодної міді лиття в виливниці мідних анодів і лиття під тиском біметалевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірювання тем-ператури поверхні мідної катанки в русі вимірювання мікроструктури безкис-невої міді шляхом еліптичного перетворення її цифрового зображення вимірю-вання електрогальванічних якостей мідних анодів шляхом попиксельної оцінки відповідності кольору фотографії анода еталону який налаштовується за ре-зультатами спектрального аналізу металу виливка вимірювання нерівномірнос-тей у розподілі температури поверхні сталевих вставок перед заливкою алюмі-нієм за допомогою тепловізора а також вимірювання незварюваємості елемен-тів біметалу за допомогою компrsquoютерної обробки фотографій мікрошліфів в зоні зварювання сталі і алюмінію

7 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття в землю герметичних чавунних виливків лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми і лиття в землю ве-ликих сталевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірюван-ня герметичності сірого чавуну шляхом параболічного перетворення відеозйо-мки з місця протікання для експрес-вимірювання та еліптичного перетворення зображення мікрошліфа сірого чавуну для універсального вимірювання запро-понована і сертифікована на підприємстві (одеський завод laquoЦентролитraquo) нова одиниця вимірювання герметичності laquoегraquo Розроблено методи та засоби МЗ ви-мірювання за допомогою запропонованого в роботі інтегрального датчика теп-лової енергії яка поглинається піщано-смоляною формою при її виготовленні а також неруйнівного вимірювання щільності піщаної форми в процесі її вигото-влення за допомогою ємнісного датчика

8 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoENVIRMEASraquo при управлінні технологічними процесами неметалевого і художнього лиття та на-несення художніх покриттів а також при управлінні екологічним станом на-вколишнього середовища технологічними методами Розроблено методи та за-соби МЗ інтелектуального вимірювання параметрів виливків в умовах неповних та (або) нечітких даних а також вимірювання laquoзовнішніхraquo для ЛВ параметрів

29кількості шкідливих речовин повrsquoязаних з технологією лиття в повітрі водой-мах та ґрунті параметрів відновлення навколишнього середовища тощо

9 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного виливка В результаті випробувань встановлено що підсистема laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномір-ність показника якості мідного виливка в межах 16 стренг приблизно на 25

10 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo В результаті випробувань встановлено що використання під-системи laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чистоти міді на рівні не більше ніж 0001 за кожною домішкою

11 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бі-металевих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на згортках фотографій мак-рошліфів зони стику різних металів Встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo в реальному виробництві дало можливість знизити дефек-ти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

12 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в піщані форми В результаті випро-бувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

13 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболо-нкові форми В результаті випробувань встановлено що застосування підсисте-ми laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоспроможність продукції

14 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ в області оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків В результаті виробничих випробувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість де-фектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

15 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролітraquo були проведені випробування підсистеми МЗ в галузі екології ЛВ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою В результаті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прис-корити рекультивацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

18У пропонованому методі первинна метрологічна інформація одержувана

від тепловізора у вигляді плоского зображення піддається еліптичному перет-воренню яке зводить значення інтенсивностей кожного пікселя зображення до одного числа такий результат дозволяє оцінити рівномірність нагрівання пове-рхні

Метрологічна оцінка незварюваності компонентів біметалевого виливка Якщо з якихось причин елементи біметалу не зварюються між собою на їх ме-жі на макрошліфі поперечного розрізу чітко спостерігаються щілиноподіб-ні чорні ділянки (рис 10)

Незварюваністьсталі та алюмінію

Алюміній

Сталь

α1

Зони незварювання

α2

а б

Рисунок 10 ndash Зони незварювання на макрошліфі розрізу біметалевого виливка (а) та схема до оцінки незварювання (б)

В існуючому способі оцінку незварюваності проводили візуально за

субrsquoєктивною оцінкою довжині щілиноподібних чорних ділянок Така оцінка не відрізняється ані точністю ані чутливістю і погано вбудовується в АСУ литтям біметалевих виливків Натомість із зображення такого шліфа ступінь незварю-ваності може бути виміряна кількісно Для цього пропонується метод згідно з яким круглий слід поверхні дотику після оцифровки і обробки в циліндричних координатах перетворюється на набір кутів α1 α2 α3 на кожен з яких спира-ється відповідна пошкоджена ділянка (рис 10) В подальшому ступінь незва-рюваності Ѕн розраховується за формулою

1 2н

2

S α + α +=

π (1)

Мінімальна вимірювана зміна незварюваності Експериментально встанов-лено що метод розпізнає різні сумарні кути незварюваності що відрізняються різницею в 002 рад

Точність засобу вимірювань Запропонований метод вимірювання відно-ситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини від обrsquoєкта до його результатів Сумарна максимально можлива помилка (до 10 ) цілком допустима в цій сфері ливарного виробництва Порівняння метрологіч-них характеристик засобу вимірювання температури поверхні вставки для про-тотипу і запропонованого методу наведено в табл 3

19Таблиця 3 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонований метод

чутливість 1 plusmn 009 1 plusmn 003 поріг чутливості 03 ndash 05 рад 001 ndash 003 рад діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 ndash 1 0 ndash 1 похибка plusmn 8 plusmn 06

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям біметалевих виливків в ДП

laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo із позитивним тех-ніко-економічним ефектом

У четвертому розділі представлена підсистема МЗ laquoCASTMEASraquo в обла-сті управління ливарною формою

41 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття в землю чавунних виливків На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад лігатури та її кількість а також інтенсивність пові-тряного охолодження форми після заливки а на виході ndash герметичність вилив-ків та їхня мікроструктура

Відповідна цьому струк-турна схема АСУ технологі-чним процесом лиття чавун-них виливків наведена на рис 11

В результаті аналізу тех-нологічного процесу сфор-мульована задача розробки нового МЗ для АСУ техноло-гічним процесом лиття в пі-щані форми чавунних вилив-ків з підвищеною герме-тичністю

ndash МЗ для вимірювання герметичності металу виливка ndash МЗ для оцінки мікроструктури чавуну виливка яка підходить для вбудо-

ви в АСУ (див вище) МЗ для вимірювання герметичності металу виливка Герметичність ndash це

опір матеріалу проникненню В даний час існує декілька методик по визначен-ню герметичності чавунів В одній з них крізь чавунну пластину у вакуумний простір пропускають водень вимірюючи при цьому зміну тиску Недоліком цього методу є те що форма зразка є двоякоувігнутим диском під впливом ви-сокого тиску в робочій частині зразка виникають напруження стискування які різко спотворюють реальну герметичність чавуну Інша методика дослідження герметичності сірого чавуну заснована на продавлюванні крізь зразок рідини В якості рідини для випробувань використовують керосин

Основним недоліком цих методів є те що навіть сам факт появлення течі в

Технологічний процес лиття

чавунних виливків у піщану форму

Склад та кількість лігатури

Розрахунок управлінь-ських дій

Герметичність виливка

Інтенсивність обдування форми

Фотографія мікрошліфа

Рисунок 11 ndash Структурна схема АСУ

технологічним процесом лиття чавунних виливків в піщані форми

20ньому визначається візуально Якщо необхідно провести вимірювання то про яку точності може йти мова якщо кількість рідини що просочилася визнача-ється за допомогою гігроскопічного тампона який зважується до і після проти-рання контрольної поверхні Однак і це ndash не основний недолік Мова йде про вимірювання часу У небезпечних і особливо відповідальних випадках напри-клад просочування радіоактивних рідин саме час вимірювання може зіграти фатальну роль в управлінні системою в цілому а в цьому методі-прототипі він вочевидь високий

У пропонованому методі вимірювання ці недоліки усунені Метод фактич-но являє собою два різних варіанти які обrsquoєднує єдина нова одиниця герметич-ності laquoегraquo (Стандарт підприємства laquoОдеський ливарний завод laquoЦентролітraquo СТ ОЛЗ 030369 ndash 1997) Фізичний сенс laquoегraquo заснований на законі просочуван-ня Дарсі У кожному з двох варіантів методу одиниця герметичності ег вимірю-ється і розраховується по-різному

Перший варіант експрес-метод вимірювання герметичності У ньому на відміну від методу-прототипу поява перших ознак течі вловлюється не візуа-льно а цифровим приладом (відеокамерою) далі вимірювальний сигнал надхо-дить у компrsquoютер на параболічне перетворення яке як відомо змінює колір кожного пікселя зображення з чорного на білий якщо в місці зображення від-повідному цьому пікселю за спостережуваний проміжок часу відбулося хоча б найменша зміна яскравості (наприклад в результаті появи просочування рідини крізь метал) Деяке ускладнення засобів вимірювання (відеокамера компrsquoютер) порівняно з прототипом з лишком компенсується при використанні методу у відповідальних випадках

Оскільки у випадку вимірювання герметичності методом протікання вели-ке значення має не тільки точність такого виміру але і час який витрачається на нього провели дослідження впливу порогу чутливості методу встановлено-го користувачем на час визначення наявності течі Збільшення порогу чутливо призводить до монотонного зростання часу виявлення течі причому з деякого значення порогу візуальне виявлення виявляється більш швидким ніж за допо-могою методу що встановлює природну межу порога

Таким чином у першому варіанті нового методу вимірювальний сигнал ndash відеопотік від поверхні зразка обробка сигналу ndash параболічне перетворення ві-деопотоку в параметр W формула для визначення герметичності GІ

IP tGWω

=η

[ег] (2)

де Р ndash тиск просочування МПа ω ndash площа просочування м2 W ndash кількість ріди-ни мndash6 t ndash час с η ndash динамічна вrsquoязкість Пас

З виразу (2) випливає що герметичність ndash такий опір матеріалу проникнен-ню рідини що має вrsquoязкість η і знаходиться під тиском Р при якому за час t че-рез майданчик ω проникає W мілілітрів рідини

Один ег ndash це така герметичність при якій за 1 с крізь площу в 1 м2 про-сочується 1 м3 рідини що знаходиться під надлишковим тиском який дорі-внює 1 Па при вrsquoязкості 1 Пас

21Питому герметичність визначали як відношення герметичності GІ до квад-

рату товщини зразка δ Діапазон вимірювань для визначення факту протікання від 0 (протікання

немає) до 1 (протікання є) для вимірювання герметичності виливка від 0 до 100 eг

Похибка методу Метод вимірювання відноситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини Розрахункова сумарна мак-симально можлива похибка (до 5 ) цілком припустима у технічних вимірюван-нях Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання герметично-сти для кращого з відомих і запропонованого експрес-методу наведене в табл 4

Таблиця 4 ndash Порівняльні метрологічні характеристики методів вимірювання герметичності

Характеристика Прототип Пропонований метод

Факт протікання Герметичність Факт

протікання Герметичність

чутливість ndash 5 plusmn 1 г ndash 1 plusmn 001 eг діапазон

вимірювання 0 ndash 1 0 ndash 20 г 0 ndash 1 от 0 до 100 eг

похибка plusmn 114 plusmn 91 plusmn 25 plusmn 25 Другий варіант універсальний метод вимірювання герметичності В цьо-

му варіанті вимірювальний сигнал ndash зображення мікрошліфа зразка обробка вимірювального сигналу ndash еліптичне перетворення зображення формула для визначення герметичності GІІ

II р звгр

8G K K Ll amπ

= [ег] (3)

где Kр ndash розмірний коефіцієнт Kзв ndash коефіцієнт звивистості включень a lгр m ndash параметри які отримуються в результаті елиптичного перетворення зображен-ня мікрошліфа

Цей варіант методу є універсальним оскільки для його реалізації не потрі-бне спеціальне обладнання для laquoпродавлюванняraquo зразків Він незамінний в тих випадках коли постійний моніторинг мікроструктури сірого чавуну виливків є найважливішою умовою забезпечення мінімально допустимої герметичності останніх

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям чавунних виливків у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

42 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми Розглянута в цьому розділі АСУ відноситься до комбінованих оскільки в переліку враховуваних параметрів є не тільки технологічні але й організаційні Аналізом технологічної схеми встано-влено що на вході АСУ ndash склад піщано-смоляної формувальної суміші темпе-ратура формоутворюючої оснастки а також стан обслуговуючого персоналу а на виході ndash газопроникність інтегруючого датчика який встановлюється у фо-

22рму та інтелектуального да-тчика вбудованого в орга-нізаційну систему

Відповідна до цього структурна схема АСУ тех-нологічним процесом лиття в оболонкові форми вилив-ків з алюмінієвих сплавів наведена на рис 12 На схемі передбачені дві під-системи виробнича яка управляє параметрами тех-нології і організаційна ndash керуюча персоналом цеху В якості laquoточок вимірю-ваньraquo визначено газопрони-кність інтегруючого датчи-ка стан персоналу і фотог-рафія поверхні виливка

За допомогою нейрон-ної мережі Кохонена а та-кож з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розробили завдання створення МЗ АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в обо-лонкові форми

ndash МЗ для вимірювання інтегральної дії на стан оболонкової форми темпе-ратури та часу

ndash МЗ для оцінки організаційного стану персоналу ливарного цеху ndash МЗ для оцінки якості виливків по зовнішньому вигляду їх поверхні Метод вимірювання кількості поглиненого тепла за допомогою інтегру-

ючих датчиків При аналізі процесів що відбуваються в системі laquoвиливок ndash формаraquo час є найважливішим фактором Наприклад мало нагріти деякий обrsquoєкт до температури фізичного або хімічного перетворення необхідно при цій температурі витримати цей обrsquoєкт для завершення перетворення Це озна-чає що мало мати інформацію про максимальному температуру якої досягав обrsquoєкт необхідно також знати скільки часу тривав такий стан тобто вміти ви-мірювати деяку інтегральну характеристику температури у часі тобто фактич-но вимірювати енергію отриману обrsquoєктом в процесі нагрівання

Прототипу такого методу вимірювання в МЗ ЛВ не існує У роботі запро-поновано новий інтегральний метод вимірювання такої енергії Це дало змогу запропонувати засоби вимірювання у вигляді інтегральних датчиків минулого термічного стану перетворення чутливих елементів яких дозволяє після заве-ршення процесу судити про термічні умови в яких перебував елемент Завдяки цьому проміжні показники (температура форми і час протягом якого вона впливала) виводяться до списку вихідних показників що в свою чергу дозво-ляє відмовитися від важкої ідеї що вимірювати в формі в процесі охолодження

Виробничапідсистема

Організаційнапідсистема

Стан обслуговую-

чого персоналу

Від інтегруючого датчика

Технологічний процес лиття алюмінієвих виливків

в оболонкові форми

Склад формувальної

суміші

Розрахунок управлін-ський дій

Від інтелектуального датчика

Температура оснастки

Фотографія поверхні виливка

Розрахунок управлін-ський дій

Рисунок 12 ndash Структурна схема комбінованої АСУ технологічним процесом лиття виливків з алюмінієвих сплавів в оболонкові форми

23відливка В якості чутливого елемента засобу вимірювання в роботі служив стовпчик піщано-смоляних сумішей або стовпчик порошку легкоплавкого скла Порошки знаходяться в спеціа-льному оснащенні ndash датчику що до-зволяє з одного боку нагрівати стовп-чик усередині досліджуваного обrsquoєкта а з іншого ndash прикладати до нього механічне зусилля (рис 13)

При надходженні тепла з боку поверхні А (рис 13) стовпчик порош-ку односторонньо нагрівається при цьому його фізико-хімічний стан змі-нюється не одночасно а по мірі про-грівання від металевого дна приладу

Відомо що при торцевому нагріванні і стисканні стовпа піщано-смоляних сумішей можливе утворення двох шарів різної щільності результат ланцюж-ка фізико-хімічних процесів вихідного стиснення laquoсухоїraquo суміші і laquoпластично-гоraquo стиснення суміші в якій звrsquoязуюче ndash новолачна смола ndash знаходиться в розмrsquoякшеному від нагрівання стані Подальший нагрів за рахунок поліконден-сації смоли фіксує ці стани чутливого елемента У підсумку газопроникність елемента Г служить деякою інтегральною функцією температури і часу нагрі-вання чутливого елемента

0

Г ( )к

f T dτ⎛ ⎞

= τ τ⎜ ⎟⎝ ⎠int (4)

де τ ndash час закінчення спостерігання с Т ndash температура в контрольній точці К Метрологічна оцінка (вимірювання) якості поверхневого шару По-

поверховий шар готових виливків оцінювали в балах за двома факторами ная-вності пригару та раковин за 5-бальною шкалою для кожного фактора

Розроблене МЗ впроваджено в ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут телевізійної технікиraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

43 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття крупних сталевих виливків

Як випливає з технологічної схеми процесу лиття великих сталевих вилив-ків на вході знаходиться склад формувальної суміші і температура заливання сталі а на виході ndash фотографія поверхні виливка що свідчить про наявність і кількість пригару Крім того на проміжному етапі при формоутворенні здійс-нюється вимірювання щільності форми яке виконується неруйнівним ємнісним методом Відповідна структурна схема АСУ технологічним процесом лиття сталевих виливків в піщані форми наведена на рис 14

В результаті аналізу технологічного процесу лиття великих сталевих вили-вків за допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розроблено завдання створення нового МЗ

Oslash20

60

А

2 1 3 4 5 6 Рисунок 13 ndash Схема датчика кількості

поглиненого піщаною ливарною формою тепла 1 ndash керамічний стакан 2 ndash металеве (мідне) дно 3 ndash стовпчик

порошку чутливого елемента 4 ndash пористий металокерамічний поршень 5 ndash пружина 6 ndash упор

24ndash МЗ для вимірю-

вання щільності піщаної ливарної форми

ndash МЗ для вимірю-вання зовнішнього ви-гляду виливка яке під-ходить для вбудови в АСУ

Ємнісний метод неруйнівного вимірю-вання щільності піщаної форми Систематичний моніторинг щільності ливарних форм в цілому або окремих її ділянок ускладнений через від-сутність ефективних методів такого контролю без руйнування форми Дійсно від співвідношення густин різних ділянок форми багато в чому залежить інтен-сивність процесів тепломасообміну у останньої а отже і якості виливків На жаль коли форма виготовлена неможливо без її руйнування виміряти щільність її фрагментів що різко обмежує можливості постійного моніторингу форм на ливарному конвеєрі

Метод запропонований в даній роботі полягає у безпосередньому вимі-рюванні електричної ємності конденсатора обкладки якого є складовою части-ною оснастки в якій форма отримана Такий підхід дозволяє забезпечити стабі-льні геометричні параметри конденсатора і високу точність вимірювань

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям сталевих виливків в ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПрогресraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

У пrsquoятому розділі представлена підсистема МЗ laquoENVIRMEASraquo в області управління сферою впливу ливарного виробництва

Під сферою впливу в роботі розуміли процеси які безпосередньо не вхо-дять в даний конкретний спосіб лиття (внутрішня сфера) але тим не менш суттєво впливають на якість життя людини (зовнішня сфера) Сюди можна від-нести проблеми екології ndash якості навколишнього середовища людини ергоно-міки ndash особливостей та можливостей функціонування людини в системах лю-дина річ середа естетики ndash різного роду творів мистецтва декоративних пок-риттів тощо (велика частка творів мистецтва виконана литтям) та ін

51 Метрологічне забезпечення АСУ сферою впливу ливарного вироб-ництва Екосистема відвалів ЛВ є самовідтворюваною але відновні процеси протікають в ній повільно Це пояснюється низькою біологічною активністю відпрацьованих формувальних і стрижневих сумішей Якщо цю властивість на-дати сумішам до вивезення у відвал ще на стадії виробничого циклу то процес відновлення їх у природі можна значно прискорити З цією метою у формува-льну суміш вводили насіння різних рослин При цьому насіння не тільки сприя-

Технологічний процес виготовлення крупних сталевих виливків

Щільність форми

Техноло-гічний процес виготов-лення піщаної форми

Температура заливання

Розрахунокуправля-ючих дій

Фотографія поверхні

Склад форм суміші

Зали-вання форми рідкою сталлю

Рисунок 14 ndash Структурна схема АСУ технологічним

процесом лиття крупних сталевих виливків

25ли формуванню біологічної активності сумішей але й виступали в ролі добав-ки що підвищує податливість ливарної форми Оскільки при цьому вдається також розвrsquoязувати завдання підвищення якості виливків маємо комбіновану область АСУ ЛВ і відповідне цьому МЗ

На вході системи комбінованої АСУ ndash склад формувальної суміші із біодо-бавками конструкція ливарної форми і температура заливки металу а на вихо-ді ndash фотографії поверхні виливка і відвалів ливарних цехів томограма ливарної форми а також біологічні властивості води і насіння які побували в ливарній формі (рис 15)

ЕКОЛОГІЯ ОТОЧУЮЧОГО СЕРЕДОВИЩА

Результат елиптичного перетворення

Концентрація небезпечних компонентів

Питома площа відтворених ділянок

Результат параболічного перетворення

Склад формувальної

суміші

Розрахунокуправля-ючіх дій

Аерофотозrsquoйом-ка відвалів

Температура заливання чувуну Томограма

форми

Схожість насінняпісля вибивки

Біоаналіз фільтр вод

Фото поверхнівиливка

ЛИВАРНИЙЦЕХ

браку по горячих тріщинах

Товщина робочого

шару форми

Рисунок 15 ndash Структурна схема комбінованої АСУ

Для визначення зон ливарної форми в яких насіння виживуть або вигорять

після заливання рідкого металу розглянули розподіл температури в перерізі сирої піщано-глинистої ливарної форми

За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань було поставлено та розвrsquoязано завдання розро-бки нового метрологічного забезпечення для комбінованої АСУ

ndash МЗ для вимірювання якості поверхні виливка з його фотографії ndash МЗ для вимірювання параметрів фільтраційних вод в зоні відвалів ЛВ ndash МЗ для лабораторного вимірювання схожості насіння у ґрунті після ви-

бивки ливарної форми ndash МЗ для аерофото та відео зйомки поверхонь ливарних відвалів та вимі-

рювання параметрами покриття їх сходами насіння ndash МЗ для вимірювання структури матеріалу форми з біодобавками Останню задачу вирішували шляхом розробки методів неруйнівного вимі-

рювання які включають компrsquoютерну томографію середовища і подальшу об-робку її результатів шляхом розрахунку хаусдорфовської розмірності тобто зведення томографічного зображення до одного числа

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ якістю чавунних виливків та екологією ЛВ у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

2652 Метрологічне забезпечення АСУ естетико-художньою сферою ли-

варного виробництва АСУ процесами неметалевого і художнього лиття а та-кож нанесенням художніх покриттів представлена схемою на рис 16

На вході системи автома-тизованого замкненого управ-ління ndash склади матеріалів що використовуються і параметри технологічних процесів а на виході ndash фотографії поверхонь виливків а також механічні властивості виливків і покрит-тів Особливістю вихідних па-раметрів у цьому випадку є їх laquoнечіткістьraquo неможливість ви-мірювання з заданою точністю з-за неповторюваності худож-ніх виливків їх невідтворюва-ності від виливка до виливка

Це робить метрологічний інформаційний канал в АСУ розмитим стохастичним що вимагає для вирішення основної задачі МЗ ndash поставки в замкнений контур управління даних про поточні значення тих або інших вихідних параметрів ndash інтелектуальних методів обробки неповної і нечіткої інформації Для підтримки МЗ АСУ такими системами в роботі використовували інтелектуальні методи генетичні алгоритми та нейронні мережі

Генетичні алгоритми вирішували завдання прогнозування та оптимізації систем на основі нечітких результатів вимірювань технічної діагностики та компенсації латентних порушень в роботі складних систем багатоцільової оп-тимізації методом комплексного генетичного алгоритму та еволюційної оптимі-зації слабкозвrsquoязаних технічних систем Нейронні мережі призначалися для вбудовування в засоби вимірюваненя для АСУ технологічними процесами лит-тя і після відповідного навчання laquoзаймалисяraquo розпізнаванням прихованих за художньою оболонкою технічних образів необхідних для ефективного пошуку управлінських рішень в області ливарної технології

ВИСНОВКИ

Дисертація містить нові науково обґрунтовані результати проведених здо-

бувачем досліджень які розвrsquoязують наукову проблему розробки та удоскона-лення теоретичних основ і нових універсальних підходів до вибору систем та імплементації МЗ управління складними важкодоступними ливарними систе-мами з важковимірюваними параметрами дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірювань підвищувати якість продукції ЛВ

Художнє

та неметалеве лиття нанесення

покриттів

Матеріали

Розрахунок управляючих дій за

допомогою інтелектуальних інформаційних технологій

Мікрофото поверхні

Параметритехнології Механічні

властивості

Фотографія виливка

Рисунок 16 ndash Схема АСУ процесами неметалевого і художнього лиття

а також нанесенням художніх покриттів

271 Аналізом літературних джерел і виробничих даних встановлено що ли-

варним виробництвом (на сьогоднішній день існують понад сотні принципово різних промислових способів лиття) надзвичайно важко керувати оскільки йо-го вхідні проміжні та вихідні характеристики відносяться до важковимірюва-них швидкозмінних багатовимірних широкодіапазонних важкодоступних ві-дкладених і прихованих Все це створює проблеми МЗ ЛВ оскільки існуючі методи і засоби які призначені для цього відрізняються

bull за методами одержання первинної вимірювальної інформації запізню-ванням (великі виливки остигають в формі тривалий час) руйнівним впливом на процеси (форму виливок доводиться розрізати) побічністю (наприклад ви-мірювання температури поверхні оцінюється laquoна окоraquo за швидкістю перемі-щення по ній крапель рідини) небезпекою для життя (високі температури ви-бухонебезпечність високочастотні магнітні поля тощо)

bull за видом надання первинної вимірювальної інформації багатомірністю (великий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного вимірю-вання) нестабільністю (наприклад від виливка до виливка)

bull за методами обробки вимірювальної інформації домінуванням експерт-них оцінок (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікації за еталонами і laquoруч-ногоraquo підрахунку

bull за метрологічними характеристиками результатів вимірювань відсут-ність on-line доступу низька точність низька чутливість низька надійність ре-зультату вимірювання (вплив на результат різного роду статистичних викидів)

2 Виконана класифікація МЗ ЛВ за напрямками вхідні характеристики ndash що вимірювати навіщо вимірювати та вихідні ndash як і чим вимірювати Це дозво-лило для розвrsquoязання науково-технічної проблеми створення та імплементації ефективного МЗ системи управління ЛВ запропонувати метод інтелектуальної обробки вхідних характеристик за допомогою нейронної мережі Кохонена яка підбирає до кожного набору останніх (коду ТВ) можливі методи і засоби вимі-рювання Якщо такі є в базі даних системи їх треба придбати і застосувати якщо є тільки метод вимірювання необхідно розробити спроектувати і вигото-вити засіб що реалізує цей метод якщо й метод не існує ndash необхідна наукова робота по його створенню У будь-якому випадку необхідно виконати імпле-ментацію методів і засобів під конкретні умови технологічних процесів лиття

