/ 67 3 (56), 2010 А. П. МАрков, в. Ф. ГоГолинский, А. А. АзАрко, ГУ вПо «Белорусско- российский университет», Е. М. ПАтУк итМ нАн Беларуси УДК 521.74 МЕТОДЫ И СРЕДСТВА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО МОНИТОРИНГА СЛОЖНО-ПРОФИЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ В ЛИТЕЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ И МЕТАЛЛУРГИИ The models of interrelations of emissions with surfaces and ways of transformation of revealed techno- logical characteristics in commutated structure of pneumatic-optical conversions are considered. Введение. В единой системе контроля качества литья важное значение имеют пространственно распределенные геометрические параметры поверхностей сложнопрофильных геометрических тел. Пространственно-временные изменения свойств любого геометрического тела первоначально проявляются в некоторых технологических признаках отклонений от нормируемых параметров, в совокуп- ности отражающих качественное состояние поверхностей. В технологиях литейного производства и металлургии практически невозмож- но представить процесс или предмет без поверхности как геометрической грани- цы, одновременно определяющей и соединяющей элементарные части тела, более сложные структуры и образования. От процессов, происходящих в этой достаточ- но тонкой приграничной поверхностной зоне, зависит разрешение различных про- тиворечивых явлений, ход которых может отразиться как на любом объекте управ- ления, так и на окружающей его среде. Всякая поверхность отличается особенно- стями макроскопических свойств, которые формируются и зарождаются на микро- уровнях. Ведущую роль в современных технологиях литейного производства и метал- лургии играют поверхностные процессы. В проблеме рационального применения материалов и энергии важное значение приобретают процессы интегрирования разнообразных свойств в локализованной приповерхностной зоне (области) гео- метрического тела. В приграничной области на границе раздела двух фаз более эффективно проявляются особенности взаимодействия различных воздействий (теплоэнергетических, оптических и других излучений) с элементами геометриче- ского тела. Наряду с рациональным использованием свойств металлических по- верхностей существует проблема создания геометрических элементов с заданными свойствами. Активность металлических поверхностей во взаимодействии с излучениями особенно проявляется в микроскопической структуре приповерхностного слоя. Всякие их изменения в этой области геометрического тела в дальнейшем отобра- жаются уже на макроуровнях. Необходимость изучения процессов взаимодействия излучений с геометриче- скими телами превратила поверхность металлов в своеобразный полигон для соз- Марков А. П. Гоголинский В. Ф. Азарко А. А. Патук Е. М. 68 / 3 (56), 2010 дания физических методов мониторинга и оценки качества продукции литья и металлургии. Особенности моделирования первичной ин- формации. Оценка качества поверхностей пред- полагает формализацию их свойств в виде первич- ной информации. Для ее формирования на обсле- дуемый участок или зону поверхности воздей- ствуют излучением, спектрально-энергетические параметры которого в большей мере способствуют обнаружению технологических отклонений и ис- точников первичной информации, пространствен- но распределенных по поверхности. В приповерхностном слое более эффективно спектрально-энергетическое взаимодействие излу- чений с элементами геометрического тела. Труд- ности близкого наблюдения за текущими измене- ниями свойств, проявляющимися в спектрально- энергетических характеристиках отображаемого информативного излучения, обусловили развитие и использование физических эффектов проявления микро- и макроскопического состояний поверхно- стей. Целенаправленное использование свойств поверхностей геометрических тел и запрограмми- рованное управление этими свойствами требуют современных методов и средств моделирования и натурных испытаний. Результаты косвенных измерений в натурных испытаниях связаны с большими объемами коли- чественной обработки косвенной информации и ее интерпретации. Для этого используются матема- тические модели, способные адекватно описывать исследуемые явления в условиях многофакторных взаимовлияющих зависимостей большого числа переменных. Сложные зависимости моделей описания по- верхностных элементов геометрических тел отража- ют специфику конструкции и их свойства. Они ими- тируют изделие, пока не созданы алгоритмы реше- ния конкретных математических задач взаимозави- симости изменения характеристик геометрического тела и свойств поверхности. Имитируя ту или иную ситуацию натурного эксперимента или проектных изысканий, создается возможность получить количе- ственные результаты и прогнозировать изменение геометрического тела в экстремальных условиях. Со- четание и сбалансированное использование всех из- вестных методов моделирования и технологического контроля, включая микропроцессорные методы об- работки и интерпретации результатов, способствуют повышению эффективности исследований и испыта- ний новых разработок и творческой активности спе- циалистов разных профессий. Поверхность как объект контроля. Всякое геометрическое тело как материальная конструк- ция является системой большого числа в той или иной степени функционально взаимозависимых элементов поверхности. Система этих элементов находится в некотором пространственно-времен- ном положении относительно окружающей среды и других сопрягаемых поверхностей. С учетом особенностей и взаимосвязей элементов поверх- ности могут быть