3 Для реалізації цього методу створена автоматизована людино-машинна система вибору МЗ ЛВ laquoFOUNDMEASraquo (laquofoundry measurementsraquo ndash ливарні ви-мірювання) та її підсистеми laquoMETALMEASraquo для області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo для області якості продукції ЛВ та laquoENVIRMEASraquo для області сфери зовнішнього впливу ЛВ що містить підсистеми вибору такого забезпечення отримання вимірювальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ вибору методу згортки таких відображень до ре-зультату вимірювання а також оцінки якості і конкурентоспроможності новос-творюваних метрологічних систем

4 Для обrsquoєктів ЛВ з метою отримання первинної метрологічної інформації (просторово-часового відображення) від laquoточок вимірюваньraquo прийнятих в робо-ті запропоновані та імплементовані фізичні методи (ємнісний індукційний та

28рентгенографічний) термічні (термопари спектроскопи laquoпряміraquo та інфрачер-воні термометри) гідравлічні (прилади для вимірювання герметичності просо-чування) біологічні (життєздатність флори і фауни) методи отримання зобра-жень та відеорядів (фото- та кінозйомка томографія теплобачення) а також ін-телектуальні методи інтегруючих датчиків і латентних інформаційних інrsquoєкцій

5 Для обrsquoєктів ЛВ з метою згортки первинної метрологічної інформації до результату вимірювання запропоновано згортка за допомогою розрахунку роз-мірностей відображення (топологічної розмірності Мінковського розмірності Хаусдорфа-Безиковича фрактальної розмірності інформаційної розмірності кореляційної розмірності) а також згортка за допомогою стискаючих відобра-жень і згортка в результат еліптичного та параболічного перетворень що до-зволило зводити великий обсяг первинної вимірювальної інформації до одного числа

6 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття мідного неперервного виливка із безкисневої катодної міді лиття в виливниці мідних анодів і лиття під тиском біметалевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірювання тем-ператури поверхні мідної катанки в русі вимірювання мікроструктури безкис-невої міді шляхом еліптичного перетворення її цифрового зображення вимірю-вання електрогальванічних якостей мідних анодів шляхом попиксельної оцінки відповідності кольору фотографії анода еталону який налаштовується за ре-зультатами спектрального аналізу металу виливка вимірювання нерівномірнос-тей у розподілі температури поверхні сталевих вставок перед заливкою алюмі-нієм за допомогою тепловізора а також вимірювання незварюваємості елемен-тів біметалу за допомогою компrsquoютерної обробки фотографій мікрошліфів в зоні зварювання сталі і алюмінію

7 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття в землю герметичних чавунних виливків лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми і лиття в землю ве-ликих сталевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірюван-ня герметичності сірого чавуну шляхом параболічного перетворення відеозйо-мки з місця протікання для експрес-вимірювання та еліптичного перетворення зображення мікрошліфа сірого чавуну для універсального вимірювання запро-понована і сертифікована на підприємстві (одеський завод laquoЦентролитraquo) нова одиниця вимірювання герметичності laquoегraquo Розроблено методи та засоби МЗ ви-мірювання за допомогою запропонованого в роботі інтегрального датчика теп-лової енергії яка поглинається піщано-смоляною формою при її виготовленні а також неруйнівного вимірювання щільності піщаної форми в процесі її вигото-влення за допомогою ємнісного датчика

8 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoENVIRMEASraquo при управлінні технологічними процесами неметалевого і художнього лиття та на-несення художніх покриттів а також при управлінні екологічним станом на-вколишнього середовища технологічними методами Розроблено методи та за-соби МЗ інтелектуального вимірювання параметрів виливків в умовах неповних та (або) нечітких даних а також вимірювання laquoзовнішніхraquo для ЛВ параметрів

29кількості шкідливих речовин повrsquoязаних з технологією лиття в повітрі водой-мах та ґрунті параметрів відновлення навколишнього середовища тощо

9 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного виливка В результаті випробувань встановлено що підсистема laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномір-ність показника якості мідного виливка в межах 16 стренг приблизно на 25

10 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo В результаті випробувань встановлено що використання під-системи laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чистоти міді на рівні не більше ніж 0001 за кожною домішкою

11 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бі-металевих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на згортках фотографій мак-рошліфів зони стику різних металів Встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo в реальному виробництві дало можливість знизити дефек-ти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

12 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в піщані форми В результаті випро-бувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

13 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболо-нкові форми В результаті випробувань встановлено що застосування підсисте-ми laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоспроможність продукції

14 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ в області оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків В результаті виробничих випробувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість де-фектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

15 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролітraquo були проведені випробування підсистеми МЗ в галузі екології ЛВ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою В результаті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прис-корити рекультивацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

19Таблиця 3 ndash Порівняльні метрологічні характеристики засобу вимірювання температури поверхні вставки Характеристика Прототип експертна оцінка Пропонований метод

чутливість 1 plusmn 009 1 plusmn 003 поріг чутливості 03 ndash 05 рад 001 ndash 003 рад діапазон показань 0 ndash 1 0 ndash 1

діапазон вимірювань 0 ndash 1 0 ndash 1 похибка plusmn 8 plusmn 06

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям біметалевих виливків в ДП

laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo із позитивним тех-ніко-економічним ефектом

У четвертому розділі представлена підсистема МЗ laquoCASTMEASraquo в обла-сті управління ливарною формою

41 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття в землю чавунних виливків На вході системи автоматизованого замкненого управління ndash хімічний склад лігатури та її кількість а також інтенсивність пові-тряного охолодження форми після заливки а на виході ndash герметичність вилив-ків та їхня мікроструктура

Відповідна цьому струк-турна схема АСУ технологі-чним процесом лиття чавун-них виливків наведена на рис 11

В результаті аналізу тех-нологічного процесу сфор-мульована задача розробки нового МЗ для АСУ техноло-гічним процесом лиття в пі-щані форми чавунних вилив-ків з підвищеною герме-тичністю

ndash МЗ для вимірювання герметичності металу виливка ndash МЗ для оцінки мікроструктури чавуну виливка яка підходить для вбудо-

ви в АСУ (див вище) МЗ для вимірювання герметичності металу виливка Герметичність ndash це

опір матеріалу проникненню В даний час існує декілька методик по визначен-ню герметичності чавунів В одній з них крізь чавунну пластину у вакуумний простір пропускають водень вимірюючи при цьому зміну тиску Недоліком цього методу є те що форма зразка є двоякоувігнутим диском під впливом ви-сокого тиску в робочій частині зразка виникають напруження стискування які різко спотворюють реальну герметичність чавуну Інша методика дослідження герметичності сірого чавуну заснована на продавлюванні крізь зразок рідини В якості рідини для випробувань використовують керосин

Основним недоліком цих методів є те що навіть сам факт появлення течі в

Технологічний процес лиття

чавунних виливків у піщану форму

Склад та кількість лігатури

Розрахунок управлінь-ських дій

Герметичність виливка

Інтенсивність обдування форми

Фотографія мікрошліфа

Рисунок 11 ndash Структурна схема АСУ

технологічним процесом лиття чавунних виливків в піщані форми

20ньому визначається візуально Якщо необхідно провести вимірювання то про яку точності може йти мова якщо кількість рідини що просочилася визнача-ється за допомогою гігроскопічного тампона який зважується до і після проти-рання контрольної поверхні Однак і це ndash не основний недолік Мова йде про вимірювання часу У небезпечних і особливо відповідальних випадках напри-клад просочування радіоактивних рідин саме час вимірювання може зіграти фатальну роль в управлінні системою в цілому а в цьому методі-прототипі він вочевидь високий

У пропонованому методі вимірювання ці недоліки усунені Метод фактич-но являє собою два різних варіанти які обrsquoєднує єдина нова одиниця герметич-ності laquoегraquo (Стандарт підприємства laquoОдеський ливарний завод laquoЦентролітraquo СТ ОЛЗ 030369 ndash 1997) Фізичний сенс laquoегraquo заснований на законі просочуван-ня Дарсі У кожному з двох варіантів методу одиниця герметичності ег вимірю-ється і розраховується по-різному

Перший варіант експрес-метод вимірювання герметичності У ньому на відміну від методу-прототипу поява перших ознак течі вловлюється не візуа-льно а цифровим приладом (відеокамерою) далі вимірювальний сигнал надхо-дить у компrsquoютер на параболічне перетворення яке як відомо змінює колір кожного пікселя зображення з чорного на білий якщо в місці зображення від-повідному цьому пікселю за спостережуваний проміжок часу відбулося хоча б найменша зміна яскравості (наприклад в результаті появи просочування рідини крізь метал) Деяке ускладнення засобів вимірювання (відеокамера компrsquoютер) порівняно з прототипом з лишком компенсується при використанні методу у відповідальних випадках

Оскільки у випадку вимірювання герметичності методом протікання вели-ке значення має не тільки точність такого виміру але і час який витрачається на нього провели дослідження впливу порогу чутливості методу встановлено-го користувачем на час визначення наявності течі Збільшення порогу чутливо призводить до монотонного зростання часу виявлення течі причому з деякого значення порогу візуальне виявлення виявляється більш швидким ніж за допо-могою методу що встановлює природну межу порога

Таким чином у першому варіанті нового методу вимірювальний сигнал ndash відеопотік від поверхні зразка обробка сигналу ndash параболічне перетворення ві-деопотоку в параметр W формула для визначення герметичності GІ

IP tGWω

=η

[ег] (2)

де Р ndash тиск просочування МПа ω ndash площа просочування м2 W ndash кількість ріди-ни мndash6 t ndash час с η ndash динамічна вrsquoязкість Пас

З виразу (2) випливає що герметичність ndash такий опір матеріалу проникнен-ню рідини що має вrsquoязкість η і знаходиться під тиском Р при якому за час t че-рез майданчик ω проникає W мілілітрів рідини

Один ег ndash це така герметичність при якій за 1 с крізь площу в 1 м2 про-сочується 1 м3 рідини що знаходиться під надлишковим тиском який дорі-внює 1 Па при вrsquoязкості 1 Пас

21Питому герметичність визначали як відношення герметичності GІ до квад-

рату товщини зразка δ Діапазон вимірювань для визначення факту протікання від 0 (протікання

немає) до 1 (протікання є) для вимірювання герметичності виливка від 0 до 100 eг

Похибка методу Метод вимірювання відноситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини Розрахункова сумарна мак-симально можлива похибка (до 5 ) цілком припустима у технічних вимірюван-нях Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання герметично-сти для кращого з відомих і запропонованого експрес-методу наведене в табл 4

Таблиця 4 ndash Порівняльні метрологічні характеристики методів вимірювання герметичності

Характеристика Прототип Пропонований метод

Факт протікання Герметичність Факт

протікання Герметичність

чутливість ndash 5 plusmn 1 г ndash 1 plusmn 001 eг діапазон

вимірювання 0 ndash 1 0 ndash 20 г 0 ndash 1 от 0 до 100 eг

похибка plusmn 114 plusmn 91 plusmn 25 plusmn 25 Другий варіант універсальний метод вимірювання герметичності В цьо-

му варіанті вимірювальний сигнал ndash зображення мікрошліфа зразка обробка вимірювального сигналу ndash еліптичне перетворення зображення формула для визначення герметичності GІІ

II р звгр

8G K K Ll amπ

= [ег] (3)

где Kр ndash розмірний коефіцієнт Kзв ndash коефіцієнт звивистості включень a lгр m ndash параметри які отримуються в результаті елиптичного перетворення зображен-ня мікрошліфа

Цей варіант методу є універсальним оскільки для його реалізації не потрі-бне спеціальне обладнання для laquoпродавлюванняraquo зразків Він незамінний в тих випадках коли постійний моніторинг мікроструктури сірого чавуну виливків є найважливішою умовою забезпечення мінімально допустимої герметичності останніх

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям чавунних виливків у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

42 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми Розглянута в цьому розділі АСУ відноситься до комбінованих оскільки в переліку враховуваних параметрів є не тільки технологічні але й організаційні Аналізом технологічної схеми встано-влено що на вході АСУ ndash склад піщано-смоляної формувальної суміші темпе-ратура формоутворюючої оснастки а також стан обслуговуючого персоналу а на виході ndash газопроникність інтегруючого датчика який встановлюється у фо-

22рму та інтелектуального да-тчика вбудованого в орга-нізаційну систему

Відповідна до цього структурна схема АСУ тех-нологічним процесом лиття в оболонкові форми вилив-ків з алюмінієвих сплавів наведена на рис 12 На схемі передбачені дві під-системи виробнича яка управляє параметрами тех-нології і організаційна ndash керуюча персоналом цеху В якості laquoточок вимірю-ваньraquo визначено газопрони-кність інтегруючого датчи-ка стан персоналу і фотог-рафія поверхні виливка

За допомогою нейрон-ної мережі Кохонена а та-кож з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розробили завдання створення МЗ АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в обо-лонкові форми

ndash МЗ для вимірювання інтегральної дії на стан оболонкової форми темпе-ратури та часу

ndash МЗ для оцінки організаційного стану персоналу ливарного цеху ndash МЗ для оцінки якості виливків по зовнішньому вигляду їх поверхні Метод вимірювання кількості поглиненого тепла за допомогою інтегру-

ючих датчиків При аналізі процесів що відбуваються в системі laquoвиливок ndash формаraquo час є найважливішим фактором Наприклад мало нагріти деякий обrsquoєкт до температури фізичного або хімічного перетворення необхідно при цій температурі витримати цей обrsquoєкт для завершення перетворення Це озна-чає що мало мати інформацію про максимальному температуру якої досягав обrsquoєкт необхідно також знати скільки часу тривав такий стан тобто вміти ви-мірювати деяку інтегральну характеристику температури у часі тобто фактич-но вимірювати енергію отриману обrsquoєктом в процесі нагрівання

Прототипу такого методу вимірювання в МЗ ЛВ не існує У роботі запро-поновано новий інтегральний метод вимірювання такої енергії Це дало змогу запропонувати засоби вимірювання у вигляді інтегральних датчиків минулого термічного стану перетворення чутливих елементів яких дозволяє після заве-ршення процесу судити про термічні умови в яких перебував елемент Завдяки цьому проміжні показники (температура форми і час протягом якого вона впливала) виводяться до списку вихідних показників що в свою чергу дозво-ляє відмовитися від важкої ідеї що вимірювати в формі в процесі охолодження

Виробничапідсистема

Організаційнапідсистема

Стан обслуговую-

чого персоналу

Від інтегруючого датчика

Технологічний процес лиття алюмінієвих виливків

в оболонкові форми

Склад формувальної

суміші

Розрахунок управлін-ський дій

Від інтелектуального датчика

Температура оснастки

Фотографія поверхні виливка

Розрахунок управлін-ський дій

Рисунок 12 ndash Структурна схема комбінованої АСУ технологічним процесом лиття виливків з алюмінієвих сплавів в оболонкові форми

23відливка В якості чутливого елемента засобу вимірювання в роботі служив стовпчик піщано-смоляних сумішей або стовпчик порошку легкоплавкого скла Порошки знаходяться в спеціа-льному оснащенні ndash датчику що до-зволяє з одного боку нагрівати стовп-чик усередині досліджуваного обrsquoєкта а з іншого ndash прикладати до нього механічне зусилля (рис 13)

При надходженні тепла з боку поверхні А (рис 13) стовпчик порош-ку односторонньо нагрівається при цьому його фізико-хімічний стан змі-нюється не одночасно а по мірі про-грівання від металевого дна приладу

Відомо що при торцевому нагріванні і стисканні стовпа піщано-смоляних сумішей можливе утворення двох шарів різної щільності результат ланцюж-ка фізико-хімічних процесів вихідного стиснення laquoсухоїraquo суміші і laquoпластично-гоraquo стиснення суміші в якій звrsquoязуюче ndash новолачна смола ndash знаходиться в розмrsquoякшеному від нагрівання стані Подальший нагрів за рахунок поліконден-сації смоли фіксує ці стани чутливого елемента У підсумку газопроникність елемента Г служить деякою інтегральною функцією температури і часу нагрі-вання чутливого елемента

0

Г ( )к

f T dτ⎛ ⎞

= τ τ⎜ ⎟⎝ ⎠int (4)

де τ ndash час закінчення спостерігання с Т ndash температура в контрольній точці К Метрологічна оцінка (вимірювання) якості поверхневого шару По-

поверховий шар готових виливків оцінювали в балах за двома факторами ная-вності пригару та раковин за 5-бальною шкалою для кожного фактора

Розроблене МЗ впроваджено в ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут телевізійної технікиraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

43 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття крупних сталевих виливків

Як випливає з технологічної схеми процесу лиття великих сталевих вилив-ків на вході знаходиться склад формувальної суміші і температура заливання сталі а на виході ndash фотографія поверхні виливка що свідчить про наявність і кількість пригару Крім того на проміжному етапі при формоутворенні здійс-нюється вимірювання щільності форми яке виконується неруйнівним ємнісним методом Відповідна структурна схема АСУ технологічним процесом лиття сталевих виливків в піщані форми наведена на рис 14

В результаті аналізу технологічного процесу лиття великих сталевих вили-вків за допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розроблено завдання створення нового МЗ

Oslash20

60

А

2 1 3 4 5 6 Рисунок 13 ndash Схема датчика кількості

поглиненого піщаною ливарною формою тепла 1 ndash керамічний стакан 2 ndash металеве (мідне) дно 3 ndash стовпчик

порошку чутливого елемента 4 ndash пористий металокерамічний поршень 5 ndash пружина 6 ndash упор

24ndash МЗ для вимірю-

вання щільності піщаної ливарної форми

ndash МЗ для вимірю-вання зовнішнього ви-гляду виливка яке під-ходить для вбудови в АСУ

Ємнісний метод неруйнівного вимірю-вання щільності піщаної форми Систематичний моніторинг щільності ливарних форм в цілому або окремих її ділянок ускладнений через від-сутність ефективних методів такого контролю без руйнування форми Дійсно від співвідношення густин різних ділянок форми багато в чому залежить інтен-сивність процесів тепломасообміну у останньої а отже і якості виливків На жаль коли форма виготовлена неможливо без її руйнування виміряти щільність її фрагментів що різко обмежує можливості постійного моніторингу форм на ливарному конвеєрі

Метод запропонований в даній роботі полягає у безпосередньому вимі-рюванні електричної ємності конденсатора обкладки якого є складовою части-ною оснастки в якій форма отримана Такий підхід дозволяє забезпечити стабі-льні геометричні параметри конденсатора і високу точність вимірювань

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям сталевих виливків в ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПрогресraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

У пrsquoятому розділі представлена підсистема МЗ laquoENVIRMEASraquo в області управління сферою впливу ливарного виробництва

Під сферою впливу в роботі розуміли процеси які безпосередньо не вхо-дять в даний конкретний спосіб лиття (внутрішня сфера) але тим не менш суттєво впливають на якість життя людини (зовнішня сфера) Сюди можна від-нести проблеми екології ndash якості навколишнього середовища людини ергоно-міки ndash особливостей та можливостей функціонування людини в системах лю-дина річ середа естетики ndash різного роду творів мистецтва декоративних пок-риттів тощо (велика частка творів мистецтва виконана литтям) та ін

51 Метрологічне забезпечення АСУ сферою впливу ливарного вироб-ництва Екосистема відвалів ЛВ є самовідтворюваною але відновні процеси протікають в ній повільно Це пояснюється низькою біологічною активністю відпрацьованих формувальних і стрижневих сумішей Якщо цю властивість на-дати сумішам до вивезення у відвал ще на стадії виробничого циклу то процес відновлення їх у природі можна значно прискорити З цією метою у формува-льну суміш вводили насіння різних рослин При цьому насіння не тільки сприя-

Технологічний процес виготовлення крупних сталевих виливків

Щільність форми

Техноло-гічний процес виготов-лення піщаної форми

Температура заливання

Розрахунокуправля-ючих дій

Фотографія поверхні

Склад форм суміші

Зали-вання форми рідкою сталлю

Рисунок 14 ndash Структурна схема АСУ технологічним

процесом лиття крупних сталевих виливків

25ли формуванню біологічної активності сумішей але й виступали в ролі добав-ки що підвищує податливість ливарної форми Оскільки при цьому вдається також розвrsquoязувати завдання підвищення якості виливків маємо комбіновану область АСУ ЛВ і відповідне цьому МЗ

На вході системи комбінованої АСУ ndash склад формувальної суміші із біодо-бавками конструкція ливарної форми і температура заливки металу а на вихо-ді ndash фотографії поверхні виливка і відвалів ливарних цехів томограма ливарної форми а також біологічні властивості води і насіння які побували в ливарній формі (рис 15)

ЕКОЛОГІЯ ОТОЧУЮЧОГО СЕРЕДОВИЩА

Результат елиптичного перетворення

Концентрація небезпечних компонентів

Питома площа відтворених ділянок

Результат параболічного перетворення

Склад формувальної

суміші

Розрахунокуправля-ючіх дій

Аерофотозrsquoйом-ка відвалів

Температура заливання чувуну Томограма

форми

Схожість насінняпісля вибивки

Біоаналіз фільтр вод

Фото поверхнівиливка

ЛИВАРНИЙЦЕХ

браку по горячих тріщинах

Товщина робочого

шару форми

Рисунок 15 ndash Структурна схема комбінованої АСУ

Для визначення зон ливарної форми в яких насіння виживуть або вигорять

після заливання рідкого металу розглянули розподіл температури в перерізі сирої піщано-глинистої ливарної форми

За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань було поставлено та розвrsquoязано завдання розро-бки нового метрологічного забезпечення для комбінованої АСУ

ndash МЗ для вимірювання якості поверхні виливка з його фотографії ndash МЗ для вимірювання параметрів фільтраційних вод в зоні відвалів ЛВ ndash МЗ для лабораторного вимірювання схожості насіння у ґрунті після ви-

бивки ливарної форми ndash МЗ для аерофото та відео зйомки поверхонь ливарних відвалів та вимі-

рювання параметрами покриття їх сходами насіння ndash МЗ для вимірювання структури матеріалу форми з біодобавками Останню задачу вирішували шляхом розробки методів неруйнівного вимі-

рювання які включають компrsquoютерну томографію середовища і подальшу об-робку її результатів шляхом розрахунку хаусдорфовської розмірності тобто зведення томографічного зображення до одного числа

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ якістю чавунних виливків та екологією ЛВ у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

2652 Метрологічне забезпечення АСУ естетико-художньою сферою ли-

варного виробництва АСУ процесами неметалевого і художнього лиття а та-кож нанесенням художніх покриттів представлена схемою на рис 16

На вході системи автома-тизованого замкненого управ-ління ndash склади матеріалів що використовуються і параметри технологічних процесів а на виході ndash фотографії поверхонь виливків а також механічні властивості виливків і покрит-тів Особливістю вихідних па-раметрів у цьому випадку є їх laquoнечіткістьraquo неможливість ви-мірювання з заданою точністю з-за неповторюваності худож-ніх виливків їх невідтворюва-ності від виливка до виливка

Це робить метрологічний інформаційний канал в АСУ розмитим стохастичним що вимагає для вирішення основної задачі МЗ ndash поставки в замкнений контур управління даних про поточні значення тих або інших вихідних параметрів ndash інтелектуальних методів обробки неповної і нечіткої інформації Для підтримки МЗ АСУ такими системами в роботі використовували інтелектуальні методи генетичні алгоритми та нейронні мережі

Генетичні алгоритми вирішували завдання прогнозування та оптимізації систем на основі нечітких результатів вимірювань технічної діагностики та компенсації латентних порушень в роботі складних систем багатоцільової оп-тимізації методом комплексного генетичного алгоритму та еволюційної оптимі-зації слабкозвrsquoязаних технічних систем Нейронні мережі призначалися для вбудовування в засоби вимірюваненя для АСУ технологічними процесами лит-тя і після відповідного навчання laquoзаймалисяraquo розпізнаванням прихованих за художньою оболонкою технічних образів необхідних для ефективного пошуку управлінських рішень в області ливарної технології

ВИСНОВКИ

Дисертація містить нові науково обґрунтовані результати проведених здо-

бувачем досліджень які розвrsquoязують наукову проблему розробки та удоскона-лення теоретичних основ і нових універсальних підходів до вибору систем та імплементації МЗ управління складними важкодоступними ливарними систе-мами з важковимірюваними параметрами дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірювань підвищувати якість продукції ЛВ

Художнє

та неметалеве лиття нанесення

покриттів

Матеріали

Розрахунок управляючих дій за

допомогою інтелектуальних інформаційних технологій

Мікрофото поверхні

Параметритехнології Механічні

властивості

Фотографія виливка

Рисунок 16 ndash Схема АСУ процесами неметалевого і художнього лиття

а також нанесенням художніх покриттів

271 Аналізом літературних джерел і виробничих даних встановлено що ли-

варним виробництвом (на сьогоднішній день існують понад сотні принципово різних промислових способів лиття) надзвичайно важко керувати оскільки йо-го вхідні проміжні та вихідні характеристики відносяться до важковимірюва-них швидкозмінних багатовимірних широкодіапазонних важкодоступних ві-дкладених і прихованих Все це створює проблеми МЗ ЛВ оскільки існуючі методи і засоби які призначені для цього відрізняються

bull за методами одержання первинної вимірювальної інформації запізню-ванням (великі виливки остигають в формі тривалий час) руйнівним впливом на процеси (форму виливок доводиться розрізати) побічністю (наприклад ви-мірювання температури поверхні оцінюється laquoна окоraquo за швидкістю перемі-щення по ній крапель рідини) небезпекою для життя (високі температури ви-бухонебезпечність високочастотні магнітні поля тощо)

bull за видом надання первинної вимірювальної інформації багатомірністю (великий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного вимірю-вання) нестабільністю (наприклад від виливка до виливка)

bull за методами обробки вимірювальної інформації домінуванням експерт-них оцінок (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікації за еталонами і laquoруч-ногоraquo підрахунку

bull за метрологічними характеристиками результатів вимірювань відсут-ність on-line доступу низька точність низька чутливість низька надійність ре-зультату вимірювання (вплив на результат різного роду статистичних викидів)

2 Виконана класифікація МЗ ЛВ за напрямками вхідні характеристики ndash що вимірювати навіщо вимірювати та вихідні ndash як і чим вимірювати Це дозво-лило для розвrsquoязання науково-технічної проблеми створення та імплементації ефективного МЗ системи управління ЛВ запропонувати метод інтелектуальної обробки вхідних характеристик за допомогою нейронної мережі Кохонена яка підбирає до кожного набору останніх (коду ТВ) можливі методи і засоби вимі-рювання Якщо такі є в базі даних системи їх треба придбати і застосувати якщо є тільки метод вимірювання необхідно розробити спроектувати і вигото-вити засіб що реалізує цей метод якщо й метод не існує ndash необхідна наукова робота по його створенню У будь-якому випадку необхідно виконати імпле-ментацію методів і засобів під конкретні умови технологічних процесів лиття

3 Для реалізації цього методу створена автоматизована людино-машинна система вибору МЗ ЛВ laquoFOUNDMEASraquo (laquofoundry measurementsraquo ndash ливарні ви-мірювання) та її підсистеми laquoMETALMEASraquo для області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo для області якості продукції ЛВ та laquoENVIRMEASraquo для області сфери зовнішнього впливу ЛВ що містить підсистеми вибору такого забезпечення отримання вимірювальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ вибору методу згортки таких відображень до ре-зультату вимірювання а також оцінки якості і конкурентоспроможності новос-творюваних метрологічних систем

4 Для обrsquoєктів ЛВ з метою отримання первинної метрологічної інформації (просторово-часового відображення) від laquoточок вимірюваньraquo прийнятих в робо-ті запропоновані та імплементовані фізичні методи (ємнісний індукційний та

28рентгенографічний) термічні (термопари спектроскопи laquoпряміraquo та інфрачер-воні термометри) гідравлічні (прилади для вимірювання герметичності просо-чування) біологічні (життєздатність флори і фауни) методи отримання зобра-жень та відеорядів (фото- та кінозйомка томографія теплобачення) а також ін-телектуальні методи інтегруючих датчиків і латентних інформаційних інrsquoєкцій

5 Для обrsquoєктів ЛВ з метою згортки первинної метрологічної інформації до результату вимірювання запропоновано згортка за допомогою розрахунку роз-мірностей відображення (топологічної розмірності Мінковського розмірності Хаусдорфа-Безиковича фрактальної розмірності інформаційної розмірності кореляційної розмірності) а також згортка за допомогою стискаючих відобра-жень і згортка в результат еліптичного та параболічного перетворень що до-зволило зводити великий обсяг первинної вимірювальної інформації до одного числа

6 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття мідного неперервного виливка із безкисневої катодної міді лиття в виливниці мідних анодів і лиття під тиском біметалевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірювання тем-ператури поверхні мідної катанки в русі вимірювання мікроструктури безкис-невої міді шляхом еліптичного перетворення її цифрового зображення вимірю-вання електрогальванічних якостей мідних анодів шляхом попиксельної оцінки відповідності кольору фотографії анода еталону який налаштовується за ре-зультатами спектрального аналізу металу виливка вимірювання нерівномірнос-тей у розподілі температури поверхні сталевих вставок перед заливкою алюмі-нієм за допомогою тепловізора а також вимірювання незварюваємості елемен-тів біметалу за допомогою компrsquoютерної обробки фотографій мікрошліфів в зоні зварювання сталі і алюмінію

7 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття в землю герметичних чавунних виливків лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми і лиття в землю ве-ликих сталевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірюван-ня герметичності сірого чавуну шляхом параболічного перетворення відеозйо-мки з місця протікання для експрес-вимірювання та еліптичного перетворення зображення мікрошліфа сірого чавуну для універсального вимірювання запро-понована і сертифікована на підприємстві (одеський завод laquoЦентролитraquo) нова одиниця вимірювання герметичності laquoегraquo Розроблено методи та засоби МЗ ви-мірювання за допомогою запропонованого в роботі інтегрального датчика теп-лової енергії яка поглинається піщано-смоляною формою при її виготовленні а також неруйнівного вимірювання щільності піщаної форми в процесі її вигото-влення за допомогою ємнісного датчика

8 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoENVIRMEASraquo при управлінні технологічними процесами неметалевого і художнього лиття та на-несення художніх покриттів а також при управлінні екологічним станом на-вколишнього середовища технологічними методами Розроблено методи та за-соби МЗ інтелектуального вимірювання параметрів виливків в умовах неповних та (або) нечітких даних а також вимірювання laquoзовнішніхraquo для ЛВ параметрів

29кількості шкідливих речовин повrsquoязаних з технологією лиття в повітрі водой-мах та ґрунті параметрів відновлення навколишнього середовища тощо

9 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного виливка В результаті випробувань встановлено що підсистема laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномір-ність показника якості мідного виливка в межах 16 стренг приблизно на 25

10 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo В результаті випробувань встановлено що використання під-системи laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чистоти міді на рівні не більше ніж 0001 за кожною домішкою

11 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бі-металевих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на згортках фотографій мак-рошліфів зони стику різних металів Встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo в реальному виробництві дало можливість знизити дефек-ти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

12 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в піщані форми В результаті випро-бувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

13 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболо-нкові форми В результаті випробувань встановлено що застосування підсисте-ми laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоспроможність продукції

14 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ в області оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків В результаті виробничих випробувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість де-фектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

15 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролітraquo були проведені випробування підсистеми МЗ в галузі екології ЛВ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою В результаті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прис-корити рекультивацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

20ньому визначається візуально Якщо необхідно провести вимірювання то про яку точності може йти мова якщо кількість рідини що просочилася визнача-ється за допомогою гігроскопічного тампона який зважується до і після проти-рання контрольної поверхні Однак і це ndash не основний недолік Мова йде про вимірювання часу У небезпечних і особливо відповідальних випадках напри-клад просочування радіоактивних рідин саме час вимірювання може зіграти фатальну роль в управлінні системою в цілому а в цьому методі-прототипі він вочевидь високий

У пропонованому методі вимірювання ці недоліки усунені Метод фактич-но являє собою два різних варіанти які обrsquoєднує єдина нова одиниця герметич-ності laquoегraquo (Стандарт підприємства laquoОдеський ливарний завод laquoЦентролітraquo СТ ОЛЗ 030369 ndash 1997) Фізичний сенс laquoегraquo заснований на законі просочуван-ня Дарсі У кожному з двох варіантів методу одиниця герметичності ег вимірю-ється і розраховується по-різному

Перший варіант експрес-метод вимірювання герметичності У ньому на відміну від методу-прототипу поява перших ознак течі вловлюється не візуа-льно а цифровим приладом (відеокамерою) далі вимірювальний сигнал надхо-дить у компrsquoютер на параболічне перетворення яке як відомо змінює колір кожного пікселя зображення з чорного на білий якщо в місці зображення від-повідному цьому пікселю за спостережуваний проміжок часу відбулося хоча б найменша зміна яскравості (наприклад в результаті появи просочування рідини крізь метал) Деяке ускладнення засобів вимірювання (відеокамера компrsquoютер) порівняно з прототипом з лишком компенсується при використанні методу у відповідальних випадках

Оскільки у випадку вимірювання герметичності методом протікання вели-ке значення має не тільки точність такого виміру але і час який витрачається на нього провели дослідження впливу порогу чутливості методу встановлено-го користувачем на час визначення наявності течі Збільшення порогу чутливо призводить до монотонного зростання часу виявлення течі причому з деякого значення порогу візуальне виявлення виявляється більш швидким ніж за допо-могою методу що встановлює природну межу порога

Таким чином у першому варіанті нового методу вимірювальний сигнал ndash відеопотік від поверхні зразка обробка сигналу ndash параболічне перетворення ві-деопотоку в параметр W формула для визначення герметичності GІ

IP tGWω

=η

[ег] (2)

де Р ndash тиск просочування МПа ω ndash площа просочування м2 W ndash кількість ріди-ни мndash6 t ndash час с η ndash динамічна вrsquoязкість Пас

З виразу (2) випливає що герметичність ndash такий опір матеріалу проникнен-ню рідини що має вrsquoязкість η і знаходиться під тиском Р при якому за час t че-рез майданчик ω проникає W мілілітрів рідини

Один ег ndash це така герметичність при якій за 1 с крізь площу в 1 м2 про-сочується 1 м3 рідини що знаходиться під надлишковим тиском який дорі-внює 1 Па при вrsquoязкості 1 Пас

21Питому герметичність визначали як відношення герметичності GІ до квад-

рату товщини зразка δ Діапазон вимірювань для визначення факту протікання від 0 (протікання

немає) до 1 (протікання є) для вимірювання герметичності виливка від 0 до 100 eг

Похибка методу Метод вимірювання відноситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини Розрахункова сумарна мак-симально можлива похибка (до 5 ) цілком припустима у технічних вимірюван-нях Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання герметично-сти для кращого з відомих і запропонованого експрес-методу наведене в табл 4

Таблиця 4 ndash Порівняльні метрологічні характеристики методів вимірювання герметичності

Характеристика Прототип Пропонований метод

Факт протікання Герметичність Факт

протікання Герметичність

чутливість ndash 5 plusmn 1 г ndash 1 plusmn 001 eг діапазон

вимірювання 0 ndash 1 0 ndash 20 г 0 ndash 1 от 0 до 100 eг

похибка plusmn 114 plusmn 91 plusmn 25 plusmn 25 Другий варіант універсальний метод вимірювання герметичності В цьо-

му варіанті вимірювальний сигнал ndash зображення мікрошліфа зразка обробка вимірювального сигналу ndash еліптичне перетворення зображення формула для визначення герметичності GІІ

II р звгр

8G K K Ll amπ

= [ег] (3)

где Kр ndash розмірний коефіцієнт Kзв ndash коефіцієнт звивистості включень a lгр m ndash параметри які отримуються в результаті елиптичного перетворення зображен-ня мікрошліфа

Цей варіант методу є універсальним оскільки для його реалізації не потрі-бне спеціальне обладнання для laquoпродавлюванняraquo зразків Він незамінний в тих випадках коли постійний моніторинг мікроструктури сірого чавуну виливків є найважливішою умовою забезпечення мінімально допустимої герметичності останніх

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям чавунних виливків у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

42 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми Розглянута в цьому розділі АСУ відноситься до комбінованих оскільки в переліку враховуваних параметрів є не тільки технологічні але й організаційні Аналізом технологічної схеми встано-влено що на вході АСУ ndash склад піщано-смоляної формувальної суміші темпе-ратура формоутворюючої оснастки а також стан обслуговуючого персоналу а на виході ndash газопроникність інтегруючого датчика який встановлюється у фо-

22рму та інтелектуального да-тчика вбудованого в орга-нізаційну систему

Відповідна до цього структурна схема АСУ тех-нологічним процесом лиття в оболонкові форми вилив-ків з алюмінієвих сплавів наведена на рис 12 На схемі передбачені дві під-системи виробнича яка управляє параметрами тех-нології і організаційна ndash керуюча персоналом цеху В якості laquoточок вимірю-ваньraquo визначено газопрони-кність інтегруючого датчи-ка стан персоналу і фотог-рафія поверхні виливка

За допомогою нейрон-ної мережі Кохонена а та-кож з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розробили завдання створення МЗ АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в обо-лонкові форми

ndash МЗ для вимірювання інтегральної дії на стан оболонкової форми темпе-ратури та часу

ndash МЗ для оцінки організаційного стану персоналу ливарного цеху ndash МЗ для оцінки якості виливків по зовнішньому вигляду їх поверхні Метод вимірювання кількості поглиненого тепла за допомогою інтегру-

ючих датчиків При аналізі процесів що відбуваються в системі laquoвиливок ndash формаraquo час є найважливішим фактором Наприклад мало нагріти деякий обrsquoєкт до температури фізичного або хімічного перетворення необхідно при цій температурі витримати цей обrsquoєкт для завершення перетворення Це озна-чає що мало мати інформацію про максимальному температуру якої досягав обrsquoєкт необхідно також знати скільки часу тривав такий стан тобто вміти ви-мірювати деяку інтегральну характеристику температури у часі тобто фактич-но вимірювати енергію отриману обrsquoєктом в процесі нагрівання

Прототипу такого методу вимірювання в МЗ ЛВ не існує У роботі запро-поновано новий інтегральний метод вимірювання такої енергії Це дало змогу запропонувати засоби вимірювання у вигляді інтегральних датчиків минулого термічного стану перетворення чутливих елементів яких дозволяє після заве-ршення процесу судити про термічні умови в яких перебував елемент Завдяки цьому проміжні показники (температура форми і час протягом якого вона впливала) виводяться до списку вихідних показників що в свою чергу дозво-ляє відмовитися від важкої ідеї що вимірювати в формі в процесі охолодження

Виробничапідсистема

Організаційнапідсистема

Стан обслуговую-

чого персоналу

Від інтегруючого датчика

Технологічний процес лиття алюмінієвих виливків

в оболонкові форми

Склад формувальної

суміші

Розрахунок управлін-ський дій

Від інтелектуального датчика

Температура оснастки

Фотографія поверхні виливка

Розрахунок управлін-ський дій

Рисунок 12 ndash Структурна схема комбінованої АСУ технологічним процесом лиття виливків з алюмінієвих сплавів в оболонкові форми

23відливка В якості чутливого елемента засобу вимірювання в роботі служив стовпчик піщано-смоляних сумішей або стовпчик порошку легкоплавкого скла Порошки знаходяться в спеціа-льному оснащенні ndash датчику що до-зволяє з одного боку нагрівати стовп-чик усередині досліджуваного обrsquoєкта а з іншого ndash прикладати до нього механічне зусилля (рис 13)

При надходженні тепла з боку поверхні А (рис 13) стовпчик порош-ку односторонньо нагрівається при цьому його фізико-хімічний стан змі-нюється не одночасно а по мірі про-грівання від металевого дна приладу

Відомо що при торцевому нагріванні і стисканні стовпа піщано-смоляних сумішей можливе утворення двох шарів різної щільності результат ланцюж-ка фізико-хімічних процесів вихідного стиснення laquoсухоїraquo суміші і laquoпластично-гоraquo стиснення суміші в якій звrsquoязуюче ndash новолачна смола ndash знаходиться в розмrsquoякшеному від нагрівання стані Подальший нагрів за рахунок поліконден-сації смоли фіксує ці стани чутливого елемента У підсумку газопроникність елемента Г служить деякою інтегральною функцією температури і часу нагрі-вання чутливого елемента

0

Г ( )к

f T dτ⎛ ⎞

= τ τ⎜ ⎟⎝ ⎠int (4)

де τ ndash час закінчення спостерігання с Т ndash температура в контрольній точці К Метрологічна оцінка (вимірювання) якості поверхневого шару По-

поверховий шар готових виливків оцінювали в балах за двома факторами ная-вності пригару та раковин за 5-бальною шкалою для кожного фактора

Розроблене МЗ впроваджено в ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут телевізійної технікиraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

43 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття крупних сталевих виливків

Як випливає з технологічної схеми процесу лиття великих сталевих вилив-ків на вході знаходиться склад формувальної суміші і температура заливання сталі а на виході ndash фотографія поверхні виливка що свідчить про наявність і кількість пригару Крім того на проміжному етапі при формоутворенні здійс-нюється вимірювання щільності форми яке виконується неруйнівним ємнісним методом Відповідна структурна схема АСУ технологічним процесом лиття сталевих виливків в піщані форми наведена на рис 14

В результаті аналізу технологічного процесу лиття великих сталевих вили-вків за допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розроблено завдання створення нового МЗ

Oslash20

60

А

2 1 3 4 5 6 Рисунок 13 ndash Схема датчика кількості

поглиненого піщаною ливарною формою тепла 1 ndash керамічний стакан 2 ndash металеве (мідне) дно 3 ndash стовпчик

порошку чутливого елемента 4 ndash пористий металокерамічний поршень 5 ndash пружина 6 ndash упор

24ndash МЗ для вимірю-

вання щільності піщаної ливарної форми

ndash МЗ для вимірю-вання зовнішнього ви-гляду виливка яке під-ходить для вбудови в АСУ

Ємнісний метод неруйнівного вимірю-вання щільності піщаної форми Систематичний моніторинг щільності ливарних форм в цілому або окремих її ділянок ускладнений через від-сутність ефективних методів такого контролю без руйнування форми Дійсно від співвідношення густин різних ділянок форми багато в чому залежить інтен-сивність процесів тепломасообміну у останньої а отже і якості виливків На жаль коли форма виготовлена неможливо без її руйнування виміряти щільність її фрагментів що різко обмежує можливості постійного моніторингу форм на ливарному конвеєрі

Метод запропонований в даній роботі полягає у безпосередньому вимі-рюванні електричної ємності конденсатора обкладки якого є складовою части-ною оснастки в якій форма отримана Такий підхід дозволяє забезпечити стабі-льні геометричні параметри конденсатора і високу точність вимірювань

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям сталевих виливків в ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПрогресraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

У пrsquoятому розділі представлена підсистема МЗ laquoENVIRMEASraquo в області управління сферою впливу ливарного виробництва

Під сферою впливу в роботі розуміли процеси які безпосередньо не вхо-дять в даний конкретний спосіб лиття (внутрішня сфера) але тим не менш суттєво впливають на якість життя людини (зовнішня сфера) Сюди можна від-нести проблеми екології ndash якості навколишнього середовища людини ергоно-міки ndash особливостей та можливостей функціонування людини в системах лю-дина річ середа естетики ndash різного роду творів мистецтва декоративних пок-риттів тощо (велика частка творів мистецтва виконана литтям) та ін

51 Метрологічне забезпечення АСУ сферою впливу ливарного вироб-ництва Екосистема відвалів ЛВ є самовідтворюваною але відновні процеси протікають в ній повільно Це пояснюється низькою біологічною активністю відпрацьованих формувальних і стрижневих сумішей Якщо цю властивість на-дати сумішам до вивезення у відвал ще на стадії виробничого циклу то процес відновлення їх у природі можна значно прискорити З цією метою у формува-льну суміш вводили насіння різних рослин При цьому насіння не тільки сприя-

Технологічний процес виготовлення крупних сталевих виливків

Щільність форми

Техноло-гічний процес виготов-лення піщаної форми

Температура заливання

Розрахунокуправля-ючих дій

Фотографія поверхні

Склад форм суміші

Зали-вання форми рідкою сталлю

Рисунок 14 ndash Структурна схема АСУ технологічним

процесом лиття крупних сталевих виливків

25ли формуванню біологічної активності сумішей але й виступали в ролі добав-ки що підвищує податливість ливарної форми Оскільки при цьому вдається також розвrsquoязувати завдання підвищення якості виливків маємо комбіновану область АСУ ЛВ і відповідне цьому МЗ

На вході системи комбінованої АСУ ndash склад формувальної суміші із біодо-бавками конструкція ливарної форми і температура заливки металу а на вихо-ді ndash фотографії поверхні виливка і відвалів ливарних цехів томограма ливарної форми а також біологічні властивості води і насіння які побували в ливарній формі (рис 15)

ЕКОЛОГІЯ ОТОЧУЮЧОГО СЕРЕДОВИЩА

Результат елиптичного перетворення

Концентрація небезпечних компонентів

Питома площа відтворених ділянок

Результат параболічного перетворення

Склад формувальної

суміші

Розрахунокуправля-ючіх дій

Аерофотозrsquoйом-ка відвалів

Температура заливання чувуну Томограма

форми

Схожість насінняпісля вибивки

Біоаналіз фільтр вод

Фото поверхнівиливка

ЛИВАРНИЙЦЕХ

браку по горячих тріщинах

Товщина робочого

шару форми

Рисунок 15 ndash Структурна схема комбінованої АСУ

Для визначення зон ливарної форми в яких насіння виживуть або вигорять

після заливання рідкого металу розглянули розподіл температури в перерізі сирої піщано-глинистої ливарної форми

За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань було поставлено та розвrsquoязано завдання розро-бки нового метрологічного забезпечення для комбінованої АСУ

ndash МЗ для вимірювання якості поверхні виливка з його фотографії ndash МЗ для вимірювання параметрів фільтраційних вод в зоні відвалів ЛВ ndash МЗ для лабораторного вимірювання схожості насіння у ґрунті після ви-

бивки ливарної форми ndash МЗ для аерофото та відео зйомки поверхонь ливарних відвалів та вимі-

рювання параметрами покриття їх сходами насіння ndash МЗ для вимірювання структури матеріалу форми з біодобавками Останню задачу вирішували шляхом розробки методів неруйнівного вимі-

рювання які включають компrsquoютерну томографію середовища і подальшу об-робку її результатів шляхом розрахунку хаусдорфовської розмірності тобто зведення томографічного зображення до одного числа

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ якістю чавунних виливків та екологією ЛВ у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

2652 Метрологічне забезпечення АСУ естетико-художньою сферою ли-

варного виробництва АСУ процесами неметалевого і художнього лиття а та-кож нанесенням художніх покриттів представлена схемою на рис 16

На вході системи автома-тизованого замкненого управ-ління ndash склади матеріалів що використовуються і параметри технологічних процесів а на виході ndash фотографії поверхонь виливків а також механічні властивості виливків і покрит-тів Особливістю вихідних па-раметрів у цьому випадку є їх laquoнечіткістьraquo неможливість ви-мірювання з заданою точністю з-за неповторюваності худож-ніх виливків їх невідтворюва-ності від виливка до виливка

Це робить метрологічний інформаційний канал в АСУ розмитим стохастичним що вимагає для вирішення основної задачі МЗ ndash поставки в замкнений контур управління даних про поточні значення тих або інших вихідних параметрів ndash інтелектуальних методів обробки неповної і нечіткої інформації Для підтримки МЗ АСУ такими системами в роботі використовували інтелектуальні методи генетичні алгоритми та нейронні мережі

Генетичні алгоритми вирішували завдання прогнозування та оптимізації систем на основі нечітких результатів вимірювань технічної діагностики та компенсації латентних порушень в роботі складних систем багатоцільової оп-тимізації методом комплексного генетичного алгоритму та еволюційної оптимі-зації слабкозвrsquoязаних технічних систем Нейронні мережі призначалися для вбудовування в засоби вимірюваненя для АСУ технологічними процесами лит-тя і після відповідного навчання laquoзаймалисяraquo розпізнаванням прихованих за художньою оболонкою технічних образів необхідних для ефективного пошуку управлінських рішень в області ливарної технології

ВИСНОВКИ

Дисертація містить нові науково обґрунтовані результати проведених здо-

бувачем досліджень які розвrsquoязують наукову проблему розробки та удоскона-лення теоретичних основ і нових універсальних підходів до вибору систем та імплементації МЗ управління складними важкодоступними ливарними систе-мами з важковимірюваними параметрами дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірювань підвищувати якість продукції ЛВ

Художнє

та неметалеве лиття нанесення

покриттів

Матеріали

Розрахунок управляючих дій за

допомогою інтелектуальних інформаційних технологій

Мікрофото поверхні

Параметритехнології Механічні

властивості

Фотографія виливка

Рисунок 16 ndash Схема АСУ процесами неметалевого і художнього лиття

а також нанесенням художніх покриттів

271 Аналізом літературних джерел і виробничих даних встановлено що ли-

варним виробництвом (на сьогоднішній день існують понад сотні принципово різних промислових способів лиття) надзвичайно важко керувати оскільки йо-го вхідні проміжні та вихідні характеристики відносяться до важковимірюва-них швидкозмінних багатовимірних широкодіапазонних важкодоступних ві-дкладених і прихованих Все це створює проблеми МЗ ЛВ оскільки існуючі методи і засоби які призначені для цього відрізняються

bull за методами одержання первинної вимірювальної інформації запізню-ванням (великі виливки остигають в формі тривалий час) руйнівним впливом на процеси (форму виливок доводиться розрізати) побічністю (наприклад ви-мірювання температури поверхні оцінюється laquoна окоraquo за швидкістю перемі-щення по ній крапель рідини) небезпекою для життя (високі температури ви-бухонебезпечність високочастотні магнітні поля тощо)

bull за видом надання первинної вимірювальної інформації багатомірністю (великий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного вимірю-вання) нестабільністю (наприклад від виливка до виливка)

bull за методами обробки вимірювальної інформації домінуванням експерт-них оцінок (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікації за еталонами і laquoруч-ногоraquo підрахунку

bull за метрологічними характеристиками результатів вимірювань відсут-ність on-line доступу низька точність низька чутливість низька надійність ре-зультату вимірювання (вплив на результат різного роду статистичних викидів)

2 Виконана класифікація МЗ ЛВ за напрямками вхідні характеристики ndash що вимірювати навіщо вимірювати та вихідні ndash як і чим вимірювати Це дозво-лило для розвrsquoязання науково-технічної проблеми створення та імплементації ефективного МЗ системи управління ЛВ запропонувати метод інтелектуальної обробки вхідних характеристик за допомогою нейронної мережі Кохонена яка підбирає до кожного набору останніх (коду ТВ) можливі методи і засоби вимі-рювання Якщо такі є в базі даних системи їх треба придбати і застосувати якщо є тільки метод вимірювання необхідно розробити спроектувати і вигото-вити засіб що реалізує цей метод якщо й метод не існує ndash необхідна наукова робота по його створенню У будь-якому випадку необхідно виконати імпле-ментацію методів і засобів під конкретні умови технологічних процесів лиття

3 Для реалізації цього методу створена автоматизована людино-машинна система вибору МЗ ЛВ laquoFOUNDMEASraquo (laquofoundry measurementsraquo ndash ливарні ви-мірювання) та її підсистеми laquoMETALMEASraquo для області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo для області якості продукції ЛВ та laquoENVIRMEASraquo для області сфери зовнішнього впливу ЛВ що містить підсистеми вибору такого забезпечення отримання вимірювальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ вибору методу згортки таких відображень до ре-зультату вимірювання а також оцінки якості і конкурентоспроможності новос-творюваних метрологічних систем

4 Для обrsquoєктів ЛВ з метою отримання первинної метрологічної інформації (просторово-часового відображення) від laquoточок вимірюваньraquo прийнятих в робо-ті запропоновані та імплементовані фізичні методи (ємнісний індукційний та

28рентгенографічний) термічні (термопари спектроскопи laquoпряміraquo та інфрачер-воні термометри) гідравлічні (прилади для вимірювання герметичності просо-чування) біологічні (життєздатність флори і фауни) методи отримання зобра-жень та відеорядів (фото- та кінозйомка томографія теплобачення) а також ін-телектуальні методи інтегруючих датчиків і латентних інформаційних інrsquoєкцій

5 Для обrsquoєктів ЛВ з метою згортки первинної метрологічної інформації до результату вимірювання запропоновано згортка за допомогою розрахунку роз-мірностей відображення (топологічної розмірності Мінковського розмірності Хаусдорфа-Безиковича фрактальної розмірності інформаційної розмірності кореляційної розмірності) а також згортка за допомогою стискаючих відобра-жень і згортка в результат еліптичного та параболічного перетворень що до-зволило зводити великий обсяг первинної вимірювальної інформації до одного числа