использованы современные эф- фекты взаимодействия излучений и современная элементная база. Эти особенности необходимы для выделения основных характеристик геометри- ческого тела и набора определяющих геометриче- ских параметров поверхности его элементов. При этом в математических моделях описания свойств таких поверхностей учитываются особенности структуры материалов, специфика конструктив- ных переходов и межэлементных связей, проявля- ющихся в тех или иных технологических отклоне- ниях. Учет таких особенностей позволяет четко и предметно формулировать задачи и условия ма- тематического моделирования. Образующаяся в процессе изготовления по- верхность элементов геометрического тела с неко- торым приближением соответствует расчетной. Микроструктура материала и технологии изготов- ления обусловливают наличие микронеровностей, конструктивных ступеней и изгибов в приповерх- ностном слое. В общем случае поверхностный слой может изменять свою структуру как спонтанно, так и под внешними механическими, тепловыми, а также воздействиями среды. Простран ствен но- временная изменчивость структуры материала в основном проявляется в изменениях геометриче- ской структуры поверхности. Изменчивость струк- туры материала и поверхности в общем случае не- предсказуема. Моделирование взаимодействия излучений в приповерхностном слое. Особенности взаимо- действия излучения с поверхностью адекватно отображаются в поверхностной реакции. Элемен- тарный процесс взаимодействия лучистого потока происходит между компонентой, проникающей в ближайшие к поверхности приповерхностные слои, и компонентой, отраженной поверхностью. На каждую составляющую лучистого потока при- поверхностные слои реагируют соответственно структуре элемента поверхности. И для интенси- фикации проявления этой структуры в широком спектрально-энергетическом диапазоне воздей- ствующего излучения используют специфику его взаимодействия с элементами поверхности до ми- кроуровней. Систематическое изучение этой реак- ции на информационно-физических моделях с по- мощью современных физических методов контро- / 69 3 (56), 2010 ля свойств поверхности и приповерхностного слоя позволяет получить информацию о своеобразии этого многостадийного процесса. Множественность стационарных состояний, динамика проявления и выявления нарушений по- верхностной сплошности в условиях постоянного изменения геометрических параметров поверхно- сти ставят задачу изучения этих макроскопических явлений на микроуровне спектрально-энергети чес- кого взаимодействия по совокупному эффекту всех составляющих лучистого потока. Последователь- ное изучение этих эффектов в условиях многофак- торных взаимовлияний структуры, микрорельефа, отклонений геометрических параметров и лучисто- го потока позволяет достичь более высокой степени в познании структурных особенностей (свойств) поверхности и изменяющихся свойств материала. Реакция поверхности на воздействие составля- ющих лучистого потока представляет собой сово- купность взаимозависимых элементарных процес- сов. Их математическое моделирование создает предпосылки для повышения эффективности про- явления отклонений геометрических параметров поверхности и своевременного обнаружения реак- ции отклонения на элементарные составляющие лучистого потока. Каждый элементарный процесс взаимодействия протекает на поверхности незави- симо, что позволяет провести декомпозицию мно- гоэлементного процесса – разделить его на более простые составляющие, промоделировать их в от- дельности, определить влияние каждой составля- ющей, а затем синтезировать всю совокупность. Все нюансы этого процесса учитываются при об- катке математической модели. На этом этапе осу- ществляется параметрическая идентификация ма- тематических моделей. Эти параметры моделей являются своеобразным отражением отклонений геометрических параметров поверхности. В даль- нейшем такая модель может быть использована для прогноза поведения системы в широком диа- пазоне параметрических изменений поверхности и определения оптимальной структуры и состава самой системы. Поверхность любого элемента геометрическо- го тела является не только пространственно-вре- менным местом процессов взаимодействия излу- чений, но и активным их участником. Физико- математическая модель таких процессов учитывает геометрическую структуру тела, материал и хими- ческий состав, энергетические свойства поверхно- сти и воздействующего излучения. При этом вы- деляется полный набор параметров, описывающих свойства поверхности, и набор величин, характе- ризующих ее состояние. Сложная информационно-физическая реакция поверхности на воздействие лучистого потока – это многостадийный процесс с многофакторными связями. Формализованное описание элементар- ных стадий (операций) с указанием информа цион- но-физического превращения геометрических па- раметров и их отклонений в информативные излу- чения представляется в виде функциональной схемы. Для поэтапного математического моделирования в соответствии с такой схемой определяются зави- симости выходных параметров элементарных ста- дий от входных, включающих геометрические па- раметры поверхности и их отклонения. Модель поверхности представляет собой упо- рядоченную совокупность макронеровностей, цен- тры которых случайным образом группируются на отдельных выступах и впадинах с характерными гранями. При этом макронеровности поверхностей связаны между собой и на микроуровне с припо- верхностным слоем. Взаимодействие элементов геометрического тела в некоторой мере обуслов- ливает концентрацию