6 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття мідного неперервного виливка із безкисневої катодної міді лиття в виливниці мідних анодів і лиття під тиском біметалевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірювання тем-ператури поверхні мідної катанки в русі вимірювання мікроструктури безкис-невої міді шляхом еліптичного перетворення її цифрового зображення вимірю-вання електрогальванічних якостей мідних анодів шляхом попиксельної оцінки відповідності кольору фотографії анода еталону який налаштовується за ре-зультатами спектрального аналізу металу виливка вимірювання нерівномірнос-тей у розподілі температури поверхні сталевих вставок перед заливкою алюмі-нієм за допомогою тепловізора а також вимірювання незварюваємості елемен-тів біметалу за допомогою компrsquoютерної обробки фотографій мікрошліфів в зоні зварювання сталі і алюмінію

7 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття в землю герметичних чавунних виливків лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми і лиття в землю ве-ликих сталевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірюван-ня герметичності сірого чавуну шляхом параболічного перетворення відеозйо-мки з місця протікання для експрес-вимірювання та еліптичного перетворення зображення мікрошліфа сірого чавуну для універсального вимірювання запро-понована і сертифікована на підприємстві (одеський завод laquoЦентролитraquo) нова одиниця вимірювання герметичності laquoегraquo Розроблено методи та засоби МЗ ви-мірювання за допомогою запропонованого в роботі інтегрального датчика теп-лової енергії яка поглинається піщано-смоляною формою при її виготовленні а також неруйнівного вимірювання щільності піщаної форми в процесі її вигото-влення за допомогою ємнісного датчика

8 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoENVIRMEASraquo при управлінні технологічними процесами неметалевого і художнього лиття та на-несення художніх покриттів а також при управлінні екологічним станом на-вколишнього середовища технологічними методами Розроблено методи та за-соби МЗ інтелектуального вимірювання параметрів виливків в умовах неповних та (або) нечітких даних а також вимірювання laquoзовнішніхraquo для ЛВ параметрів

29кількості шкідливих речовин повrsquoязаних з технологією лиття в повітрі водой-мах та ґрунті параметрів відновлення навколишнього середовища тощо

9 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного виливка В результаті випробувань встановлено що підсистема laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномір-ність показника якості мідного виливка в межах 16 стренг приблизно на 25

10 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo В результаті випробувань встановлено що використання під-системи laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чистоти міді на рівні не більше ніж 0001 за кожною домішкою

11 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бі-металевих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на згортках фотографій мак-рошліфів зони стику різних металів Встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo в реальному виробництві дало можливість знизити дефек-ти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

12 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в піщані форми В результаті випро-бувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

13 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболо-нкові форми В результаті випробувань встановлено що застосування підсисте-ми laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоспроможність продукції

14 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ в області оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків В результаті виробничих випробувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість де-фектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

15 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролітraquo були проведені випробування підсистеми МЗ в галузі екології ЛВ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою В результаті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прис-корити рекультивацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

21Питому герметичність визначали як відношення герметичності GІ до квад-

рату товщини зразка δ Діапазон вимірювань для визначення факту протікання від 0 (протікання

немає) до 1 (протікання є) для вимірювання герметичності виливка від 0 до 100 eг

Похибка методу Метод вимірювання відноситься до непрямих з великою кількістю перетворень вимірюваної величини Розрахункова сумарна мак-симально можлива похибка (до 5 ) цілком припустима у технічних вимірюван-нях Порівняння метрологічних характеристик засобів вимірювання герметично-сти для кращого з відомих і запропонованого експрес-методу наведене в табл 4

Таблиця 4 ndash Порівняльні метрологічні характеристики методів вимірювання герметичності

Характеристика Прототип Пропонований метод

Факт протікання Герметичність Факт

протікання Герметичність

чутливість ndash 5 plusmn 1 г ndash 1 plusmn 001 eг діапазон

вимірювання 0 ndash 1 0 ndash 20 г 0 ndash 1 от 0 до 100 eг

похибка plusmn 114 plusmn 91 plusmn 25 plusmn 25 Другий варіант універсальний метод вимірювання герметичності В цьо-

му варіанті вимірювальний сигнал ndash зображення мікрошліфа зразка обробка вимірювального сигналу ndash еліптичне перетворення зображення формула для визначення герметичності GІІ

II р звгр

8G K K Ll amπ

= [ег] (3)

где Kр ndash розмірний коефіцієнт Kзв ndash коефіцієнт звивистості включень a lгр m ndash параметри які отримуються в результаті елиптичного перетворення зображен-ня мікрошліфа

Цей варіант методу є універсальним оскільки для його реалізації не потрі-бне спеціальне обладнання для laquoпродавлюванняraquo зразків Він незамінний в тих випадках коли постійний моніторинг мікроструктури сірого чавуну виливків є найважливішою умовою забезпечення мінімально допустимої герметичності останніх

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям чавунних виливків у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

42 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми Розглянута в цьому розділі АСУ відноситься до комбінованих оскільки в переліку враховуваних параметрів є не тільки технологічні але й організаційні Аналізом технологічної схеми встано-влено що на вході АСУ ndash склад піщано-смоляної формувальної суміші темпе-ратура формоутворюючої оснастки а також стан обслуговуючого персоналу а на виході ndash газопроникність інтегруючого датчика який встановлюється у фо-

22рму та інтелектуального да-тчика вбудованого в орга-нізаційну систему

Відповідна до цього структурна схема АСУ тех-нологічним процесом лиття в оболонкові форми вилив-ків з алюмінієвих сплавів наведена на рис 12 На схемі передбачені дві під-системи виробнича яка управляє параметрами тех-нології і організаційна ndash керуюча персоналом цеху В якості laquoточок вимірю-ваньraquo визначено газопрони-кність інтегруючого датчи-ка стан персоналу і фотог-рафія поверхні виливка

За допомогою нейрон-ної мережі Кохонена а та-кож з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розробили завдання створення МЗ АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в обо-лонкові форми

ndash МЗ для вимірювання інтегральної дії на стан оболонкової форми темпе-ратури та часу

ndash МЗ для оцінки організаційного стану персоналу ливарного цеху ndash МЗ для оцінки якості виливків по зовнішньому вигляду їх поверхні Метод вимірювання кількості поглиненого тепла за допомогою інтегру-

ючих датчиків При аналізі процесів що відбуваються в системі laquoвиливок ndash формаraquo час є найважливішим фактором Наприклад мало нагріти деякий обrsquoєкт до температури фізичного або хімічного перетворення необхідно при цій температурі витримати цей обrsquoєкт для завершення перетворення Це озна-чає що мало мати інформацію про максимальному температуру якої досягав обrsquoєкт необхідно також знати скільки часу тривав такий стан тобто вміти ви-мірювати деяку інтегральну характеристику температури у часі тобто фактич-но вимірювати енергію отриману обrsquoєктом в процесі нагрівання

Прототипу такого методу вимірювання в МЗ ЛВ не існує У роботі запро-поновано новий інтегральний метод вимірювання такої енергії Це дало змогу запропонувати засоби вимірювання у вигляді інтегральних датчиків минулого термічного стану перетворення чутливих елементів яких дозволяє після заве-ршення процесу судити про термічні умови в яких перебував елемент Завдяки цьому проміжні показники (температура форми і час протягом якого вона впливала) виводяться до списку вихідних показників що в свою чергу дозво-ляє відмовитися від важкої ідеї що вимірювати в формі в процесі охолодження

Виробничапідсистема

Організаційнапідсистема

Стан обслуговую-

чого персоналу

Від інтегруючого датчика

Технологічний процес лиття алюмінієвих виливків

в оболонкові форми

Склад формувальної

суміші

Розрахунок управлін-ський дій

Від інтелектуального датчика

Температура оснастки

Фотографія поверхні виливка

Розрахунок управлін-ський дій

Рисунок 12 ndash Структурна схема комбінованої АСУ технологічним процесом лиття виливків з алюмінієвих сплавів в оболонкові форми

23відливка В якості чутливого елемента засобу вимірювання в роботі служив стовпчик піщано-смоляних сумішей або стовпчик порошку легкоплавкого скла Порошки знаходяться в спеціа-льному оснащенні ndash датчику що до-зволяє з одного боку нагрівати стовп-чик усередині досліджуваного обrsquoєкта а з іншого ndash прикладати до нього механічне зусилля (рис 13)

При надходженні тепла з боку поверхні А (рис 13) стовпчик порош-ку односторонньо нагрівається при цьому його фізико-хімічний стан змі-нюється не одночасно а по мірі про-грівання від металевого дна приладу

Відомо що при торцевому нагріванні і стисканні стовпа піщано-смоляних сумішей можливе утворення двох шарів різної щільності результат ланцюж-ка фізико-хімічних процесів вихідного стиснення laquoсухоїraquo суміші і laquoпластично-гоraquo стиснення суміші в якій звrsquoязуюче ndash новолачна смола ndash знаходиться в розмrsquoякшеному від нагрівання стані Подальший нагрів за рахунок поліконден-сації смоли фіксує ці стани чутливого елемента У підсумку газопроникність елемента Г служить деякою інтегральною функцією температури і часу нагрі-вання чутливого елемента

0

Г ( )к

f T dτ⎛ ⎞

= τ τ⎜ ⎟⎝ ⎠int (4)

де τ ndash час закінчення спостерігання с Т ndash температура в контрольній точці К Метрологічна оцінка (вимірювання) якості поверхневого шару По-

поверховий шар готових виливків оцінювали в балах за двома факторами ная-вності пригару та раковин за 5-бальною шкалою для кожного фактора

Розроблене МЗ впроваджено в ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут телевізійної технікиraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

43 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття крупних сталевих виливків

Як випливає з технологічної схеми процесу лиття великих сталевих вилив-ків на вході знаходиться склад формувальної суміші і температура заливання сталі а на виході ndash фотографія поверхні виливка що свідчить про наявність і кількість пригару Крім того на проміжному етапі при формоутворенні здійс-нюється вимірювання щільності форми яке виконується неруйнівним ємнісним методом Відповідна структурна схема АСУ технологічним процесом лиття сталевих виливків в піщані форми наведена на рис 14

В результаті аналізу технологічного процесу лиття великих сталевих вили-вків за допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розроблено завдання створення нового МЗ

Oslash20

60

А

2 1 3 4 5 6 Рисунок 13 ndash Схема датчика кількості

поглиненого піщаною ливарною формою тепла 1 ndash керамічний стакан 2 ndash металеве (мідне) дно 3 ndash стовпчик

порошку чутливого елемента 4 ndash пористий металокерамічний поршень 5 ndash пружина 6 ndash упор

24ndash МЗ для вимірю-

вання щільності піщаної ливарної форми

ndash МЗ для вимірю-вання зовнішнього ви-гляду виливка яке під-ходить для вбудови в АСУ

Ємнісний метод неруйнівного вимірю-вання щільності піщаної форми Систематичний моніторинг щільності ливарних форм в цілому або окремих її ділянок ускладнений через від-сутність ефективних методів такого контролю без руйнування форми Дійсно від співвідношення густин різних ділянок форми багато в чому залежить інтен-сивність процесів тепломасообміну у останньої а отже і якості виливків На жаль коли форма виготовлена неможливо без її руйнування виміряти щільність її фрагментів що різко обмежує можливості постійного моніторингу форм на ливарному конвеєрі

Метод запропонований в даній роботі полягає у безпосередньому вимі-рюванні електричної ємності конденсатора обкладки якого є складовою части-ною оснастки в якій форма отримана Такий підхід дозволяє забезпечити стабі-льні геометричні параметри конденсатора і високу точність вимірювань

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям сталевих виливків в ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПрогресraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

У пrsquoятому розділі представлена підсистема МЗ laquoENVIRMEASraquo в області управління сферою впливу ливарного виробництва

Під сферою впливу в роботі розуміли процеси які безпосередньо не вхо-дять в даний конкретний спосіб лиття (внутрішня сфера) але тим не менш суттєво впливають на якість життя людини (зовнішня сфера) Сюди можна від-нести проблеми екології ndash якості навколишнього середовища людини ергоно-міки ndash особливостей та можливостей функціонування людини в системах лю-дина річ середа естетики ndash різного роду творів мистецтва декоративних пок-риттів тощо (велика частка творів мистецтва виконана литтям) та ін

51 Метрологічне забезпечення АСУ сферою впливу ливарного вироб-ництва Екосистема відвалів ЛВ є самовідтворюваною але відновні процеси протікають в ній повільно Це пояснюється низькою біологічною активністю відпрацьованих формувальних і стрижневих сумішей Якщо цю властивість на-дати сумішам до вивезення у відвал ще на стадії виробничого циклу то процес відновлення їх у природі можна значно прискорити З цією метою у формува-льну суміш вводили насіння різних рослин При цьому насіння не тільки сприя-

Технологічний процес виготовлення крупних сталевих виливків

Щільність форми

Техноло-гічний процес виготов-лення піщаної форми

Температура заливання

Розрахунокуправля-ючих дій

Фотографія поверхні

Склад форм суміші

Зали-вання форми рідкою сталлю

Рисунок 14 ndash Структурна схема АСУ технологічним

процесом лиття крупних сталевих виливків

25ли формуванню біологічної активності сумішей але й виступали в ролі добав-ки що підвищує податливість ливарної форми Оскільки при цьому вдається також розвrsquoязувати завдання підвищення якості виливків маємо комбіновану область АСУ ЛВ і відповідне цьому МЗ

На вході системи комбінованої АСУ ndash склад формувальної суміші із біодо-бавками конструкція ливарної форми і температура заливки металу а на вихо-ді ndash фотографії поверхні виливка і відвалів ливарних цехів томограма ливарної форми а також біологічні властивості води і насіння які побували в ливарній формі (рис 15)

ЕКОЛОГІЯ ОТОЧУЮЧОГО СЕРЕДОВИЩА

Результат елиптичного перетворення

Концентрація небезпечних компонентів

Питома площа відтворених ділянок

Результат параболічного перетворення

Склад формувальної

суміші

Розрахунокуправля-ючіх дій

Аерофотозrsquoйом-ка відвалів

Температура заливання чувуну Томограма

форми

Схожість насінняпісля вибивки

Біоаналіз фільтр вод

Фото поверхнівиливка

ЛИВАРНИЙЦЕХ

браку по горячих тріщинах

Товщина робочого

шару форми

Рисунок 15 ndash Структурна схема комбінованої АСУ

Для визначення зон ливарної форми в яких насіння виживуть або вигорять

після заливання рідкого металу розглянули розподіл температури в перерізі сирої піщано-глинистої ливарної форми

За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань було поставлено та розвrsquoязано завдання розро-бки нового метрологічного забезпечення для комбінованої АСУ

ndash МЗ для вимірювання якості поверхні виливка з його фотографії ndash МЗ для вимірювання параметрів фільтраційних вод в зоні відвалів ЛВ ndash МЗ для лабораторного вимірювання схожості насіння у ґрунті після ви-

бивки ливарної форми ndash МЗ для аерофото та відео зйомки поверхонь ливарних відвалів та вимі-

рювання параметрами покриття їх сходами насіння ndash МЗ для вимірювання структури матеріалу форми з біодобавками Останню задачу вирішували шляхом розробки методів неруйнівного вимі-

рювання які включають компrsquoютерну томографію середовища і подальшу об-робку її результатів шляхом розрахунку хаусдорфовської розмірності тобто зведення томографічного зображення до одного числа

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ якістю чавунних виливків та екологією ЛВ у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

2652 Метрологічне забезпечення АСУ естетико-художньою сферою ли-

варного виробництва АСУ процесами неметалевого і художнього лиття а та-кож нанесенням художніх покриттів представлена схемою на рис 16

На вході системи автома-тизованого замкненого управ-ління ndash склади матеріалів що використовуються і параметри технологічних процесів а на виході ndash фотографії поверхонь виливків а також механічні властивості виливків і покрит-тів Особливістю вихідних па-раметрів у цьому випадку є їх laquoнечіткістьraquo неможливість ви-мірювання з заданою точністю з-за неповторюваності худож-ніх виливків їх невідтворюва-ності від виливка до виливка

Це робить метрологічний інформаційний канал в АСУ розмитим стохастичним що вимагає для вирішення основної задачі МЗ ndash поставки в замкнений контур управління даних про поточні значення тих або інших вихідних параметрів ndash інтелектуальних методів обробки неповної і нечіткої інформації Для підтримки МЗ АСУ такими системами в роботі використовували інтелектуальні методи генетичні алгоритми та нейронні мережі

Генетичні алгоритми вирішували завдання прогнозування та оптимізації систем на основі нечітких результатів вимірювань технічної діагностики та компенсації латентних порушень в роботі складних систем багатоцільової оп-тимізації методом комплексного генетичного алгоритму та еволюційної оптимі-зації слабкозвrsquoязаних технічних систем Нейронні мережі призначалися для вбудовування в засоби вимірюваненя для АСУ технологічними процесами лит-тя і після відповідного навчання laquoзаймалисяraquo розпізнаванням прихованих за художньою оболонкою технічних образів необхідних для ефективного пошуку управлінських рішень в області ливарної технології

ВИСНОВКИ

Дисертація містить нові науково обґрунтовані результати проведених здо-

бувачем досліджень які розвrsquoязують наукову проблему розробки та удоскона-лення теоретичних основ і нових універсальних підходів до вибору систем та імплементації МЗ управління складними важкодоступними ливарними систе-мами з важковимірюваними параметрами дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірювань підвищувати якість продукції ЛВ

Художнє

та неметалеве лиття нанесення

покриттів

Матеріали

Розрахунок управляючих дій за

допомогою інтелектуальних інформаційних технологій

Мікрофото поверхні

Параметритехнології Механічні

властивості

Фотографія виливка

Рисунок 16 ndash Схема АСУ процесами неметалевого і художнього лиття

а також нанесенням художніх покриттів

271 Аналізом літературних джерел і виробничих даних встановлено що ли-

варним виробництвом (на сьогоднішній день існують понад сотні принципово різних промислових способів лиття) надзвичайно важко керувати оскільки йо-го вхідні проміжні та вихідні характеристики відносяться до важковимірюва-них швидкозмінних багатовимірних широкодіапазонних важкодоступних ві-дкладених і прихованих Все це створює проблеми МЗ ЛВ оскільки існуючі методи і засоби які призначені для цього відрізняються

bull за методами одержання первинної вимірювальної інформації запізню-ванням (великі виливки остигають в формі тривалий час) руйнівним впливом на процеси (форму виливок доводиться розрізати) побічністю (наприклад ви-мірювання температури поверхні оцінюється laquoна окоraquo за швидкістю перемі-щення по ній крапель рідини) небезпекою для життя (високі температури ви-бухонебезпечність високочастотні магнітні поля тощо)

bull за видом надання первинної вимірювальної інформації багатомірністю (великий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного вимірю-вання) нестабільністю (наприклад від виливка до виливка)

bull за методами обробки вимірювальної інформації домінуванням експерт-них оцінок (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікації за еталонами і laquoруч-ногоraquo підрахунку

bull за метрологічними характеристиками результатів вимірювань відсут-ність on-line доступу низька точність низька чутливість низька надійність ре-зультату вимірювання (вплив на результат різного роду статистичних викидів)

2 Виконана класифікація МЗ ЛВ за напрямками вхідні характеристики ndash що вимірювати навіщо вимірювати та вихідні ndash як і чим вимірювати Це дозво-лило для розвrsquoязання науково-технічної проблеми створення та імплементації ефективного МЗ системи управління ЛВ запропонувати метод інтелектуальної обробки вхідних характеристик за допомогою нейронної мережі Кохонена яка підбирає до кожного набору останніх (коду ТВ) можливі методи і засоби вимі-рювання Якщо такі є в базі даних системи їх треба придбати і застосувати якщо є тільки метод вимірювання необхідно розробити спроектувати і вигото-вити засіб що реалізує цей метод якщо й метод не існує ndash необхідна наукова робота по його створенню У будь-якому випадку необхідно виконати імпле-ментацію методів і засобів під конкретні умови технологічних процесів лиття

3 Для реалізації цього методу створена автоматизована людино-машинна система вибору МЗ ЛВ laquoFOUNDMEASraquo (laquofoundry measurementsraquo ndash ливарні ви-мірювання) та її підсистеми laquoMETALMEASraquo для області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo для області якості продукції ЛВ та laquoENVIRMEASraquo для області сфери зовнішнього впливу ЛВ що містить підсистеми вибору такого забезпечення отримання вимірювальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ вибору методу згортки таких відображень до ре-зультату вимірювання а також оцінки якості і конкурентоспроможності новос-творюваних метрологічних систем

4 Для обrsquoєктів ЛВ з метою отримання первинної метрологічної інформації (просторово-часового відображення) від laquoточок вимірюваньraquo прийнятих в робо-ті запропоновані та імплементовані фізичні методи (ємнісний індукційний та

28рентгенографічний) термічні (термопари спектроскопи laquoпряміraquo та інфрачер-воні термометри) гідравлічні (прилади для вимірювання герметичності просо-чування) біологічні (життєздатність флори і фауни) методи отримання зобра-жень та відеорядів (фото- та кінозйомка томографія теплобачення) а також ін-телектуальні методи інтегруючих датчиків і латентних інформаційних інrsquoєкцій

5 Для обrsquoєктів ЛВ з метою згортки первинної метрологічної інформації до результату вимірювання запропоновано згортка за допомогою розрахунку роз-мірностей відображення (топологічної розмірності Мінковського розмірності Хаусдорфа-Безиковича фрактальної розмірності інформаційної розмірності кореляційної розмірності) а також згортка за допомогою стискаючих відобра-жень і згортка в результат еліптичного та параболічного перетворень що до-зволило зводити великий обсяг первинної вимірювальної інформації до одного числа

6 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття мідного неперервного виливка із безкисневої катодної міді лиття в виливниці мідних анодів і лиття під тиском біметалевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірювання тем-ператури поверхні мідної катанки в русі вимірювання мікроструктури безкис-невої міді шляхом еліптичного перетворення її цифрового зображення вимірю-вання електрогальванічних якостей мідних анодів шляхом попиксельної оцінки відповідності кольору фотографії анода еталону який налаштовується за ре-зультатами спектрального аналізу металу виливка вимірювання нерівномірнос-тей у розподілі температури поверхні сталевих вставок перед заливкою алюмі-нієм за допомогою тепловізора а також вимірювання незварюваємості елемен-тів біметалу за допомогою компrsquoютерної обробки фотографій мікрошліфів в зоні зварювання сталі і алюмінію

7 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття в землю герметичних чавунних виливків лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми і лиття в землю ве-ликих сталевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірюван-ня герметичності сірого чавуну шляхом параболічного перетворення відеозйо-мки з місця протікання для експрес-вимірювання та еліптичного перетворення зображення мікрошліфа сірого чавуну для універсального вимірювання запро-понована і сертифікована на підприємстві (одеський завод laquoЦентролитraquo) нова одиниця вимірювання герметичності laquoегraquo Розроблено методи та засоби МЗ ви-мірювання за допомогою запропонованого в роботі інтегрального датчика теп-лової енергії яка поглинається піщано-смоляною формою при її виготовленні а також неруйнівного вимірювання щільності піщаної форми в процесі її вигото-влення за допомогою ємнісного датчика

8 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoENVIRMEASraquo при управлінні технологічними процесами неметалевого і художнього лиття та на-несення художніх покриттів а також при управлінні екологічним станом на-вколишнього середовища технологічними методами Розроблено методи та за-соби МЗ інтелектуального вимірювання параметрів виливків в умовах неповних та (або) нечітких даних а також вимірювання laquoзовнішніхraquo для ЛВ параметрів

29кількості шкідливих речовин повrsquoязаних з технологією лиття в повітрі водой-мах та ґрунті параметрів відновлення навколишнього середовища тощо

9 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного виливка В результаті випробувань встановлено що підсистема laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномір-ність показника якості мідного виливка в межах 16 стренг приблизно на 25

10 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo В результаті випробувань встановлено що використання під-системи laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чистоти міді на рівні не більше ніж 0001 за кожною домішкою

11 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бі-металевих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на згортках фотографій мак-рошліфів зони стику різних металів Встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo в реальному виробництві дало можливість знизити дефек-ти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

12 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в піщані форми В результаті випро-бувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

13 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболо-нкові форми В результаті випробувань встановлено що застосування підсисте-ми laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоспроможність продукції

14 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ в області оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків В результаті виробничих випробувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість де-фектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

15 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролітraquo були проведені випробування підсистеми МЗ в галузі екології ЛВ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою В результаті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прис-корити рекультивацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

22рму та інтелектуального да-тчика вбудованого в орга-нізаційну систему

Відповідна до цього структурна схема АСУ тех-нологічним процесом лиття в оболонкові форми вилив-ків з алюмінієвих сплавів наведена на рис 12 На схемі передбачені дві під-системи виробнича яка управляє параметрами тех-нології і організаційна ndash керуюча персоналом цеху В якості laquoточок вимірю-ваньraquo визначено газопрони-кність інтегруючого датчи-ка стан персоналу і фотог-рафія поверхні виливка

За допомогою нейрон-ної мережі Кохонена а та-кож з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розробили завдання створення МЗ АСУ технологічним процесом лиття алюмінієвих виливків в обо-лонкові форми

ndash МЗ для вимірювання інтегральної дії на стан оболонкової форми темпе-ратури та часу

ndash МЗ для оцінки організаційного стану персоналу ливарного цеху ndash МЗ для оцінки якості виливків по зовнішньому вигляду їх поверхні Метод вимірювання кількості поглиненого тепла за допомогою інтегру-

ючих датчиків При аналізі процесів що відбуваються в системі laquoвиливок ndash формаraquo час є найважливішим фактором Наприклад мало нагріти деякий обrsquoєкт до температури фізичного або хімічного перетворення необхідно при цій температурі витримати цей обrsquoєкт для завершення перетворення Це озна-чає що мало мати інформацію про максимальному температуру якої досягав обrsquoєкт необхідно також знати скільки часу тривав такий стан тобто вміти ви-мірювати деяку інтегральну характеристику температури у часі тобто фактич-но вимірювати енергію отриману обrsquoєктом в процесі нагрівання

Прототипу такого методу вимірювання в МЗ ЛВ не існує У роботі запро-поновано новий інтегральний метод вимірювання такої енергії Це дало змогу запропонувати засоби вимірювання у вигляді інтегральних датчиків минулого термічного стану перетворення чутливих елементів яких дозволяє після заве-ршення процесу судити про термічні умови в яких перебував елемент Завдяки цьому проміжні показники (температура форми і час протягом якого вона впливала) виводяться до списку вихідних показників що в свою чергу дозво-ляє відмовитися від важкої ідеї що вимірювати в формі в процесі охолодження

Виробничапідсистема

Організаційнапідсистема

Стан обслуговую-

чого персоналу

Від інтегруючого датчика

Технологічний процес лиття алюмінієвих виливків

в оболонкові форми

Склад формувальної

суміші

Розрахунок управлін-ський дій

Від інтелектуального датчика

Температура оснастки

Фотографія поверхні виливка

Розрахунок управлін-ський дій

Рисунок 12 ndash Структурна схема комбінованої АСУ технологічним процесом лиття виливків з алюмінієвих сплавів в оболонкові форми

23відливка В якості чутливого елемента засобу вимірювання в роботі служив стовпчик піщано-смоляних сумішей або стовпчик порошку легкоплавкого скла Порошки знаходяться в спеціа-льному оснащенні ndash датчику що до-зволяє з одного боку нагрівати стовп-чик усередині досліджуваного обrsquoєкта а з іншого ndash прикладати до нього механічне зусилля (рис 13)

При надходженні тепла з боку поверхні А (рис 13) стовпчик порош-ку односторонньо нагрівається при цьому його фізико-хімічний стан змі-нюється не одночасно а по мірі про-грівання від металевого дна приладу

Відомо що при торцевому нагріванні і стисканні стовпа піщано-смоляних сумішей можливе утворення двох шарів різної щільності результат ланцюж-ка фізико-хімічних процесів вихідного стиснення laquoсухоїraquo суміші і laquoпластично-гоraquo стиснення суміші в якій звrsquoязуюче ndash новолачна смола ndash знаходиться в розмrsquoякшеному від нагрівання стані Подальший нагрів за рахунок поліконден-сації смоли фіксує ці стани чутливого елемента У підсумку газопроникність елемента Г служить деякою інтегральною функцією температури і часу нагрі-вання чутливого елемента

0

Г ( )к

f T dτ⎛ ⎞

= τ τ⎜ ⎟⎝ ⎠int (4)

де τ ndash час закінчення спостерігання с Т ndash температура в контрольній точці К Метрологічна оцінка (вимірювання) якості поверхневого шару По-

поверховий шар готових виливків оцінювали в балах за двома факторами ная-вності пригару та раковин за 5-бальною шкалою для кожного фактора

Розроблене МЗ впроваджено в ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут телевізійної технікиraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

43 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття крупних сталевих виливків

Як випливає з технологічної схеми процесу лиття великих сталевих вилив-ків на вході знаходиться склад формувальної суміші і температура заливання сталі а на виході ndash фотографія поверхні виливка що свідчить про наявність і кількість пригару Крім того на проміжному етапі при формоутворенні здійс-нюється вимірювання щільності форми яке виконується неруйнівним ємнісним методом Відповідна структурна схема АСУ технологічним процесом лиття сталевих виливків в піщані форми наведена на рис 14

В результаті аналізу технологічного процесу лиття великих сталевих вили-вків за допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розроблено завдання створення нового МЗ

Oslash20

60

А

2 1 3 4 5 6 Рисунок 13 ndash Схема датчика кількості

поглиненого піщаною ливарною формою тепла 1 ndash керамічний стакан 2 ndash металеве (мідне) дно 3 ndash стовпчик

порошку чутливого елемента 4 ndash пористий металокерамічний поршень 5 ndash пружина 6 ndash упор

24ndash МЗ для вимірю-

вання щільності піщаної ливарної форми

ndash МЗ для вимірю-вання зовнішнього ви-гляду виливка яке під-ходить для вбудови в АСУ

Ємнісний метод неруйнівного вимірю-вання щільності піщаної форми Систематичний моніторинг щільності ливарних форм в цілому або окремих її ділянок ускладнений через від-сутність ефективних методів такого контролю без руйнування форми Дійсно від співвідношення густин різних ділянок форми багато в чому залежить інтен-сивність процесів тепломасообміну у останньої а отже і якості виливків На жаль коли форма виготовлена неможливо без її руйнування виміряти щільність її фрагментів що різко обмежує можливості постійного моніторингу форм на ливарному конвеєрі

Метод запропонований в даній роботі полягає у безпосередньому вимі-рюванні електричної ємності конденсатора обкладки якого є складовою части-ною оснастки в якій форма отримана Такий підхід дозволяє забезпечити стабі-льні геометричні параметри конденсатора і високу точність вимірювань

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям сталевих виливків в ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПрогресraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

У пrsquoятому розділі представлена підсистема МЗ laquoENVIRMEASraquo в області управління сферою впливу ливарного виробництва

Під сферою впливу в роботі розуміли процеси які безпосередньо не вхо-дять в даний конкретний спосіб лиття (внутрішня сфера) але тим не менш суттєво впливають на якість життя людини (зовнішня сфера) Сюди можна від-нести проблеми екології ndash якості навколишнього середовища людини ергоно-міки ndash особливостей та можливостей функціонування людини в системах лю-дина річ середа естетики ndash різного роду творів мистецтва декоративних пок-риттів тощо (велика частка творів мистецтва виконана литтям) та ін

51 Метрологічне забезпечення АСУ сферою впливу ливарного вироб-ництва Екосистема відвалів ЛВ є самовідтворюваною але відновні процеси протікають в ній повільно Це пояснюється низькою біологічною активністю відпрацьованих формувальних і стрижневих сумішей Якщо цю властивість на-дати сумішам до вивезення у відвал ще на стадії виробничого циклу то процес відновлення їх у природі можна значно прискорити З цією метою у формува-льну суміш вводили насіння різних рослин При цьому насіння не тільки сприя-

Технологічний процес виготовлення крупних сталевих виливків

Щільність форми

Техноло-гічний процес виготов-лення піщаної форми

Температура заливання

Розрахунокуправля-ючих дій

Фотографія поверхні

Склад форм суміші

Зали-вання форми рідкою сталлю

Рисунок 14 ndash Структурна схема АСУ технологічним

процесом лиття крупних сталевих виливків

25ли формуванню біологічної активності сумішей але й виступали в ролі добав-ки що підвищує податливість ливарної форми Оскільки при цьому вдається також розвrsquoязувати завдання підвищення якості виливків маємо комбіновану область АСУ ЛВ і відповідне цьому МЗ

На вході системи комбінованої АСУ ndash склад формувальної суміші із біодо-бавками конструкція ливарної форми і температура заливки металу а на вихо-ді ndash фотографії поверхні виливка і відвалів ливарних цехів томограма ливарної форми а також біологічні властивості води і насіння які побували в ливарній формі (рис 15)

ЕКОЛОГІЯ ОТОЧУЮЧОГО СЕРЕДОВИЩА

Результат елиптичного перетворення

Концентрація небезпечних компонентів

Питома площа відтворених ділянок

Результат параболічного перетворення

Склад формувальної

суміші

Розрахунокуправля-ючіх дій

Аерофотозrsquoйом-ка відвалів

Температура заливання чувуну Томограма

форми

Схожість насінняпісля вибивки

Біоаналіз фільтр вод

Фото поверхнівиливка

ЛИВАРНИЙЦЕХ

браку по горячих тріщинах

Товщина робочого

шару форми

Рисунок 15 ndash Структурна схема комбінованої АСУ

Для визначення зон ливарної форми в яких насіння виживуть або вигорять

після заливання рідкого металу розглянули розподіл температури в перерізі сирої піщано-глинистої ливарної форми

За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань було поставлено та розвrsquoязано завдання розро-бки нового метрологічного забезпечення для комбінованої АСУ

ndash МЗ для вимірювання якості поверхні виливка з його фотографії ndash МЗ для вимірювання параметрів фільтраційних вод в зоні відвалів ЛВ ndash МЗ для лабораторного вимірювання схожості насіння у ґрунті після ви-

бивки ливарної форми ndash МЗ для аерофото та відео зйомки поверхонь ливарних відвалів та вимі-

рювання параметрами покриття їх сходами насіння ndash МЗ для вимірювання структури матеріалу форми з біодобавками Останню задачу вирішували шляхом розробки методів неруйнівного вимі-

рювання які включають компrsquoютерну томографію середовища і подальшу об-робку її результатів шляхом розрахунку хаусдорфовської розмірності тобто зведення томографічного зображення до одного числа

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ якістю чавунних виливків та екологією ЛВ у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

2652 Метрологічне забезпечення АСУ естетико-художньою сферою ли-

варного виробництва АСУ процесами неметалевого і художнього лиття а та-кож нанесенням художніх покриттів представлена схемою на рис 16

На вході системи автома-тизованого замкненого управ-ління ndash склади матеріалів що використовуються і параметри технологічних процесів а на виході ndash фотографії поверхонь виливків а також механічні властивості виливків і покрит-тів Особливістю вихідних па-раметрів у цьому випадку є їх laquoнечіткістьraquo неможливість ви-мірювання з заданою точністю з-за неповторюваності худож-ніх виливків їх невідтворюва-ності від виливка до виливка

Це робить метрологічний інформаційний канал в АСУ розмитим стохастичним що вимагає для вирішення основної задачі МЗ ndash поставки в замкнений контур управління даних про поточні значення тих або інших вихідних параметрів ndash інтелектуальних методів обробки неповної і нечіткої інформації Для підтримки МЗ АСУ такими системами в роботі використовували інтелектуальні методи генетичні алгоритми та нейронні мережі

Генетичні алгоритми вирішували завдання прогнозування та оптимізації систем на основі нечітких результатів вимірювань технічної діагностики та компенсації латентних порушень в роботі складних систем багатоцільової оп-тимізації методом комплексного генетичного алгоритму та еволюційної оптимі-зації слабкозвrsquoязаних технічних систем Нейронні мережі призначалися для вбудовування в засоби вимірюваненя для АСУ технологічними процесами лит-тя і після відповідного навчання laquoзаймалисяraquo розпізнаванням прихованих за художньою оболонкою технічних образів необхідних для ефективного пошуку управлінських рішень в області ливарної технології

ВИСНОВКИ

Дисертація містить нові науково обґрунтовані результати проведених здо-

бувачем досліджень які розвrsquoязують наукову проблему розробки та удоскона-лення теоретичних основ і нових універсальних підходів до вибору систем та імплементації МЗ управління складними важкодоступними ливарними систе-мами з важковимірюваними параметрами дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірювань підвищувати якість продукції ЛВ

Художнє

та неметалеве лиття нанесення

покриттів

Матеріали

Розрахунок управляючих дій за

допомогою інтелектуальних інформаційних технологій

Мікрофото поверхні

Параметритехнології Механічні

властивості

Фотографія виливка

Рисунок 16 ndash Схема АСУ процесами неметалевого і художнього лиття

а також нанесенням художніх покриттів

271 Аналізом літературних джерел і виробничих даних встановлено що ли-

варним виробництвом (на сьогоднішній день існують понад сотні принципово різних промислових способів лиття) надзвичайно важко керувати оскільки йо-го вхідні проміжні та вихідні характеристики відносяться до важковимірюва-них швидкозмінних багатовимірних широкодіапазонних важкодоступних ві-дкладених і прихованих Все це створює проблеми МЗ ЛВ оскільки існуючі методи і засоби які призначені для цього відрізняються

bull за методами одержання первинної вимірювальної інформації запізню-ванням (великі виливки остигають в формі тривалий час) руйнівним впливом на процеси (форму виливок доводиться розрізати) побічністю (наприклад ви-мірювання температури поверхні оцінюється laquoна окоraquo за швидкістю перемі-щення по ній крапель рідини) небезпекою для життя (високі температури ви-бухонебезпечність високочастотні магнітні поля тощо)

bull за видом надання первинної вимірювальної інформації багатомірністю (великий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного вимірю-вання) нестабільністю (наприклад від виливка до виливка)

bull за методами обробки вимірювальної інформації домінуванням експерт-них оцінок (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікації за еталонами і laquoруч-ногоraquo підрахунку

bull за метрологічними характеристиками результатів вимірювань відсут-ність on-line доступу низька точність низька чутливість низька надійність ре-зультату вимірювання (вплив на результат різного роду статистичних викидів)

2 Виконана класифікація МЗ ЛВ за напрямками вхідні характеристики ndash що вимірювати навіщо вимірювати та вихідні ndash як і чим вимірювати Це дозво-лило для розвrsquoязання науково-технічної проблеми створення та імплементації ефективного МЗ системи управління ЛВ запропонувати метод інтелектуальної обробки вхідних характеристик за допомогою нейронної мережі Кохонена яка підбирає до кожного набору останніх (коду ТВ) можливі методи і засоби вимі-рювання Якщо такі є в базі даних системи їх треба придбати і застосувати якщо є тільки метод вимірювання необхідно розробити спроектувати і вигото-вити засіб що реалізує цей метод якщо й метод не існує ndash необхідна наукова робота по його створенню У будь-якому випадку необхідно виконати імпле-ментацію методів і засобів під конкретні умови технологічних процесів лиття

3 Для реалізації цього методу створена автоматизована людино-машинна система вибору МЗ ЛВ laquoFOUNDMEASraquo (laquofoundry measurementsraquo ndash ливарні ви-мірювання) та її підсистеми laquoMETALMEASraquo для області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo для області якості продукції ЛВ та laquoENVIRMEASraquo для області сфери зовнішнього впливу ЛВ що містить підсистеми вибору такого забезпечення отримання вимірювальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ вибору методу згортки таких відображень до ре-зультату вимірювання а також оцінки якості і конкурентоспроможності новос-творюваних метрологічних систем

4 Для обrsquoєктів ЛВ з метою отримання первинної метрологічної інформації (просторово-часового відображення) від laquoточок вимірюваньraquo прийнятих в робо-ті запропоновані та імплементовані фізичні методи (ємнісний індукційний та

28рентгенографічний) термічні (термопари спектроскопи laquoпряміraquo та інфрачер-воні термометри) гідравлічні (прилади для вимірювання герметичності просо-чування) біологічні (життєздатність флори і фауни) методи отримання зобра-жень та відеорядів (фото- та кінозйомка томографія теплобачення) а також ін-телектуальні методи інтегруючих датчиків і латентних інформаційних інrsquoєкцій

5 Для обrsquoєктів ЛВ з метою згортки первинної метрологічної інформації до результату вимірювання запропоновано згортка за допомогою розрахунку роз-мірностей відображення (топологічної розмірності Мінковського розмірності Хаусдорфа-Безиковича фрактальної розмірності інформаційної розмірності кореляційної розмірності) а також згортка за допомогою стискаючих відобра-жень і згортка в результат еліптичного та параболічного перетворень що до-зволило зводити великий обсяг первинної вимірювальної інформації до одного числа

6 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття мідного неперервного виливка із безкисневої катодної міді лиття в виливниці мідних анодів і лиття під тиском біметалевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірювання тем-ператури поверхні мідної катанки в русі вимірювання мікроструктури безкис-невої міді шляхом еліптичного перетворення її цифрового зображення вимірю-вання електрогальванічних якостей мідних анодів шляхом попиксельної оцінки відповідності кольору фотографії анода еталону який налаштовується за ре-зультатами спектрального аналізу металу виливка вимірювання нерівномірнос-тей у розподілі температури поверхні сталевих вставок перед заливкою алюмі-нієм за допомогою тепловізора а також вимірювання незварюваємості елемен-тів біметалу за допомогою компrsquoютерної обробки фотографій мікрошліфів в зоні зварювання сталі і алюмінію

7 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття в землю герметичних чавунних виливків лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми і лиття в землю ве-ликих сталевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірюван-ня герметичності сірого чавуну шляхом параболічного перетворення відеозйо-мки з місця протікання для експрес-вимірювання та еліптичного перетворення зображення мікрошліфа сірого чавуну для універсального вимірювання запро-понована і сертифікована на підприємстві (одеський завод laquoЦентролитraquo) нова одиниця вимірювання герметичності laquoегraquo Розроблено методи та засоби МЗ ви-мірювання за допомогою запропонованого в роботі інтегрального датчика теп-лової енергії яка поглинається піщано-смоляною формою при її виготовленні а також неруйнівного вимірювання щільності піщаної форми в процесі її вигото-влення за допомогою ємнісного датчика

8 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoENVIRMEASraquo при управлінні технологічними процесами неметалевого і художнього лиття та на-несення художніх покриттів а також при управлінні екологічним станом на-вколишнього середовища технологічними методами Розроблено методи та за-соби МЗ інтелектуального вимірювання параметрів виливків в умовах неповних та (або) нечітких даних а також вимірювання laquoзовнішніхraquo для ЛВ параметрів

29кількості шкідливих речовин повrsquoязаних з технологією лиття в повітрі водой-мах та ґрунті параметрів відновлення навколишнього середовища тощо

9 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного виливка В результаті випробувань встановлено що підсистема laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномір-ність показника якості мідного виливка в межах 16 стренг приблизно на 25

10 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo В результаті випробувань встановлено що використання під-системи laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чистоти міді на рівні не більше ніж 0001 за кожною домішкою

11 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бі-металевих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на згортках фотографій мак-рошліфів зони стику різних металів Встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo в реальному виробництві дало можливість знизити дефек-ти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

12 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в піщані форми В результаті випро-бувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

13 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболо-нкові форми В результаті випробувань встановлено що застосування підсисте-ми laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоспроможність продукції

14 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ в області оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків В результаті виробничих випробувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість де-фектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

15 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролітraquo були проведені випробування підсистеми МЗ в галузі екології ЛВ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою В результаті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прис-корити рекультивацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

23відливка В якості чутливого елемента засобу вимірювання в роботі служив стовпчик піщано-смоляних сумішей або стовпчик порошку легкоплавкого скла Порошки знаходяться в спеціа-льному оснащенні ndash датчику що до-зволяє з одного боку нагрівати стовп-чик усередині досліджуваного обrsquoєкта а з іншого ndash прикладати до нього механічне зусилля (рис 13)

При надходженні тепла з боку поверхні А (рис 13) стовпчик порош-ку односторонньо нагрівається при цьому його фізико-хімічний стан змі-нюється не одночасно а по мірі про-грівання від металевого дна приладу

Відомо що при торцевому нагріванні і стисканні стовпа піщано-смоляних сумішей можливе утворення двох шарів різної щільності результат ланцюж-ка фізико-хімічних процесів вихідного стиснення laquoсухоїraquo суміші і laquoпластично-гоraquo стиснення суміші в якій звrsquoязуюче ndash новолачна смола ndash знаходиться в розмrsquoякшеному від нагрівання стані Подальший нагрів за рахунок поліконден-сації смоли фіксує ці стани чутливого елемента У підсумку газопроникність елемента Г служить деякою інтегральною функцією температури і часу нагрі-вання чутливого елемента

0

Г ( )к

f T dτ⎛ ⎞

= τ τ⎜ ⎟⎝ ⎠int (4)

де τ ndash час закінчення спостерігання с Т ndash температура в контрольній точці К Метрологічна оцінка (вимірювання) якості поверхневого шару По-

поверховий шар готових виливків оцінювали в балах за двома факторами ная-вності пригару та раковин за 5-бальною шкалою для кожного фактора

Розроблене МЗ впроваджено в ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут телевізійної технікиraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

43 Метрологічне забезпечення АСУ технологічним процесом лиття крупних сталевих виливків

Як випливає з технологічної схеми процесу лиття великих сталевих вилив-ків на вході знаходиться склад формувальної суміші і температура заливання сталі а на виході ndash фотографія поверхні виливка що свідчить про наявність і кількість пригару Крім того на проміжному етапі при формоутворенні здійс-нюється вимірювання щільності форми яке виконується неруйнівним ємнісним методом Відповідна структурна схема АСУ технологічним процесом лиття сталевих виливків в піщані форми наведена на рис 14

В результаті аналізу технологічного процесу лиття великих сталевих вили-вків за допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань розроблено завдання створення нового МЗ

Oslash20

60

А

2 1 3 4 5 6 Рисунок 13 ndash Схема датчика кількості

поглиненого піщаною ливарною формою тепла 1 ndash керамічний стакан 2 ndash металеве (мідне) дно 3 ndash стовпчик

порошку чутливого елемента 4 ndash пористий металокерамічний поршень 5 ndash пружина 6 ndash упор

24ndash МЗ для вимірю-

вання щільності піщаної ливарної форми

ndash МЗ для вимірю-вання зовнішнього ви-гляду виливка яке під-ходить для вбудови в АСУ

Ємнісний метод неруйнівного вимірю-вання щільності піщаної форми Систематичний моніторинг щільності ливарних форм в цілому або окремих її ділянок ускладнений через від-сутність ефективних методів такого контролю без руйнування форми Дійсно від співвідношення густин різних ділянок форми багато в чому залежить інтен-сивність процесів тепломасообміну у останньої а отже і якості виливків На жаль коли форма виготовлена неможливо без її руйнування виміряти щільність її фрагментів що різко обмежує можливості постійного моніторингу форм на ливарному конвеєрі

Метод запропонований в даній роботі полягає у безпосередньому вимі-рюванні електричної ємності конденсатора обкладки якого є складовою части-ною оснастки в якій форма отримана Такий підхід дозволяє забезпечити стабі-льні геометричні параметри конденсатора і високу точність вимірювань

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям сталевих виливків в ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПрогресraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

У пrsquoятому розділі представлена підсистема МЗ laquoENVIRMEASraquo в області управління сферою впливу ливарного виробництва

Під сферою впливу в роботі розуміли процеси які безпосередньо не вхо-дять в даний конкретний спосіб лиття (внутрішня сфера) але тим не менш суттєво впливають на якість життя людини (зовнішня сфера) Сюди можна від-нести проблеми екології ndash якості навколишнього середовища людини ергоно-міки ndash особливостей та можливостей функціонування людини в системах лю-дина річ середа естетики ndash різного роду творів мистецтва декоративних пок-риттів тощо (велика частка творів мистецтва виконана литтям) та ін

51 Метрологічне забезпечення АСУ сферою впливу ливарного вироб-ництва Екосистема відвалів ЛВ є самовідтворюваною але відновні процеси протікають в ній повільно Це пояснюється низькою біологічною активністю відпрацьованих формувальних і стрижневих сумішей Якщо цю властивість на-дати сумішам до вивезення у відвал ще на стадії виробничого циклу то процес відновлення їх у природі можна значно прискорити З цією метою у формува-льну суміш вводили насіння різних рослин При цьому насіння не тільки сприя-

Технологічний процес виготовлення крупних сталевих виливків

Щільність форми

Техноло-гічний процес виготов-лення піщаної форми

Температура заливання

Розрахунокуправля-ючих дій

Фотографія поверхні

Склад форм суміші

Зали-вання форми рідкою сталлю

Рисунок 14 ndash Структурна схема АСУ технологічним

процесом лиття крупних сталевих виливків

25ли формуванню біологічної активності сумішей але й виступали в ролі добав-ки що підвищує податливість ливарної форми Оскільки при цьому вдається також розвrsquoязувати завдання підвищення якості виливків маємо комбіновану область АСУ ЛВ і відповідне цьому МЗ

На вході системи комбінованої АСУ ndash склад формувальної суміші із біодо-бавками конструкція ливарної форми і температура заливки металу а на вихо-ді ndash фотографії поверхні виливка і відвалів ливарних цехів томограма ливарної форми а також біологічні властивості води і насіння які побували в ливарній формі (рис 15)

ЕКОЛОГІЯ ОТОЧУЮЧОГО СЕРЕДОВИЩА

Результат елиптичного перетворення

Концентрація небезпечних компонентів

Питома площа відтворених ділянок

Результат параболічного перетворення

Склад формувальної

суміші

Розрахунокуправля-ючіх дій

Аерофотозrsquoйом-ка відвалів

Температура заливання чувуну Томограма

форми

Схожість насінняпісля вибивки

Біоаналіз фільтр вод

Фото поверхнівиливка

ЛИВАРНИЙЦЕХ

браку по горячих тріщинах

Товщина робочого

шару форми

Рисунок 15 ndash Структурна схема комбінованої АСУ

Для визначення зон ливарної форми в яких насіння виживуть або вигорять

після заливання рідкого металу розглянули розподіл температури в перерізі сирої піщано-глинистої ливарної форми

За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань було поставлено та розвrsquoязано завдання розро-бки нового метрологічного забезпечення для комбінованої АСУ

ndash МЗ для вимірювання якості поверхні виливка з його фотографії ndash МЗ для вимірювання параметрів фільтраційних вод в зоні відвалів ЛВ ndash МЗ для лабораторного вимірювання схожості насіння у ґрунті після ви-

бивки ливарної форми ndash МЗ для аерофото та відео зйомки поверхонь ливарних відвалів та вимі-

рювання параметрами покриття їх сходами насіння ndash МЗ для вимірювання структури матеріалу форми з біодобавками Останню задачу вирішували шляхом розробки методів неруйнівного вимі-

рювання які включають компrsquoютерну томографію середовища і подальшу об-робку її результатів шляхом розрахунку хаусдорфовської розмірності тобто зведення томографічного зображення до одного числа

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ якістю чавунних виливків та екологією ЛВ у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

2652 Метрологічне забезпечення АСУ естетико-художньою сферою ли-

варного виробництва АСУ процесами неметалевого і художнього лиття а та-кож нанесенням художніх покриттів представлена схемою на рис 16

На вході системи автома-тизованого замкненого управ-ління ndash склади матеріалів що використовуються і параметри технологічних процесів а на виході ndash фотографії поверхонь виливків а також механічні властивості виливків і покрит-тів Особливістю вихідних па-раметрів у цьому випадку є їх laquoнечіткістьraquo неможливість ви-мірювання з заданою точністю з-за неповторюваності худож-ніх виливків їх невідтворюва-ності від виливка до виливка

Це робить метрологічний інформаційний канал в АСУ розмитим стохастичним що вимагає для вирішення основної задачі МЗ ndash поставки в замкнений контур управління даних про поточні значення тих або інших вихідних параметрів ndash інтелектуальних методів обробки неповної і нечіткої інформації Для підтримки МЗ АСУ такими системами в роботі використовували інтелектуальні методи генетичні алгоритми та нейронні мережі

Генетичні алгоритми вирішували завдання прогнозування та оптимізації систем на основі нечітких результатів вимірювань технічної діагностики та компенсації латентних порушень в роботі складних систем багатоцільової оп-тимізації методом комплексного генетичного алгоритму та еволюційної оптимі-зації слабкозвrsquoязаних технічних систем Нейронні мережі призначалися для вбудовування в засоби вимірюваненя для АСУ технологічними процесами лит-тя і після відповідного навчання laquoзаймалисяraquo розпізнаванням прихованих за художньою оболонкою технічних образів необхідних для ефективного пошуку управлінських рішень в області ливарної технології

ВИСНОВКИ

Дисертація містить нові науково обґрунтовані результати проведених здо-

бувачем досліджень які розвrsquoязують наукову проблему розробки та удоскона-лення теоретичних основ і нових універсальних підходів до вибору систем та імплементації МЗ управління складними важкодоступними ливарними систе-мами з важковимірюваними параметрами дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірювань підвищувати якість продукції ЛВ

Художнє

та неметалеве лиття нанесення

покриттів

Матеріали

Розрахунок управляючих дій за

допомогою інтелектуальних інформаційних технологій

Мікрофото поверхні

Параметритехнології Механічні

властивості

Фотографія виливка

Рисунок 16 ndash Схема АСУ процесами неметалевого і художнього лиття

а також нанесенням художніх покриттів

271 Аналізом літературних джерел і виробничих даних встановлено що ли-

варним виробництвом (на сьогоднішній день існують понад сотні принципово різних промислових способів лиття) надзвичайно важко керувати оскільки йо-го вхідні проміжні та вихідні характеристики відносяться до важковимірюва-них швидкозмінних багатовимірних широкодіапазонних важкодоступних ві-дкладених і прихованих Все це створює проблеми МЗ ЛВ оскільки існуючі методи і засоби які призначені для цього відрізняються

bull за методами одержання первинної вимірювальної інформації запізню-ванням (великі виливки остигають в формі тривалий час) руйнівним впливом на процеси (форму виливок доводиться розрізати) побічністю (наприклад ви-мірювання температури поверхні оцінюється laquoна окоraquo за швидкістю перемі-щення по ній крапель рідини) небезпекою для життя (високі температури ви-бухонебезпечність високочастотні магнітні поля тощо)

bull за видом надання первинної вимірювальної інформації багатомірністю (великий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного вимірю-вання) нестабільністю (наприклад від виливка до виливка)

bull за методами обробки вимірювальної інформації домінуванням експерт-них оцінок (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікації за еталонами і laquoруч-ногоraquo підрахунку

bull за метрологічними характеристиками результатів вимірювань відсут-ність on-line доступу низька точність низька чутливість низька надійність ре-зультату вимірювання (вплив на результат різного роду статистичних викидів)

2 Виконана класифікація МЗ ЛВ за напрямками вхідні характеристики ndash що вимірювати навіщо вимірювати та вихідні ndash як і чим вимірювати Це дозво-лило для розвrsquoязання науково-технічної проблеми створення та імплементації ефективного МЗ системи управління ЛВ запропонувати метод інтелектуальної обробки вхідних характеристик за допомогою нейронної мережі Кохонена яка підбирає до кожного набору останніх (коду ТВ) можливі методи і засоби вимі-рювання Якщо такі є в базі даних системи їх треба придбати і застосувати якщо є тільки метод вимірювання необхідно розробити спроектувати і вигото-вити засіб що реалізує цей метод якщо й метод не існує ndash необхідна наукова робота по його створенню У будь-якому випадку необхідно виконати імпле-ментацію методів і засобів під конкретні умови технологічних процесів лиття

3 Для реалізації цього методу створена автоматизована людино-машинна система вибору МЗ ЛВ laquoFOUNDMEASraquo (laquofoundry measurementsraquo ndash ливарні ви-мірювання) та її підсистеми laquoMETALMEASraquo для області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo для області якості продукції ЛВ та laquoENVIRMEASraquo для області сфери зовнішнього впливу ЛВ що містить підсистеми вибору такого забезпечення отримання вимірювальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ вибору методу згортки таких відображень до ре-зультату вимірювання а також оцінки якості і конкурентоспроможності новос-творюваних метрологічних систем

4 Для обrsquoєктів ЛВ з метою отримання первинної метрологічної інформації (просторово-часового відображення) від laquoточок вимірюваньraquo прийнятих в робо-ті запропоновані та імплементовані фізичні методи (ємнісний індукційний та

28рентгенографічний) термічні (термопари спектроскопи laquoпряміraquo та інфрачер-воні термометри) гідравлічні (прилади для вимірювання герметичності просо-чування) біологічні (життєздатність флори і фауни) методи отримання зобра-жень та відеорядів (фото- та кінозйомка томографія теплобачення) а також ін-телектуальні методи інтегруючих датчиків і латентних інформаційних інrsquoєкцій

5 Для обrsquoєктів ЛВ з метою згортки первинної метрологічної інформації до результату вимірювання запропоновано згортка за допомогою розрахунку роз-мірностей відображення (топологічної розмірності Мінковського розмірності Хаусдорфа-Безиковича фрактальної розмірності інформаційної розмірності кореляційної розмірності) а також згортка за допомогою стискаючих відобра-жень і згортка в результат еліптичного та параболічного перетворень що до-зволило зводити великий обсяг первинної вимірювальної інформації до одного числа

6 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття мідного неперервного виливка із безкисневої катодної міді лиття в виливниці мідних анодів і лиття під тиском біметалевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірювання тем-ператури поверхні мідної катанки в русі вимірювання мікроструктури безкис-невої міді шляхом еліптичного перетворення її цифрового зображення вимірю-вання електрогальванічних якостей мідних анодів шляхом попиксельної оцінки відповідності кольору фотографії анода еталону який налаштовується за ре-зультатами спектрального аналізу металу виливка вимірювання нерівномірнос-тей у розподілі температури поверхні сталевих вставок перед заливкою алюмі-нієм за допомогою тепловізора а також вимірювання незварюваємості елемен-тів біметалу за допомогою компrsquoютерної обробки фотографій мікрошліфів в зоні зварювання сталі і алюмінію

7 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття в землю герметичних чавунних виливків лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми і лиття в землю ве-ликих сталевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірюван-ня герметичності сірого чавуну шляхом параболічного перетворення відеозйо-мки з місця протікання для експрес-вимірювання та еліптичного перетворення зображення мікрошліфа сірого чавуну для універсального вимірювання запро-понована і сертифікована на підприємстві (одеський завод laquoЦентролитraquo) нова одиниця вимірювання герметичності laquoегraquo Розроблено методи та засоби МЗ ви-мірювання за допомогою запропонованого в роботі інтегрального датчика теп-лової енергії яка поглинається піщано-смоляною формою при її виготовленні а також неруйнівного вимірювання щільності піщаної форми в процесі її вигото-влення за допомогою ємнісного датчика

8 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoENVIRMEASraquo при управлінні технологічними процесами неметалевого і художнього лиття та на-несення художніх покриттів а також при управлінні екологічним станом на-вколишнього середовища технологічними методами Розроблено методи та за-соби МЗ інтелектуального вимірювання параметрів виливків в умовах неповних та (або) нечітких даних а також вимірювання laquoзовнішніхraquo для ЛВ параметрів

29кількості шкідливих речовин повrsquoязаних з технологією лиття в повітрі водой-мах та ґрунті параметрів відновлення навколишнього середовища тощо

9 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного виливка В результаті випробувань встановлено що підсистема laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномір-ність показника якості мідного виливка в межах 16 стренг приблизно на 25

10 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo В результаті випробувань встановлено що використання під-системи laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чистоти міді на рівні не більше ніж 0001 за кожною домішкою

11 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бі-металевих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на згортках фотографій мак-рошліфів зони стику різних металів Встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo в реальному виробництві дало можливість знизити дефек-ти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

12 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в піщані форми В результаті випро-бувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

13 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболо-нкові форми В результаті випробувань встановлено що застосування підсисте-ми laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоспроможність продукції

14 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ в області оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків В результаті виробничих випробувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість де-фектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

15 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролітraquo були проведені випробування підсистеми МЗ в галузі екології ЛВ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою В результаті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прис-корити рекультивацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

24ndash МЗ для вимірю-

вання щільності піщаної ливарної форми

ndash МЗ для вимірю-вання зовнішнього ви-гляду виливка яке під-ходить для вбудови в АСУ

Ємнісний метод неруйнівного вимірю-вання щільності піщаної форми Систематичний моніторинг щільності ливарних форм в цілому або окремих її ділянок ускладнений через від-сутність ефективних методів такого контролю без руйнування форми Дійсно від співвідношення густин різних ділянок форми багато в чому залежить інтен-сивність процесів тепломасообміну у останньої а отже і якості виливків На жаль коли форма виготовлена неможливо без її руйнування виміряти щільність її фрагментів що різко обмежує можливості постійного моніторингу форм на ливарному конвеєрі

Метод запропонований в даній роботі полягає у безпосередньому вимі-рюванні електричної ємності конденсатора обкладки якого є складовою части-ною оснастки в якій форма отримана Такий підхід дозволяє забезпечити стабі-льні геометричні параметри конденсатора і високу точність вимірювань

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ литтям сталевих виливків в ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПрогресraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

У пrsquoятому розділі представлена підсистема МЗ laquoENVIRMEASraquo в області управління сферою впливу ливарного виробництва

Під сферою впливу в роботі розуміли процеси які безпосередньо не вхо-дять в даний конкретний спосіб лиття (внутрішня сфера) але тим не менш суттєво впливають на якість життя людини (зовнішня сфера) Сюди можна від-нести проблеми екології ndash якості навколишнього середовища людини ергоно-міки ndash особливостей та можливостей функціонування людини в системах лю-дина річ середа естетики ndash різного роду творів мистецтва декоративних пок-риттів тощо (велика частка творів мистецтва виконана литтям) та ін

51 Метрологічне забезпечення АСУ сферою впливу ливарного вироб-ництва Екосистема відвалів ЛВ є самовідтворюваною але відновні процеси протікають в ній повільно Це пояснюється низькою біологічною активністю відпрацьованих формувальних і стрижневих сумішей Якщо цю властивість на-дати сумішам до вивезення у відвал ще на стадії виробничого циклу то процес відновлення їх у природі можна значно прискорити З цією метою у формува-льну суміш вводили насіння різних рослин При цьому насіння не тільки сприя-

Технологічний процес виготовлення крупних сталевих виливків

Щільність форми

Техноло-гічний процес виготов-лення піщаної форми

Температура заливання

Розрахунокуправля-ючих дій

Фотографія поверхні

Склад форм суміші

Зали-вання форми рідкою сталлю

Рисунок 14 ndash Структурна схема АСУ технологічним

процесом лиття крупних сталевих виливків

25ли формуванню біологічної активності сумішей але й виступали в ролі добав-ки що підвищує податливість ливарної форми Оскільки при цьому вдається також розвrsquoязувати завдання підвищення якості виливків маємо комбіновану область АСУ ЛВ і відповідне цьому МЗ

На вході системи комбінованої АСУ ndash склад формувальної суміші із біодо-бавками конструкція ливарної форми і температура заливки металу а на вихо-ді ndash фотографії поверхні виливка і відвалів ливарних цехів томограма ливарної форми а також біологічні властивості води і насіння які побували в ливарній формі (рис 15)

ЕКОЛОГІЯ ОТОЧУЮЧОГО СЕРЕДОВИЩА

Результат елиптичного перетворення

Концентрація небезпечних компонентів

Питома площа відтворених ділянок

Результат параболічного перетворення

Склад формувальної

суміші

Розрахунокуправля-ючіх дій

Аерофотозrsquoйом-ка відвалів

Температура заливання чувуну Томограма

форми

Схожість насінняпісля вибивки

Біоаналіз фільтр вод

Фото поверхнівиливка

ЛИВАРНИЙЦЕХ

браку по горячих тріщинах

Товщина робочого

шару форми

Рисунок 15 ndash Структурна схема комбінованої АСУ

Для визначення зон ливарної форми в яких насіння виживуть або вигорять

після заливання рідкого металу розглянули розподіл температури в перерізі сирої піщано-глинистої ливарної форми

За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань було поставлено та розвrsquoязано завдання розро-бки нового метрологічного забезпечення для комбінованої АСУ

ndash МЗ для вимірювання якості поверхні виливка з його фотографії ndash МЗ для вимірювання параметрів фільтраційних вод в зоні відвалів ЛВ ndash МЗ для лабораторного вимірювання схожості насіння у ґрунті після ви-

бивки ливарної форми ndash МЗ для аерофото та відео зйомки поверхонь ливарних відвалів та вимі-

рювання параметрами покриття їх сходами насіння ndash МЗ для вимірювання структури матеріалу форми з біодобавками Останню задачу вирішували шляхом розробки методів неруйнівного вимі-

рювання які включають компrsquoютерну томографію середовища і подальшу об-робку її результатів шляхом розрахунку хаусдорфовської розмірності тобто зведення томографічного зображення до одного числа

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ якістю чавунних виливків та екологією ЛВ у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

2652 Метрологічне забезпечення АСУ естетико-художньою сферою ли-

варного виробництва АСУ процесами неметалевого і художнього лиття а та-кож нанесенням художніх покриттів представлена схемою на рис 16

На вході системи автома-тизованого замкненого управ-ління ndash склади матеріалів що використовуються і параметри технологічних процесів а на виході ndash фотографії поверхонь виливків а також механічні властивості виливків і покрит-тів Особливістю вихідних па-раметрів у цьому випадку є їх laquoнечіткістьraquo неможливість ви-мірювання з заданою точністю з-за неповторюваності худож-ніх виливків їх невідтворюва-ності від виливка до виливка

Це робить метрологічний інформаційний канал в АСУ розмитим стохастичним що вимагає для вирішення основної задачі МЗ ndash поставки в замкнений контур управління даних про поточні значення тих або інших вихідних параметрів ndash інтелектуальних методів обробки неповної і нечіткої інформації Для підтримки МЗ АСУ такими системами в роботі використовували інтелектуальні методи генетичні алгоритми та нейронні мережі

Генетичні алгоритми вирішували завдання прогнозування та оптимізації систем на основі нечітких результатів вимірювань технічної діагностики та компенсації латентних порушень в роботі складних систем багатоцільової оп-тимізації методом комплексного генетичного алгоритму та еволюційної оптимі-зації слабкозвrsquoязаних технічних систем Нейронні мережі призначалися для вбудовування в засоби вимірюваненя для АСУ технологічними процесами лит-тя і після відповідного навчання laquoзаймалисяraquo розпізнаванням прихованих за художньою оболонкою технічних образів необхідних для ефективного пошуку управлінських рішень в області ливарної технології

ВИСНОВКИ

Дисертація містить нові науково обґрунтовані результати проведених здо-

бувачем досліджень які розвrsquoязують наукову проблему розробки та удоскона-лення теоретичних основ і нових універсальних підходів до вибору систем та імплементації МЗ управління складними важкодоступними ливарними систе-мами з важковимірюваними параметрами дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірювань підвищувати якість продукції ЛВ

Художнє

та неметалеве лиття нанесення

покриттів

Матеріали

Розрахунок управляючих дій за

допомогою інтелектуальних інформаційних технологій

Мікрофото поверхні

Параметритехнології Механічні

властивості

Фотографія виливка

Рисунок 16 ndash Схема АСУ процесами неметалевого і художнього лиття

а також нанесенням художніх покриттів

271 Аналізом літературних джерел і виробничих даних встановлено що ли-

варним виробництвом (на сьогоднішній день існують понад сотні принципово різних промислових способів лиття) надзвичайно важко керувати оскільки йо-го вхідні проміжні та вихідні характеристики відносяться до важковимірюва-них швидкозмінних багатовимірних широкодіапазонних важкодоступних ві-дкладених і прихованих Все це створює проблеми МЗ ЛВ оскільки існуючі методи і засоби які призначені для цього відрізняються

bull за методами одержання первинної вимірювальної інформації запізню-ванням (великі виливки остигають в формі тривалий час) руйнівним впливом на процеси (форму виливок доводиться розрізати) побічністю (наприклад ви-мірювання температури поверхні оцінюється laquoна окоraquo за швидкістю перемі-щення по ній крапель рідини) небезпекою для життя (високі температури ви-бухонебезпечність високочастотні магнітні поля тощо)

bull за видом надання первинної вимірювальної інформації багатомірністю (великий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного вимірю-вання) нестабільністю (наприклад від виливка до виливка)

bull за методами обробки вимірювальної інформації домінуванням експерт-них оцінок (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікації за еталонами і laquoруч-ногоraquo підрахунку

bull за метрологічними характеристиками результатів вимірювань відсут-ність on-line доступу низька точність низька чутливість низька надійність ре-зультату вимірювання (вплив на результат різного роду статистичних викидів)

2 Виконана класифікація МЗ ЛВ за напрямками вхідні характеристики ndash що вимірювати навіщо вимірювати та вихідні ndash як і чим вимірювати Це дозво-лило для розвrsquoязання науково-технічної проблеми створення та імплементації ефективного МЗ системи управління ЛВ запропонувати метод інтелектуальної обробки вхідних характеристик за допомогою нейронної мережі Кохонена яка підбирає до кожного набору останніх (коду ТВ) можливі методи і засоби вимі-рювання Якщо такі є в базі даних системи їх треба придбати і застосувати якщо є тільки метод вимірювання необхідно розробити спроектувати і вигото-вити засіб що реалізує цей метод якщо й метод не існує ndash необхідна наукова робота по його створенню У будь-якому випадку необхідно виконати імпле-ментацію методів і засобів під конкретні умови технологічних процесів лиття

3 Для реалізації цього методу створена автоматизована людино-машинна система вибору МЗ ЛВ laquoFOUNDMEASraquo (laquofoundry measurementsraquo ndash ливарні ви-мірювання) та її підсистеми laquoMETALMEASraquo для області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo для області якості продукції ЛВ та laquoENVIRMEASraquo для області сфери зовнішнього впливу ЛВ що містить підсистеми вибору такого забезпечення отримання вимірювальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ вибору методу згортки таких відображень до ре-зультату вимірювання а також оцінки якості і конкурентоспроможності новос-творюваних метрологічних систем

4 Для обrsquoєктів ЛВ з метою отримання первинної метрологічної інформації (просторово-часового відображення) від laquoточок вимірюваньraquo прийнятих в робо-ті запропоновані та імплементовані фізичні методи (ємнісний індукційний та

28рентгенографічний) термічні (термопари спектроскопи laquoпряміraquo та інфрачер-воні термометри) гідравлічні (прилади для вимірювання герметичності просо-чування) біологічні (життєздатність флори і фауни) методи отримання зобра-жень та відеорядів (фото- та кінозйомка томографія теплобачення) а також ін-телектуальні методи інтегруючих датчиків і латентних інформаційних інrsquoєкцій

5 Для обrsquoєктів ЛВ з метою згортки первинної метрологічної інформації до результату вимірювання запропоновано згортка за допомогою розрахунку роз-мірностей відображення (топологічної розмірності Мінковського розмірності Хаусдорфа-Безиковича фрактальної розмірності інформаційної розмірності кореляційної розмірності) а також згортка за допомогою стискаючих відобра-жень і згортка в результат еліптичного та параболічного перетворень що до-зволило зводити великий обсяг первинної вимірювальної інформації до одного числа

6 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття мідного неперервного виливка із безкисневої катодної міді лиття в виливниці мідних анодів і лиття під тиском біметалевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірювання тем-ператури поверхні мідної катанки в русі вимірювання мікроструктури безкис-невої міді шляхом еліптичного перетворення її цифрового зображення вимірю-вання електрогальванічних якостей мідних анодів шляхом попиксельної оцінки відповідності кольору фотографії анода еталону який налаштовується за ре-зультатами спектрального аналізу металу виливка вимірювання нерівномірнос-тей у розподілі температури поверхні сталевих вставок перед заливкою алюмі-нієм за допомогою тепловізора а також вимірювання незварюваємості елемен-тів біметалу за допомогою компrsquoютерної обробки фотографій мікрошліфів в зоні зварювання сталі і алюмінію

7 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття в землю герметичних чавунних виливків лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми і лиття в землю ве-ликих сталевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірюван-ня герметичності сірого чавуну шляхом параболічного перетворення відеозйо-мки з місця протікання для експрес-вимірювання та еліптичного перетворення зображення мікрошліфа сірого чавуну для універсального вимірювання запро-понована і сертифікована на підприємстві (одеський завод laquoЦентролитraquo) нова одиниця вимірювання герметичності laquoегraquo Розроблено методи та засоби МЗ ви-мірювання за допомогою запропонованого в роботі інтегрального датчика теп-лової енергії яка поглинається піщано-смоляною формою при її виготовленні а також неруйнівного вимірювання щільності піщаної форми в процесі її вигото-влення за допомогою ємнісного датчика

8 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoENVIRMEASraquo при управлінні технологічними процесами неметалевого і художнього лиття та на-несення художніх покриттів а також при управлінні екологічним станом на-вколишнього середовища технологічними методами Розроблено методи та за-соби МЗ інтелектуального вимірювання параметрів виливків в умовах неповних та (або) нечітких даних а також вимірювання laquoзовнішніхraquo для ЛВ параметрів

29кількості шкідливих речовин повrsquoязаних з технологією лиття в повітрі водой-мах та ґрунті параметрів відновлення навколишнього середовища тощо

9 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного виливка В результаті випробувань встановлено що підсистема laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномір-ність показника якості мідного виливка в межах 16 стренг приблизно на 25

10 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo В результаті випробувань встановлено що використання під-системи laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чистоти міді на рівні не більше ніж 0001 за кожною домішкою

11 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бі-металевих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на згортках фотографій мак-рошліфів зони стику різних металів Встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo в реальному виробництві дало можливість знизити дефек-ти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

12 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в піщані форми В результаті випро-бувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

13 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболо-нкові форми В результаті випробувань встановлено що застосування підсисте-ми laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоспроможність продукції

14 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ в області оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків В результаті виробничих випробувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість де-фектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

15 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролітraquo були проведені випробування підсистеми МЗ в галузі екології ЛВ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою В результаті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прис-корити рекультивацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

25ли формуванню біологічної активності сумішей але й виступали в ролі добав-ки що підвищує податливість ливарної форми Оскільки при цьому вдається також розвrsquoязувати завдання підвищення якості виливків маємо комбіновану область АСУ ЛВ і відповідне цьому МЗ

На вході системи комбінованої АСУ ndash склад формувальної суміші із біодо-бавками конструкція ливарної форми і температура заливки металу а на вихо-ді ndash фотографії поверхні виливка і відвалів ливарних цехів томограма ливарної форми а також біологічні властивості води і насіння які побували в ливарній формі (рис 15)

ЕКОЛОГІЯ ОТОЧУЮЧОГО СЕРЕДОВИЩА

Результат елиптичного перетворення

Концентрація небезпечних компонентів

Питома площа відтворених ділянок

Результат параболічного перетворення

Склад формувальної

суміші

Розрахунокуправля-ючіх дій

Аерофотозrsquoйом-ка відвалів

Температура заливання чувуну Томограма

форми

Схожість насінняпісля вибивки

Біоаналіз фільтр вод

Фото поверхнівиливка

ЛИВАРНИЙЦЕХ

браку по горячих тріщинах

Товщина робочого

шару форми

Рисунок 15 ndash Структурна схема комбінованої АСУ

Для визначення зон ливарної форми в яких насіння виживуть або вигорять

після заливання рідкого металу розглянули розподіл температури в перерізі сирої піщано-глинистої ливарної форми

За допомогою нейронної мережі Кохонена а також з урахуванням мети (управління) і зрізів вимірювань було поставлено та розвrsquoязано завдання розро-бки нового метрологічного забезпечення для комбінованої АСУ

ndash МЗ для вимірювання якості поверхні виливка з його фотографії ndash МЗ для вимірювання параметрів фільтраційних вод в зоні відвалів ЛВ ndash МЗ для лабораторного вимірювання схожості насіння у ґрунті після ви-

бивки ливарної форми ndash МЗ для аерофото та відео зйомки поверхонь ливарних відвалів та вимі-

рювання параметрами покриття їх сходами насіння ndash МЗ для вимірювання структури матеріалу форми з біодобавками Останню задачу вирішували шляхом розробки методів неруйнівного вимі-

рювання які включають компrsquoютерну томографію середовища і подальшу об-робку її результатів шляхом розрахунку хаусдорфовської розмірності тобто зведення томографічного зображення до одного числа

Розроблене МЗ впроваджено в АСУ якістю чавунних виливків та екологією ЛВ у ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo із позитивним техніко-економічним ефектом

2652 Метрологічне забезпечення АСУ естетико-художньою сферою ли-

варного виробництва АСУ процесами неметалевого і художнього лиття а та-кож нанесенням художніх покриттів представлена схемою на рис 16

На вході системи автома-тизованого замкненого управ-ління ndash склади матеріалів що використовуються і параметри технологічних процесів а на виході ndash фотографії поверхонь виливків а також механічні властивості виливків і покрит-тів Особливістю вихідних па-раметрів у цьому випадку є їх laquoнечіткістьraquo неможливість ви-мірювання з заданою точністю з-за неповторюваності худож-ніх виливків їх невідтворюва-ності від виливка до виливка

Це робить метрологічний інформаційний канал в АСУ розмитим стохастичним що вимагає для вирішення основної задачі МЗ ndash поставки в замкнений контур управління даних про поточні значення тих або інших вихідних параметрів ndash інтелектуальних методів обробки неповної і нечіткої інформації Для підтримки МЗ АСУ такими системами в роботі використовували інтелектуальні методи генетичні алгоритми та нейронні мережі

Генетичні алгоритми вирішували завдання прогнозування та оптимізації систем на основі нечітких результатів вимірювань технічної діагностики та компенсації латентних порушень в роботі складних систем багатоцільової оп-тимізації методом комплексного генетичного алгоритму та еволюційної оптимі-зації слабкозвrsquoязаних технічних систем Нейронні мережі призначалися для вбудовування в засоби вимірюваненя для АСУ технологічними процесами лит-тя і після відповідного навчання laquoзаймалисяraquo розпізнаванням прихованих за художньою оболонкою технічних образів необхідних для ефективного пошуку управлінських рішень в області ливарної технології

ВИСНОВКИ

Дисертація містить нові науково обґрунтовані результати проведених здо-

бувачем досліджень які розвrsquoязують наукову проблему розробки та удоскона-лення теоретичних основ і нових універсальних підходів до вибору систем та імплементації МЗ управління складними важкодоступними ливарними систе-мами з важковимірюваними параметрами дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірювань підвищувати якість продукції ЛВ

Художнє

та неметалеве лиття нанесення

покриттів

Матеріали

Розрахунок управляючих дій за

допомогою інтелектуальних інформаційних технологій

Мікрофото поверхні

Параметритехнології Механічні

властивості

Фотографія виливка

Рисунок 16 ndash Схема АСУ процесами неметалевого і художнього лиття

а також нанесенням художніх покриттів

271 Аналізом літературних джерел і виробничих даних встановлено що ли-

варним виробництвом (на сьогоднішній день існують понад сотні принципово різних промислових способів лиття) надзвичайно важко керувати оскільки йо-го вхідні проміжні та вихідні характеристики відносяться до важковимірюва-них швидкозмінних багатовимірних широкодіапазонних важкодоступних ві-дкладених і прихованих Все це створює проблеми МЗ ЛВ оскільки існуючі методи і засоби які призначені для цього відрізняються

bull за методами одержання первинної вимірювальної інформації запізню-ванням (великі виливки остигають в формі тривалий час) руйнівним впливом на процеси (форму виливок доводиться розрізати) побічністю (наприклад ви-мірювання температури поверхні оцінюється laquoна окоraquo за швидкістю перемі-щення по ній крапель рідини) небезпекою для життя (високі температури ви-бухонебезпечність високочастотні магнітні поля тощо)

bull за видом надання первинної вимірювальної інформації багатомірністю (великий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного вимірю-вання) нестабільністю (наприклад від виливка до виливка)

bull за методами обробки вимірювальної інформації домінуванням експерт-них оцінок (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікації за еталонами і laquoруч-ногоraquo підрахунку

bull за метрологічними характеристиками результатів вимірювань відсут-ність on-line доступу низька точність низька чутливість низька надійність ре-зультату вимірювання (вплив на результат різного роду статистичних викидів)

2 Виконана класифікація МЗ ЛВ за напрямками вхідні характеристики ndash що вимірювати навіщо вимірювати та вихідні ndash як і чим вимірювати Це дозво-лило для розвrsquoязання науково-технічної проблеми створення та імплементації ефективного МЗ системи управління ЛВ запропонувати метод інтелектуальної обробки вхідних характеристик за допомогою нейронної мережі Кохонена яка підбирає до кожного набору останніх (коду ТВ) можливі методи і засоби вимі-рювання Якщо такі є в базі даних системи їх треба придбати і застосувати якщо є тільки метод вимірювання необхідно розробити спроектувати і вигото-вити засіб що реалізує цей метод якщо й метод не існує ndash необхідна наукова робота по його створенню У будь-якому випадку необхідно виконати імпле-ментацію методів і засобів під конкретні умови технологічних процесів лиття

3 Для реалізації цього методу створена автоматизована людино-машинна система вибору МЗ ЛВ laquoFOUNDMEASraquo (laquofoundry measurementsraquo ndash ливарні ви-мірювання) та її підсистеми laquoMETALMEASraquo для області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo для області якості продукції ЛВ та laquoENVIRMEASraquo для області сфери зовнішнього впливу ЛВ що містить підсистеми вибору такого забезпечення отримання вимірювальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ вибору методу згортки таких відображень до ре-зультату вимірювання а також оцінки якості і конкурентоспроможності новос-творюваних метрологічних систем

4 Для обrsquoєктів ЛВ з метою отримання первинної метрологічної інформації (просторово-часового відображення) від laquoточок вимірюваньraquo прийнятих в робо-ті запропоновані та імплементовані фізичні методи (ємнісний індукційний та

28рентгенографічний) термічні (термопари спектроскопи laquoпряміraquo та інфрачер-воні термометри) гідравлічні (прилади для вимірювання герметичності просо-чування) біологічні (життєздатність флори і фауни) методи отримання зобра-жень та відеорядів (фото- та кінозйомка томографія теплобачення) а також ін-телектуальні методи інтегруючих датчиків і латентних інформаційних інrsquoєкцій

5 Для обrsquoєктів ЛВ з метою згортки первинної метрологічної інформації до результату вимірювання запропоновано згортка за допомогою розрахунку роз-мірностей відображення (топологічної розмірності Мінковського розмірності Хаусдорфа-Безиковича фрактальної розмірності інформаційної розмірності кореляційної розмірності) а також згортка за допомогою стискаючих відобра-жень і згортка в результат еліптичного та параболічного перетворень що до-зволило зводити великий обсяг первинної вимірювальної інформації до одного числа

6 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття мідного неперервного виливка із безкисневої катодної міді лиття в виливниці мідних анодів і лиття під тиском біметалевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірювання тем-ператури поверхні мідної катанки в русі вимірювання мікроструктури безкис-невої міді шляхом еліптичного перетворення її цифрового зображення вимірю-вання електрогальванічних якостей мідних анодів шляхом попиксельної оцінки відповідності кольору фотографії анода еталону який налаштовується за ре-зультатами спектрального аналізу металу виливка вимірювання нерівномірнос-тей у розподілі температури поверхні сталевих вставок перед заливкою алюмі-нієм за допомогою тепловізора а також вимірювання незварюваємості елемен-тів біметалу за допомогою компrsquoютерної обробки фотографій мікрошліфів в зоні зварювання сталі і алюмінію

7 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття в землю герметичних чавунних виливків лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми і лиття в землю ве-ликих сталевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірюван-ня герметичності сірого чавуну шляхом параболічного перетворення відеозйо-мки з місця протікання для експрес-вимірювання та еліптичного перетворення зображення мікрошліфа сірого чавуну для універсального вимірювання запро-понована і сертифікована на підприємстві (одеський завод laquoЦентролитraquo) нова одиниця вимірювання герметичності laquoегraquo Розроблено методи та засоби МЗ ви-мірювання за допомогою запропонованого в роботі інтегрального датчика теп-лової енергії яка поглинається піщано-смоляною формою при її виготовленні а також неруйнівного вимірювання щільності піщаної форми в процесі її вигото-влення за допомогою ємнісного датчика

8 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoENVIRMEASraquo при управлінні технологічними процесами неметалевого і художнього лиття та на-несення художніх покриттів а також при управлінні екологічним станом на-вколишнього середовища технологічними методами Розроблено методи та за-соби МЗ інтелектуального вимірювання параметрів виливків в умовах неповних та (або) нечітких даних а також вимірювання laquoзовнішніхraquo для ЛВ параметрів

29кількості шкідливих речовин повrsquoязаних з технологією лиття в повітрі водой-мах та ґрунті параметрів відновлення навколишнього середовища тощо

9 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного виливка В результаті випробувань встановлено що підсистема laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномір-ність показника якості мідного виливка в межах 16 стренг приблизно на 25

10 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo В результаті випробувань встановлено що використання під-системи laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чистоти міді на рівні не більше ніж 0001 за кожною домішкою

11 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бі-металевих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на згортках фотографій мак-рошліфів зони стику різних металів Встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo в реальному виробництві дало можливість знизити дефек-ти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

12 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в піщані форми В результаті випро-бувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

13 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболо-нкові форми В результаті випробувань встановлено що застосування підсисте-ми laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоспроможність продукції

14 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ в області оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків В результаті виробничих випробувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість де-фектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

15 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролітraquo були проведені випробування підсистеми МЗ в галузі екології ЛВ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою В результаті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прис-корити рекультивацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

2652 Метрологічне забезпечення АСУ естетико-художньою сферою ли-

варного виробництва АСУ процесами неметалевого і художнього лиття а та-кож нанесенням художніх покриттів представлена схемою на рис 16

На вході системи автома-тизованого замкненого управ-ління ndash склади матеріалів що використовуються і параметри технологічних процесів а на виході ndash фотографії поверхонь виливків а також механічні властивості виливків і покрит-тів Особливістю вихідних па-раметрів у цьому випадку є їх laquoнечіткістьraquo неможливість ви-мірювання з заданою точністю з-за неповторюваності худож-ніх виливків їх невідтворюва-ності від виливка до виливка

Це робить метрологічний інформаційний канал в АСУ розмитим стохастичним що вимагає для вирішення основної задачі МЗ ndash поставки в замкнений контур управління даних про поточні значення тих або інших вихідних параметрів ndash інтелектуальних методів обробки неповної і нечіткої інформації Для підтримки МЗ АСУ такими системами в роботі використовували інтелектуальні методи генетичні алгоритми та нейронні мережі

Генетичні алгоритми вирішували завдання прогнозування та оптимізації систем на основі нечітких результатів вимірювань технічної діагностики та компенсації латентних порушень в роботі складних систем багатоцільової оп-тимізації методом комплексного генетичного алгоритму та еволюційної оптимі-зації слабкозвrsquoязаних технічних систем Нейронні мережі призначалися для вбудовування в засоби вимірюваненя для АСУ технологічними процесами лит-тя і після відповідного навчання laquoзаймалисяraquo розпізнаванням прихованих за художньою оболонкою технічних образів необхідних для ефективного пошуку управлінських рішень в області ливарної технології

ВИСНОВКИ

Дисертація містить нові науково обґрунтовані результати проведених здо-

бувачем досліджень які розвrsquoязують наукову проблему розробки та удоскона-лення теоретичних основ і нових універсальних підходів до вибору систем та імплементації МЗ управління складними важкодоступними ливарними систе-мами з важковимірюваними параметрами дозволяють в основному новими вимірювальними методами і без суттєвих додаткових часових і матеріальних витрат на нові засоби вимірювань підвищувати якість продукції ЛВ

Художнє

та неметалеве лиття нанесення

покриттів

Матеріали

Розрахунок управляючих дій за

допомогою інтелектуальних інформаційних технологій

Мікрофото поверхні

Параметритехнології Механічні

властивості

Фотографія виливка

Рисунок 16 ndash Схема АСУ процесами неметалевого і художнього лиття

а також нанесенням художніх покриттів

271 Аналізом літературних джерел і виробничих даних встановлено що ли-

варним виробництвом (на сьогоднішній день існують понад сотні принципово різних промислових способів лиття) надзвичайно важко керувати оскільки йо-го вхідні проміжні та вихідні характеристики відносяться до важковимірюва-них швидкозмінних багатовимірних широкодіапазонних важкодоступних ві-дкладених і прихованих Все це створює проблеми МЗ ЛВ оскільки існуючі методи і засоби які призначені для цього відрізняються

bull за методами одержання первинної вимірювальної інформації запізню-ванням (великі виливки остигають в формі тривалий час) руйнівним впливом на процеси (форму виливок доводиться розрізати) побічністю (наприклад ви-мірювання температури поверхні оцінюється laquoна окоraquo за швидкістю перемі-щення по ній крапель рідини) небезпекою для життя (високі температури ви-бухонебезпечність високочастотні магнітні поля тощо)

bull за видом надання первинної вимірювальної інформації багатомірністю (великий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного вимірю-вання) нестабільністю (наприклад від виливка до виливка)

bull за методами обробки вимірювальної інформації домінуванням експерт-них оцінок (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікації за еталонами і laquoруч-ногоraquo підрахунку

bull за метрологічними характеристиками результатів вимірювань відсут-ність on-line доступу низька точність низька чутливість низька надійність ре-зультату вимірювання (вплив на результат різного роду статистичних викидів)

2 Виконана класифікація МЗ ЛВ за напрямками вхідні характеристики ndash що вимірювати навіщо вимірювати та вихідні ndash як і чим вимірювати Це дозво-лило для розвrsquoязання науково-технічної проблеми створення та імплементації ефективного МЗ системи управління ЛВ запропонувати метод інтелектуальної обробки вхідних характеристик за допомогою нейронної мережі Кохонена яка підбирає до кожного набору останніх (коду ТВ) можливі методи і засоби вимі-рювання Якщо такі є в базі даних системи їх треба придбати і застосувати якщо є тільки метод вимірювання необхідно розробити спроектувати і вигото-вити засіб що реалізує цей метод якщо й метод не існує ndash необхідна наукова робота по його створенню У будь-якому випадку необхідно виконати імпле-ментацію методів і засобів під конкретні умови технологічних процесів лиття

3 Для реалізації цього методу створена автоматизована людино-машинна система вибору МЗ ЛВ laquoFOUNDMEASraquo (laquofoundry measurementsraquo ndash ливарні ви-мірювання) та її підсистеми laquoMETALMEASraquo для області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo для області якості продукції ЛВ та laquoENVIRMEASraquo для області сфери зовнішнього впливу ЛВ що містить підсистеми вибору такого забезпечення отримання вимірювальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ вибору методу згортки таких відображень до ре-зультату вимірювання а також оцінки якості і конкурентоспроможності новос-творюваних метрологічних систем

4 Для обrsquoєктів ЛВ з метою отримання первинної метрологічної інформації (просторово-часового відображення) від laquoточок вимірюваньraquo прийнятих в робо-ті запропоновані та імплементовані фізичні методи (ємнісний індукційний та

28рентгенографічний) термічні (термопари спектроскопи laquoпряміraquo та інфрачер-воні термометри) гідравлічні (прилади для вимірювання герметичності просо-чування) біологічні (життєздатність флори і фауни) методи отримання зобра-жень та відеорядів (фото- та кінозйомка томографія теплобачення) а також ін-телектуальні методи інтегруючих датчиків і латентних інформаційних інrsquoєкцій

5 Для обrsquoєктів ЛВ з метою згортки первинної метрологічної інформації до результату вимірювання запропоновано згортка за допомогою розрахунку роз-мірностей відображення (топологічної розмірності Мінковського розмірності Хаусдорфа-Безиковича фрактальної розмірності інформаційної розмірності кореляційної розмірності) а також згортка за допомогою стискаючих відобра-жень і згортка в результат еліптичного та параболічного перетворень що до-зволило зводити великий обсяг первинної вимірювальної інформації до одного числа

6 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття мідного неперервного виливка із безкисневої катодної міді лиття в виливниці мідних анодів і лиття під тиском біметалевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірювання тем-ператури поверхні мідної катанки в русі вимірювання мікроструктури безкис-невої міді шляхом еліптичного перетворення її цифрового зображення вимірю-вання електрогальванічних якостей мідних анодів шляхом попиксельної оцінки відповідності кольору фотографії анода еталону який налаштовується за ре-зультатами спектрального аналізу металу виливка вимірювання нерівномірнос-тей у розподілі температури поверхні сталевих вставок перед заливкою алюмі-нієм за допомогою тепловізора а також вимірювання незварюваємості елемен-тів біметалу за допомогою компrsquoютерної обробки фотографій мікрошліфів в зоні зварювання сталі і алюмінію

7 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття в землю герметичних чавунних виливків лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми і лиття в землю ве-ликих сталевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірюван-ня герметичності сірого чавуну шляхом параболічного перетворення відеозйо-мки з місця протікання для експрес-вимірювання та еліптичного перетворення зображення мікрошліфа сірого чавуну для універсального вимірювання запро-понована і сертифікована на підприємстві (одеський завод laquoЦентролитraquo) нова одиниця вимірювання герметичності laquoегraquo Розроблено методи та засоби МЗ ви-мірювання за допомогою запропонованого в роботі інтегрального датчика теп-лової енергії яка поглинається піщано-смоляною формою при її виготовленні а також неруйнівного вимірювання щільності піщаної форми в процесі її вигото-влення за допомогою ємнісного датчика

8 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoENVIRMEASraquo при управлінні технологічними процесами неметалевого і художнього лиття та на-несення художніх покриттів а також при управлінні екологічним станом на-вколишнього середовища технологічними методами Розроблено методи та за-соби МЗ інтелектуального вимірювання параметрів виливків в умовах неповних та (або) нечітких даних а також вимірювання laquoзовнішніхraquo для ЛВ параметрів

29кількості шкідливих речовин повrsquoязаних з технологією лиття в повітрі водой-мах та ґрунті параметрів відновлення навколишнього середовища тощо

9 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного виливка В результаті випробувань встановлено що підсистема laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномір-ність показника якості мідного виливка в межах 16 стренг приблизно на 25

10 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo В результаті випробувань встановлено що використання під-системи laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чистоти міді на рівні не більше ніж 0001 за кожною домішкою

11 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бі-металевих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на згортках фотографій мак-рошліфів зони стику різних металів Встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo в реальному виробництві дало можливість знизити дефек-ти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

12 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в піщані форми В результаті випро-бувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

13 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболо-нкові форми В результаті випробувань встановлено що застосування підсисте-ми laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоспроможність продукції

14 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ в області оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків В результаті виробничих випробувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість де-фектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

15 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролітraquo були проведені випробування підсистеми МЗ в галузі екології ЛВ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою В результаті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прис-корити рекультивацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

271 Аналізом літературних джерел і виробничих даних встановлено що ли-

варним виробництвом (на сьогоднішній день існують понад сотні принципово різних промислових способів лиття) надзвичайно важко керувати оскільки йо-го вхідні проміжні та вихідні характеристики відносяться до важковимірюва-них швидкозмінних багатовимірних широкодіапазонних важкодоступних ві-дкладених і прихованих Все це створює проблеми МЗ ЛВ оскільки існуючі методи і засоби які призначені для цього відрізняються

bull за методами одержання первинної вимірювальної інформації запізню-ванням (великі виливки остигають в формі тривалий час) руйнівним впливом на процеси (форму виливок доводиться розрізати) побічністю (наприклад ви-мірювання температури поверхні оцінюється laquoна окоraquo за швидкістю перемі-щення по ній крапель рідини) небезпекою для життя (високі температури ви-бухонебезпечність високочастотні магнітні поля тощо)

bull за видом надання первинної вимірювальної інформації багатомірністю (великий обrsquoєм памrsquoяті необхідний для збереження результату одного вимірю-вання) нестабільністю (наприклад від виливка до виливка)

bull за методами обробки вимірювальної інформації домінуванням експерт-них оцінок (оцінка laquoза зовнішнім виглядомraquo) класифікації за еталонами і laquoруч-ногоraquo підрахунку

bull за метрологічними характеристиками результатів вимірювань відсут-ність on-line доступу низька точність низька чутливість низька надійність ре-зультату вимірювання (вплив на результат різного роду статистичних викидів)

2 Виконана класифікація МЗ ЛВ за напрямками вхідні характеристики ndash що вимірювати навіщо вимірювати та вихідні ndash як і чим вимірювати Це дозво-лило для розвrsquoязання науково-технічної проблеми створення та імплементації ефективного МЗ системи управління ЛВ запропонувати метод інтелектуальної обробки вхідних характеристик за допомогою нейронної мережі Кохонена яка підбирає до кожного набору останніх (коду ТВ) можливі методи і засоби вимі-рювання Якщо такі є в базі даних системи їх треба придбати і застосувати якщо є тільки метод вимірювання необхідно розробити спроектувати і вигото-вити засіб що реалізує цей метод якщо й метод не існує ndash необхідна наукова робота по його створенню У будь-якому випадку необхідно виконати імпле-ментацію методів і засобів під конкретні умови технологічних процесів лиття

3 Для реалізації цього методу створена автоматизована людино-машинна система вибору МЗ ЛВ laquoFOUNDMEASraquo (laquofoundry measurementsraquo ndash ливарні ви-мірювання) та її підсистеми laquoMETALMEASraquo для області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo для області якості продукції ЛВ та laquoENVIRMEASraquo для області сфери зовнішнього впливу ЛВ що містить підсистеми вибору такого забезпечення отримання вимірювальної інформації у вигляді просторово-часових відображень від ТВ вибору методу згортки таких відображень до ре-зультату вимірювання а також оцінки якості і конкурентоспроможності новос-творюваних метрологічних систем

4 Для обrsquoєктів ЛВ з метою отримання первинної метрологічної інформації (просторово-часового відображення) від laquoточок вимірюваньraquo прийнятих в робо-ті запропоновані та імплементовані фізичні методи (ємнісний індукційний та

28рентгенографічний) термічні (термопари спектроскопи laquoпряміraquo та інфрачер-воні термометри) гідравлічні (прилади для вимірювання герметичності просо-чування) біологічні (життєздатність флори і фауни) методи отримання зобра-жень та відеорядів (фото- та кінозйомка томографія теплобачення) а також ін-телектуальні методи інтегруючих датчиків і латентних інформаційних інrsquoєкцій

5 Для обrsquoєктів ЛВ з метою згортки первинної метрологічної інформації до результату вимірювання запропоновано згортка за допомогою розрахунку роз-мірностей відображення (топологічної розмірності Мінковського розмірності Хаусдорфа-Безиковича фрактальної розмірності інформаційної розмірності кореляційної розмірності) а також згортка за допомогою стискаючих відобра-жень і згортка в результат еліптичного та параболічного перетворень що до-зволило зводити великий обсяг первинної вимірювальної інформації до одного числа

6 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття мідного неперервного виливка із безкисневої катодної міді лиття в виливниці мідних анодів і лиття під тиском біметалевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірювання тем-ператури поверхні мідної катанки в русі вимірювання мікроструктури безкис-невої міді шляхом еліптичного перетворення її цифрового зображення вимірю-вання електрогальванічних якостей мідних анодів шляхом попиксельної оцінки відповідності кольору фотографії анода еталону який налаштовується за ре-зультатами спектрального аналізу металу виливка вимірювання нерівномірнос-тей у розподілі температури поверхні сталевих вставок перед заливкою алюмі-нієм за допомогою тепловізора а також вимірювання незварюваємості елемен-тів біметалу за допомогою компrsquoютерної обробки фотографій мікрошліфів в зоні зварювання сталі і алюмінію

7 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття в землю герметичних чавунних виливків лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми і лиття в землю ве-ликих сталевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірюван-ня герметичності сірого чавуну шляхом параболічного перетворення відеозйо-мки з місця протікання для експрес-вимірювання та еліптичного перетворення зображення мікрошліфа сірого чавуну для універсального вимірювання запро-понована і сертифікована на підприємстві (одеський завод laquoЦентролитraquo) нова одиниця вимірювання герметичності laquoегraquo Розроблено методи та засоби МЗ ви-мірювання за допомогою запропонованого в роботі інтегрального датчика теп-лової енергії яка поглинається піщано-смоляною формою при її виготовленні а також неруйнівного вимірювання щільності піщаної форми в процесі її вигото-влення за допомогою ємнісного датчика

8 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoENVIRMEASraquo при управлінні технологічними процесами неметалевого і художнього лиття та на-несення художніх покриттів а також при управлінні екологічним станом на-вколишнього середовища технологічними методами Розроблено методи та за-соби МЗ інтелектуального вимірювання параметрів виливків в умовах неповних та (або) нечітких даних а також вимірювання laquoзовнішніхraquo для ЛВ параметрів

29кількості шкідливих речовин повrsquoязаних з технологією лиття в повітрі водой-мах та ґрунті параметрів відновлення навколишнього середовища тощо

9 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного виливка В результаті випробувань встановлено що підсистема laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномір-ність показника якості мідного виливка в межах 16 стренг приблизно на 25

10 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo В результаті випробувань встановлено що використання під-системи laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чистоти міді на рівні не більше ніж 0001 за кожною домішкою

11 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бі-металевих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на згортках фотографій мак-рошліфів зони стику різних металів Встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo в реальному виробництві дало можливість знизити дефек-ти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

12 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в піщані форми В результаті випро-бувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

13 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболо-нкові форми В результаті випробувань встановлено що застосування підсисте-ми laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоспроможність продукції

14 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ в області оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків В результаті виробничих випробувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість де-фектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

15 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролітraquo були проведені випробування підсистеми МЗ в галузі екології ЛВ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою В результаті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прис-корити рекультивацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

28рентгенографічний) термічні (термопари спектроскопи laquoпряміraquo та інфрачер-воні термометри) гідравлічні (прилади для вимірювання герметичності просо-чування) біологічні (життєздатність флори і фауни) методи отримання зобра-жень та відеорядів (фото- та кінозйомка томографія теплобачення) а також ін-телектуальні методи інтегруючих датчиків і латентних інформаційних інrsquoєкцій

5 Для обrsquoєктів ЛВ з метою згортки первинної метрологічної інформації до результату вимірювання запропоновано згортка за допомогою розрахунку роз-мірностей відображення (топологічної розмірності Мінковського розмірності Хаусдорфа-Безиковича фрактальної розмірності інформаційної розмірності кореляційної розмірності) а також згортка за допомогою стискаючих відобра-жень і згортка в результат еліптичного та параболічного перетворень що до-зволило зводити великий обсяг первинної вимірювальної інформації до одного числа

6 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття мідного неперервного виливка із безкисневої катодної міді лиття в виливниці мідних анодів і лиття під тиском біметалевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірювання тем-ператури поверхні мідної катанки в русі вимірювання мікроструктури безкис-невої міді шляхом еліптичного перетворення її цифрового зображення вимірю-вання електрогальванічних якостей мідних анодів шляхом попиксельної оцінки відповідності кольору фотографії анода еталону який налаштовується за ре-зультатами спектрального аналізу металу виливка вимірювання нерівномірнос-тей у розподілі температури поверхні сталевих вставок перед заливкою алюмі-нієм за допомогою тепловізора а також вимірювання незварюваємості елемен-тів біметалу за допомогою компrsquoютерної обробки фотографій мікрошліфів в зоні зварювання сталі і алюмінію

7 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічними процесами лиття в землю герметичних чавунних виливків лиття алюмінієвих виливків в оболонкові форми і лиття в землю ве-ликих сталевих виливків Розроблено методи та засоби для МЗ вимірюван-ня герметичності сірого чавуну шляхом параболічного перетворення відеозйо-мки з місця протікання для експрес-вимірювання та еліптичного перетворення зображення мікрошліфа сірого чавуну для універсального вимірювання запро-понована і сертифікована на підприємстві (одеський завод laquoЦентролитraquo) нова одиниця вимірювання герметичності laquoегraquo Розроблено методи та засоби МЗ ви-мірювання за допомогою запропонованого в роботі інтегрального датчика теп-лової енергії яка поглинається піщано-смоляною формою при її виготовленні а також неруйнівного вимірювання щільності піщаної форми в процесі її вигото-влення за допомогою ємнісного датчика

8 Проаналізована робота метрологічної підсистеми laquoENVIRMEASraquo при управлінні технологічними процесами неметалевого і художнього лиття та на-несення художніх покриттів а також при управлінні екологічним станом на-вколишнього середовища технологічними методами Розроблено методи та за-соби МЗ інтелектуального вимірювання параметрів виливків в умовах неповних та (або) нечітких даних а також вимірювання laquoзовнішніхraquo для ЛВ параметрів

29кількості шкідливих речовин повrsquoязаних з технологією лиття в повітрі водой-мах та ґрунті параметрів відновлення навколишнього середовища тощо

9 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного виливка В результаті випробувань встановлено що підсистема laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномір-ність показника якості мідного виливка в межах 16 стренг приблизно на 25

10 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo В результаті випробувань встановлено що використання під-системи laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чистоти міді на рівні не більше ніж 0001 за кожною домішкою

11 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бі-металевих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на згортках фотографій мак-рошліфів зони стику різних металів Встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo в реальному виробництві дало можливість знизити дефек-ти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

12 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в піщані форми В результаті випро-бувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

13 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболо-нкові форми В результаті випробувань встановлено що застосування підсисте-ми laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоспроможність продукції

14 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ в області оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків В результаті виробничих випробувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість де-фектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

15 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролітraquo були проведені випробування підсистеми МЗ в галузі екології ЛВ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою В результаті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прис-корити рекультивацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

29кількості шкідливих речовин повrsquoязаних з технологією лиття в повітрі водой-мах та ґрунті параметрів відновлення навколишнього середовища тощо

9 На ділянці неперервного лиття ПуАТ laquoОдеський кабельний завод laquoОде-скабельraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo при управлінні технологічним процесом 16-стренгового лиття мідного неперервного виливка В результаті випробувань встановлено що підсистема laquoMETALMEASraquo дозволила знизити нерівномір-ність показника якості мідного виливка в межах 16 стренг приблизно на 25

10 В цеху переплавлення брухту який містить мідь на мідні виливки laquoанодraquo на виробничому металургійному підприємстві laquoПанком-Юнraquo (м Одеса) проведені випробування підсистеми МЗ в галузі металургії ливарних процесів laquoMETALMEASraquo В результаті випробувань встановлено що використання під-системи laquoMETALMEASraquo дозволило досягти чистоти міді на рівні не більше ніж 0001 за кожною домішкою

11 У ливарному цеху ДП laquoІнженерний виробничо-науковий центр лиття під тискомraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості бі-металевих виливків laquoMETALMEASraquo заснованої на згортках фотографій мак-рошліфів зони стику різних металів Встановлено що застосування підсистеми МЗ laquoMETALMEASraquo в реальному виробництві дало можливість знизити дефек-ти виливків на 34 від загального відсотка браку лиття

12 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролитraquo проведені випробування підсистеми МЗ якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в піщані форми В результаті випро-бувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило знизити брак виливків по герметичності з 8 до 15

13 На виробничих площах ДП laquoОдеський науково-дослідний інститут теле-візійної технікиraquo проведені випробування підсистеми МЗ в галузі оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття в оболо-нкові форми В результаті випробувань встановлено що застосування підсисте-ми laquoCASTMEASraquo дозволило підвищити конкурентоспроможність продукції

14 У ливарному цеху ПуАТ laquoБердичівський машинобудівний завод laquoПро-гресraquo проведені випробування розробленої підсистеми МЗ в області оцінки якості виливків laquoCASTMEASraquo при управлінні технологічним процесом лиття великих сталевих виливків В результаті виробничих випробувань встановлено що використання підсистеми laquoCASTMEASraquo дозволило зменшити кількість де-фектних виливків приблизно на 35 від початкового значення

15 В цеху дрібного чавунного лиття ВАТ laquoОдеський завод laquoЦентролітraquo були проведені випробування підсистеми МЗ в галузі екології ЛВ laquoENVIRMEASraquo в процесі управління якістю виливків і екологічною безпекою В результаті випробувань встановлено що використання підсистеми МЗ laquoENVIRMEASraquo дозволило знизити брак за дефектами виливків на 63 і прис-корити рекультивацію ливарних відвалів приблизно в 175 разів

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

30СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Наукові праці в яких опубліковані основні наукові результати дисертації

1 Оборский Г А Выбор метрологического обеспечения управления сло-

жными объектами литейного производства с трудноизмеримыми параметрами ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 63 (72) ndash С 41 ndash 47

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

2 Бондарь А А Самосинхронизация динамических процессов в литейной форме АА Бондарь ИВ Прокопович АВ Жукова ЕН Козишкурт Металл и литье Украины ndash Киев ФТИМС НАН Украины 2013 ndash 1(236) ndash С 22 ndash 24

Видання входить до міжнародних наукометричних баз ULRICHSWEB FreeFullPD eLIBRARY

3 Прокопович О И Непрерывное литье цилиндрических заготовок из цветных сплавов ОИ Прокопович ИВ Прокопович Литейное производст-во ndash Москва 2003 ndash 3 ndash С 19 ndash 22

Закордонне видання 4 Становский А Л Разработка методов оптимизации тепломассообмена с

помощью фрактальных сверток компьютерных томограмм АЛ Становский ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Торопенко МА Духанина Восточно-европейский журнал передовых технологий Информационные технологии ndash Харьков 2014 ndash 5 (64) ndash С 36 ndash 40

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

5 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ИИ Становская МА Духанина Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2012 ndash Вип 2 (39) ndash С 218 ndash 223

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

6 Прокопович И В Управление свойствами структурочувствительных объектов литейного производства ИВ Прокопович МА Духанина ДА Монова Праці Одеського політехнічного університету ndash Одеса ОНПУ 2013 ndash Вип 2 (41) ndash С 13 ndash 18

Видання входить до міжнародних наукометричних баз Index Copernicus eLIBRARY

7 Прокопович И В Определение вероятности образования транзитной графитовой поры в структуре серого чугуна ИВ Прокопович ФМ Грайжевский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 25 ndash 26

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

318 Доценко П В Чугун для деталей теплообменного оборудования

ПВ Доценко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического универ-ситета ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash Вып 1 ndash С 27 ndash 28

9 Иванова Л А Механизм образования транзитного канала просачивания в структуре серого чугунка ЛА Иванова ИВ Прокопович Труды Одесско-го политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып 1 ndash С 14 ndash 16

10 Прокопович И В Модель герметичности серого чугуна Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса 1998 ndash Вып1 ndash С 16ndash19

11 Іванова Л О Моделювання процесу біорекультивації відвалів ЛВ ЛО Иванова ЛВ Прокопович ІВ Прокопович Труды Одесского политех-нического университета ndash Одесса ОГПУ 1998 ndash Вып 2 (6) ndash С 207 ndash 208

12 Прокопович И В Применение органических клеевых масс при литье кабинетной скульптуры Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999 ndash Вып 2 (8) ndash С11 ndash 13

13 Мироненко С В Определение эффективного инструментального мате-риала для обработки покрытия СВ Мироненко ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 1999ndash Вып 3 (9) ndash С 45 ndash 47

14 Прокопович Л В Комплексный подход в методологии моделирования экосистемы литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОГПУ 2000 ndash Вып 2 (11) ndash С 10 ndash 12

15 Прокопович Л В Моделирование процессов фильтрации в техноген-ных элементах литосферы ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 50 ndash 51

16 Прокопович О И Автоматизация производства высококачественной катанки для изготовления проводов сверхтонких сечений ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического униве-рситета ndash Одесса ОНПУ 2002 ndash Спецвыпуск ndash С 68 ndash 71

17 Прокопович О И Температура поверхности катанки как косвенный параметр управления качеством ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2003 ndash Вып 2 (20) ndash С 128 ndash 130

18 Малых С В Оценка конкурентоспособности объектов на примере машины литья под давлением СВ Малых ИВ Прокопович Труды Одесс-кого политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 1 (21) ndash С 293 ndash 295

19 Прокопович О И Моделирование процессов кристаллизации при не-прерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2004 ndash Вып 2 (22) ndash С 12 ndash 16

20 Кострова Г В Нейронная сеть для расчета равновесия системы laquoшлакndashметаллraquo восстановительного периода ГВ Кострова ЕВ Колесникова ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

32са ОНПУ 2005 ndash Вып 2 (24) ndash С 152 ndash 154

21 Прокопович О И Идентификация математической модели непрерыв-ного литья медной катанки ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович Труды Одесского политехнического университета ndash Одес-са ОНПУ 2005 ndash Спецвыпуск ndash С 106 ndash 109

22 Колесникова Е В Методы оценки качества технических систем ЕВ Колесникова ГВ Кострова ИВ Прокопович Труды Одесского полите-хнического университета ndash Одесса 2007 ndash Вып 1 (27) ndash С 128 ndash 130

23 Колесникова Е В Оценка эффективности решений по управлению процессом выплавки стали ЕВ Колесникова ИВ Прокопович АС Лопаков Труды Одесского политехнического университета ndash Одесса ОНПУ 2010 ndash Вып 1(33) ndash 2(34) ndash С155 ndash 157

24 Тонконогий В М Структурное моделирование процесса формирова-ния покрытий на деталях машин с помощью полумарковских моделей ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Праці Одеського полі-технічного університету ndash Одеса ОНПУ 2011 ndash Вип1(35) ndash С 24 ndash 27

25 Тонконогий В М Полумарковские модели процесса формирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Високі технології в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 248ndash252

26 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Високі техноло-гії в машинобудуванні ndash Харків НТУ laquoХПІraquo 2011 ndash Вип 1(21) ndash С 185 ndash 190

27 Прокопович И В Система интеллектуального мониторинга процесса литья ИВ Прокопович АА Коряченко ИИ Становская Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури ndash Одеса ОДАБА 2011 ndash Вип 44 ndash С 278 ndash 282

28 Савельева О С Разработка метрологического обеспечения системы управления технологическим процессом литья под давлением биметаллических отливок ОС Савельева ИВ Прокопович АВ Шмараев Восточно-европейский журнал передовых технологий ndash 2015 ndash 21(74) ndash С 32 ndash 37

Видання входить до міжнародних наукометричних баз BASE ULRICHSWEB DRIVER Index Copernicus WorldCat DOAJ EBSCO FreeFullPDF eLIBRARY

Праці які додатково відображають наукові результати дисертації

29 Иванова Л А Экологический аспект использования сурьмы в

литейном производстве ЛА Иванова ПВ Доценко ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 70 ndash 75

30 Иванова Л А Моделирование процесса биорекультивации литейных отвалов ЛА Иванова ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды ndash Одесса 1997 ndash С 81 ndash 85

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

3331 Оборский Г А Интегральные датчики динамических характеристик

песчаных литейных форм ГА Оборский ИВ Прокопович АА Коряченко Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробницт-віraquondash Одеса 2012 ndash Вип 1 ndash С 5 ndash 11

32 Становский А Л Неразрушающий метод измерения плотности фраг-ментов песчаных литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Збірник наукових праць laquoІнформаційні технології в освіті науці та виробництвіraquo ndash Херсон 2013 ndash Вип 4(5) ndash С 104 ndash 110

Наукові праці апробаційного характеру в матеріалах конференцій

33 Иванова Л А Вероятностная модель появления растительности на

отвалах литейного производства ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ПВ Каспревич Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса ОГПУ 1997 ndash С 93 ndash 95

34 Прокопович Л В Применение металлургического шлака в ювелирных изделиях ЛВ Прокопович ИВ Прокопович ДО Маркишев Материалы конференции laquoПути повышения качества и экологичности литейных процес-совraquo ndash Одесса 1998 ndash С 52 ndash 53

35 Прокопович Л В Отвалы литейного производства как элемент ланд-шафта ЛВ Прокопович ИВ Прокопович СВ Малых Материалы между-народной научно-практической конференции laquoЭкология речных бассейновraquo ndash Владимир 15 ndash 17 сентября 1999 ndash С 64 ndash 65

36 Прокопович Л В Моделирование процесса засоления почвы в экосис-теме литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Москаленко ДС Материалы VII семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследова-нияхraquo ndash Одесса 2000 ndash С 31 ndash 32

37 Прокопович И В Органические клеевые массы в процессах формооб-разования Материалы международной научно-технической конференции laquoПовышение качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 2000 ndash С 61 ndash 63

38 Прокопович И В Сурьмянистый чугун для литой теплогидроармату-ры ИВ Прокопович ЛВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних сплавахraquo ndash За-поріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 91 ndash 93

39 Прокопович Л В Кристалічна структура як елемент художньої оброб-ки металу ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції laquoНеметалеві включення і гази у ливарних спла-вахraquo ndash Запоріжжя 18 ndash 22 вересня 2000 ndash С 95 ndash 97

40 Прокопович И В Возможность образования транзитной пористости в стенке чугунной отливки ИВ Прокопович ДН Иванов Материалы между-народной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 63 ndash 66

41 Прокопович О И Проблемы производства цилиндрических заготовок из цветных сплавов способами непрерывного литья ОИ Прокопович

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

34ИВ Прокопович Материалы международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 12 ndash 14 сентября 2002 ndash С 52 ndash 53

42 Прокопович О І Управління технологічними параметрами багато-струмкового процесу виробництва мідної катанки ОІ Прокопович ІВ Прокопович ВД Гогунский Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції laquoДинаміка наукових досліджень 2003raquo ndash Дніпропет-ровськ 20 ndash 27 жовтня 2003 ndash Т 35 ndash С 7 ndash 9

43 Прокопович И В Исследование структур медной катанки получен-ной различными способами ИВ Прокопович ОИ Прокопович ОВ Либутина Материалы VII международной конференции laquoПути повыше-ния качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2003 ndash С 66 ndash 67

44 Прокопович О И Управление технологическими параметрами много-ручьевого процесса производства медной катанки ОИ Прокопович ИВ Прокопович ВД Гогунский Материалы научно-технической конферен-ции laquoНовые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбереженииraquo ndash Одесса 2 ndash 4 июня 2004 ndash С 144 ndash 147

45 Прокопович О И Управление процессом кристаллизации непрерыв-ного медного слитка ОИ Прокопович ВД Гогунский ИВ Прокопович Материалы XI семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquondash Одесса 9 ndash 10 января 2004 ndash С 44 ndash 46

46 Прокопович Л В Диффузионно-сорбционная модель движения веще-ства в системе литейных отвалов ЛВ Прокопович ИВ Прокопович Мате-риалы VIII международной конференции laquoПути повышения качества и эконо-мичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентября 2004 ndash С 109 ndash 111

47 Прокопович О І Математична модель процесу кристалізації при без-перервному литті ОІ Прокопович ЮО Морозов ІВ Прокопович ВД Гогунський Материалы VIII международной конференции laquoПути повы-шения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 9 ndash 11 сентя-бря 2004 ndash С 102 ndash 104

48 Либутіна О В Дослідження технологічного процесу безперервного лит-тя міді з метою покращення якості ОВ Либутіна ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції молодих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні ін-формаційні технології та телекомунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 107

49 Шайнога Г М Нові перспективи розвитку точного лиття ГМ Шайнога ІВ Прокопович Матеріали 39-ої наукової конференції моло-дих дослідників ОПУ-магістрантів laquoСучасні інформаційні технології та телеко-мунікаційні мережіraquo ndash Одеса 2004 ndash С 132

50 Прокопович О И Применение нейронных сетей для управления про-цессами теплопередачи при непрерывном литье меди ОИ Прокопович ЮА Морозов ИВ Прокопович ЕВ Колесникова Материалы IX междуна-родной конференции laquoПути повышения качества и экономичности литейных процессовraquo ndash Одесса 7 ndash 9 сентября 2005 ndash С 66 ndash 71

51 Прокопович И В Приближенная математическая модель скорости за-

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

35твердевания оливки ИВ Прокопович НА Коць ОГ Кравченко Материа-лы XV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 2008 ndash С 20 ndash 21

52 Лысенко Т В Информационная основа применения структурных иде-нтификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Материалы международной научно-практической конферен-ции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 96 ndash 97

53 Тонконогий В М Структура полумарковских моделей процесса фор-мирования покрытий на деталях машин ВМ Тонконогий ИВ Прокопович АА Березовский Материалы международной научно-практической конфере-нции laquoИнформационные технологии и информационная безопасность в науке технике и образовании laquoИНФОТЕХndash2011raquoraquo ndash Севастополь 5 ndash 10 сентября 2011 ndash С 116 ndash 117

54 Прокопович И В Повышение качества отливок путем интеллектуаль-ного мониторинга технологии литья в песчаные формы ИВ Прокопович АА Коряченко АИ Барсуков Материалы международной научно-практической конференции-выставки laquoЛитейное производство технологии материалы оборудование экономика и экологияraquo ndash Киев 12 ndash 14 декабря 2011 ndash С 226 ndash 228

55 Лысенко Т В Применение структурных идентификаторов в литейном производстве ТВ Лысенко ИВ Прокопович АА Коряченко Матеріали X всеукраїнської науково-технічної конференції laquoМатематичне моделювання та інформаційні технологіїraquo ndash Одеса 23 ndash 25 листопада 2011 ndash С 36 ndash 37

56 Оборський Г О Управління властивостями ливарних гетерогенних формувальних матеріалів ГО Оборський МЛ Герганов ІВ Прокопович Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запорожье 2012 ndash С 194 ndash 196

57 Становский А Л Физический метод оценивания плотности литейных форм АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Материалы VIII Международной научно-практической конференции laquoЛитье ndash 2012raquo ndash Запоро-жье 2012 ndash С 247 ndash 249

58 Становский А Л Физический метод оценки плотности отливок АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духанина Матеріали ХІІІ Міжнаро-дної науково-технічної конференції laquoНеметалеві вкраплення і гази у ливарних сплавахraquo ndash Запоріжжя 9 ndash 12 жовтня 2012 ndash С 33 ndash 34

59 Прокопович И В Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материалы международной научно-технической конферен-ции laquoАвтоматизация проблемы идеи решенияraquo ndash Севастополь 3 ndash 7 сентября 2012 ndash С172 ndash 174

60 Становский А Л Эволюционный метод оптимизации процессов литья АЛ Становский ИВ Прокопович ДА Желдубовский Материали IV Між-народної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в маши-

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

36нобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 89 ndash 90

61 Прокопович И В Интегральные датчики температуры в песчаной ли-тейной форме ИВ Прокопович АА Коряченко МА Духанина Материали IV Міжнародної науково-технічної конференції laquoНові матеріали і технології в машинобудуванніraquo ndash Київ 19 ndash 20 квітня 2012 ndash С 128 ndash 129

62 Становский А Л Применение структурных идентификаторов состоя-ния в литейном производстве АЛ Становский ИВ Прокопович МА Духа-нина Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С193 ndash 194

63 Становский А Л Подсистема технической диагностики в АСУ техно-логией литейного производства АЛ Становский ИВ Прокопович КА Крейцер Материалы международной научно-практической конференции laquoЛитье Металлургия 2013raquo ndash Запорожье 21 ndash 23 мая 2013 ndash С195 ndash 196

64 Прокопович И В Информационный метод измерения тепловых пара-метров по инфрокрасным потокам от поверхности детали ИВ Прокопович ЮВ Шихирева МА Духанина АВ Шмараев Матеріали міжнародної нау-ково-практичної конференції laquoІнформаційні технології та інформаційна безпека в науці техніці та навчанні laquoІнфотехndash2013raquoraquo ndash Севастополь 9 ndash 13 вересня 2013 ndash С 53 ndash 54

65 Прокопович И В Адаптивный генетический алгоритм для laquoмягкихraquo эволюционных вычислений ИВ Прокопович ПС Швец ЕЮ Лебедева Матеріали міжнародної конференції laquoМіжнародна конференція з автоматично-го управління присвячена 100-річчю з дня народження академіка ОГ Івахненка laquoАвтоматика ndash 2013raquoraquo ndash Миколаїв 25 ndash 27 вересня 2013 ndash С 143 ndash 144

66 Прокопович І В Оцінка структурної чутливості обrsquoєктів ЛВ ІВ Прокопович МО Духаніна ДО Монова ММ Ракіпова Матеріали міжна-родної українсько-японської конференції з питань науково-промислового спів-робітництва ndash Одеса 24 ndash 25 жовтня 2013 ndash С 154 ndash 157

67 Прокопович И В Моделирование гетерогенных потоков при форми-ровании машиностроительных деталей ИВ Прокопович ЕЮ Лебедева МП Герганов Материалы международной научно-технической конференции мо-лодых ученых аспирантов и студентов laquoСовременные технологии проектиро-вания управляющих и мехатронных системraquo ndash Севастополь 16 ndash 19 апреля 2013 ndash С 161 ndash 164

68 Оборский Г АУправление нанесением нанопокрытий на отливки ГА Оборский ИВ Прокопович ЕА Науменко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 98 ndash 100

69 Оборский Г А Управление сложными объектами литейного произ-водства с помощью пространственно-временных отображений ГА Оборский АЛ Становский ИВ Прокопович Материалы ХХІ научно-технического се-минара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 100 ndash 102

70 Прокопович И В Особенности технологического процесса литья как

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

37нестабильного объекта моделирования ИВ Прокопович ВВ Добровольская ВВ Бондаренко Материалы ХХІ научно-технического семинара laquoМоделиро-вание в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 16 ndash 17 января 2013 ndash Т 2 ndash С 113 ndash 114

71 Прокопович И В Применение метода пространственно-временных отображений в САПР литейных цехов Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 34 ndash 36

72 Прокопович И В К получению сверток пространственно-временных отображений от объектов литейного производства Материалы ХХІІ научно-технического семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследовани-яхraquo ndash Одесса 4 ndash 5 марта 2014 ndash С 37 ndash 40

73 Иванова Л А Моделирование температурных полей литейной формы и их влияние на биодобавки ЛА Иванова ЛВ Прокопович ИВ Прокопович НИ Замятин Материалы IV семинара laquoМоделирование в прикладных научных исследованияхraquo ndash Одесса 1997 ndash С 91 ndash 92

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

38АНОТАЦІЯ

Прокопович І В Розробка та вдосконалення метрологічного забезпечення ливарного виробництва ndash Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 050102 ndash Стандартизація сертифікація та метрологічне забезпечення ndash Одеський національний політехнічний університет МОН України Одеса 2015

Дисертація присвячена розробці теоретичних основ і створенню нових уні-версальних підходів і систем метрологічного забезпечення управління складними важкодоступними ливарними системами з важковимірюваними параметрами

Проаналізовано методи та засоби метрологічного забезпечення управління складними технологічними процесами Розроблена система laquoFOUNDMEASraquo створення та імплементації метрологічного забезпечення АСУ ливарним виро-бництвом Запропоновано підсистеми метрологічного забезпечення laquoMETALMEASraquo в області металургії ливарних процесів laquoCASTMEASraquo в об-ласті управління якістю виливків і laquoENVIRMEASraquo у сфері управління обrsquoєктами ливарного виробництва з нечіткими параметрами Системи метроло-гічного забезпечення що базуються на отриманих в дисертації моделях і мето-дах пройшли виробничі випробування на шести підприємствах України з пози-тивним техніко-економічних ефектом

Ключові слова метрологічне забезпечення ливарне виробництво важко-доступні системи важковимірювані параметри імплементація

ABSTRACT

Prokopovich IV Development and improvement of foundry production metro-logical support ndash Manuscript

Thesis seeking the degree of Doctor of Engineering scientific degree in the spe-cialty 050102 ndash Standardization certification and metrological maintenance ndash Ukraine Ministry of Education and Science Odessa national polytechnic university MES of Ukraine Odessa 2015

The dissertation research is devoted to the development of theoretical bases and new universal approaches elaboration with developing new systems of metrological maintenance to manage the complex hardly accessible foundry systems with the dif-ficultly measurable parameters

Analyzed are methods and tools of metrological support for complex technolog-ical processes management Developed is the FOUNDMEAS system providing the foundry production ACS creation and implementation metrological support Elabo-rated are the foundry processes metallurgy metrological support subsystem METALMEAS the castings quality management CASTMEAS subsystem and the ENVIRMEAS subsystem in the field of foundry production objects with indis-tinct parameters management These elaborated metrological support systems ensur-ing technological processes management are based on the models and methods ob-tained while dissertation research and underwent field tests at six enterprises of Ukraine with distinctively positive technical and economic effect

Keywords metrological support foundry production hardly accessible systems hardly measurable parameters implementation

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

39АННОТАЦИЯ

Прокопович ИВ Разработка и усовершенствование метрологического обеспечения литейного производства ndash Рукопись

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 050102 ndash Стандартизация сертификация и метрологическое обеспечение ndash Одесский национальный политехнический университет МОН Украины Одесса 2015

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и созданию но-вых универсальных подходов и систем метрологического обеспечения управ-ления сложными труднодоступными литейными системами с трудноизмери-мыми параметрами

Проанализированы методы и средства метрологического обеспечения управления сложными технологическими процессами Разработана система laquoFOUNDMEASraquo создания и имплементации метрологического обеспечения АСУ литейным производством Предложены подсистемы метрологического обеспечения laquoMETALMEASraquo в области металлургии литейных процессов laquoCASTMEASraquo в области управления качеством отливок и laquoENVIRMEASraquo в области управления объектами литейным производством с нечеткими парамет-рами Системы метрологического обеспечения управления технологическими процессами изготовления отливок базирующиеся на полученных в диссерта-ции моделях и методах прошли производственные испытания на шести пред-приятиях Украины с положительным технико-экономическим эффектом

Выполнена классификация объектов литейного производства с точки зре-ния их метрологического обеспечения по видам уровням дискретизации под-системам характеристикам интенсивности процесса цели и laquoсрезуraquo (стадии) измерений Предложен метод выбора и имплементации комплекса средств мет-рологического обеспечения для каждого класса объектов литейного производ-ства основанный на использовании для классификации интеллектуальной си-стемы ndash комплексированной нейронной сети laquoсеть прямого распространения ndash сеть Кохоненаraquo Получили дальнейшее развитие методы измерения температу-ры подвижной металлической поверхности заключающееся в использовании для этой цели скользящей термопары и микроструктуры медных сплавов за-ключающееся в применении к цифровым изображениям соответствующих мик-роструктур эллиптического преобразования

Предложены метод измерения электролитического качества литых медных анодов заключающийся в распознавании образа каждого пикселя цифрового изображения поверхности медного анода путем сравнения его RGB-разложения с параллелепипедом качества текущей плавки а также метод определения RGB-координат параллелепипеда качества путем предварительного получения и об-работки спектрограммы металла

Усовершенствованы методы измерения неравномерности температуры по-верхности стальной вставки в биметаллическую отливку перед заливкой алю-минием заключающееся в применении для этого тепловизора с последующим эллиптическим преобразованием полученного цифрового изображения и изме-рения степени свариваемости элементов биметаллической отливки заключаю-

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация

40щееся в применении для этой цели цифровой фотографии зоны свариваемости с последующей ее обработкой в цилиндрических координатах Предложен уни-версальный метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем эллиптического преобразования измерительного сигнала от отливки изображе-ния металлографического микрошлифа с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметичности) laquoегraquo Предложен экспресс-метод измерения герметичности отливок из серого чугуна путем продавливания через стенку отливки контрольной жидкости за-ключающийся в видеофиксации момента начала протекания и параболической обработке видеопотока от поверхности образца с последующим пересчетом на новую единицу измерения сопротивления материала просачиванию (герметич-ности) laquoегraquo

Усовершенствованы методы измерения прироста тепловой энергии в пес-чано-смоляной литейной форме заключающиеся в применении для этого инте-грального датчика тепловой энергии в виде участка формы изменяющего свою газопроницаемость в зависимости от интенсивности и продолжительности нагрева и измерения плотности гетерогенного формовочного материала за-ключающиеся в измерении емкости конденсатора обкладки между которыми заполнены измеряемым формовочным материалом Усовершенствован метод неразрушающего измерения параметров структуры литейной формы с органи-ческими добавками заключающийся в использовании для этого рентгеновской компьютерной томографии с последующим параболическим преобразованием результатов последней

Подтверждена практическая возможность эффективного по быстродей-ствию точности и достаточности использования новых методов и моделей для эффективного измерения промежуточных и выходных параметров в подсисте-мах управления литейным производством

Расчетный суммарный годовой экономический эффект от этой реализации составил около 200 тыс грн (в ценах 2013 года)

Предложенные методы а также алгоритмы и программы разработанные для их реализации внедрены в учебный процесс в Одесском национальном по-литехническом университете и используются в учебных дисциплинах курсо-вом проектировании а также при руководстве аспирантами и дипломными ро-ботами магистров

Ключевые слова метрологическое обеспечение литейное производство труднодоступные системі трудноизмеримые параметры имплементация