поверхностных отклонений и изменение свойств материала. Функциональные схемы преобразований явля- ются символическим представлением поопераци- онных стадий и их связей. В них отражаются структура функциональных элементов и их взаи- мосвязи с формализованным определением сущ- ности взаимных превращений в их координатах. По существу распределение информационно- физического процесса строится на двух уровнях. На первом уровне изменение свойств материаль- ной поверхности проявляется в отклонениях эле- ментов геометрического тела. Здесь формируется источник потенциально зарождающегося дефекта. На втором уровне этот источник абстрагируется и отображается в первичной информации, которая генерируется отклонением при его взаимодействии с воздействующим излучением. В спектрально- энергетическом отображении информативного из- лучения сосредоточены количественные и каче- ственные характеристики изменяющихся геоме- трических параметров элементарной поверхности. При этом исходят из предположения, что эле- ментарные поверхностные процессы происходят на самой поверхности; элементарная поверхность геометрического тела энергетически однородна; отсутствует взаимодействие между элементами конструкции геометрического тела; свойства эле- ментарной поверхности не меняются при воздей- ствии излучением. Особенности моделирования неидеальной поверхности. Учет всесторонних взаимосвязей между компонентами лучистого потока и отклоне- 70 / 3 (56), 2010 ниями поверхности непосредственно связан с инфор- мационно-физическими эффектами спектрально- энергетического взаимодействия с неидеальной поверхностью. Распределенные модели неидеальной поверхно- сти позволяют получить подробную информацию об изменениях микро- и макроскопического состояния поверхности в их взаимосвязи со спектрально-энер- гетическими параметрами излучателя. При этом ска- зывается резкое усложнение моделей, так как моде- лирование процессов по отдельным параметрам и их отклонениям связано с ростом числа переменных и их связей с другими параметрами. Более подроб- ная первичная информация служит основанием для оценки локальных связей между всеми макропара- метрами поверхности и информационно-преобра- зовательной системы. Но все эти параметры и связи для конкретной поверхности точно не известны. Для их определения необходима параметрическая идентификация математической модели, что связа- но с решением весьма сложных обратных задач. Следует отметить, что учет взаимовлияний раз личных отклонений поверхности и взаимодей- ствий с составляющими лучистого потока усили- вает нелинейность уравнений математической мо- дели, что особенно значимо для распределенных моделей неидеальной поверхности. Математическое моделирование позволяет вы- явить факторы сложных информационно-техноло- гических зависимостей отклонений геометриче- ских параметров поверхности и их макроскопиче- ских связей с приповерхностным слоем. При этом в характере спектрально-энергетического взаимо- действия лучистого потока с элементами неиде- альной поверхности геометрического тела заложе- на информация о неоднородностях изменяющейся поверхности. Эффекты взаимодействия излучений с неиде- альной поверхностью проявляются не во всем спектральном диапазоне лучистого потока. Суще- ствуют диапазоны неоднородностей и спектров, когда процессы взаимодействия могут быть описа- ны на основе точечных моделей. В этом случае нет смысла проводить исследования на основе распре- деленных моделей. Информативная проявляемость технологи- ческих признаков. Пространственно-временное изменение свойств геометрического тела проявля- ется в некоторой совокупности характерных тех- нологических признаков. Изменяются рельеф по- верхности, профили элементов, сечение и другие геометрические параметры. При взаимодействии с излучением эти изменения абстрагируются и отображаются в спектрально-энергетических па- раметрах информативного излучения. Простран- ственное расположение и характер информатив- ных излучений связаны с адаптацией излучателя к многообразному признаковому пространству по- верхностных неоднородностей. Ориентация при- емника информативного излучения обеспечивает оптимальную выявляемость, что позволяет эффек- тивно обнаруживать и идентифицировать поверх- ностную неоднородность. Однако в спектрально- энергетической трансформации информативных излучений абстрагируется не только полезная тех- нологическая информация. Сопутствующие ей по- мехи снижают информативность излучений. Сни- жение уровня информативной неопределенности и повышение объема полезной информации связа- ны с параметрической согласованностью всех опе- раций информационных преобразований. Высокий уровень информативности поверхностных неодно- родностей обеспечивается физическими эффекта- ми взаимодействия излучений с технологическими признаками изменяющихся свойств. Формирова- ние источников первичной информации по откло- нениям геометрических параметров поверхности позволяет снизить энергозатратность излучателей и вести мониторинг с использованием автономных и мобильных источников энергии. Информативная выявляемость поверхностных неоднородностей обусловливается способностью системы трансформации воспринимать информа- тивное излучение, по спектрально-энергетическому уровню превышающее помехи и порог чувстви- тельности адаптера. В этом отражается восприим- чивость технических средств к пространственно- временной изменчивости геометрических параме- тров поверхности. Но такой изменчивостью может отличаться не только источник информации, но и фоновая обстановка. При этом из-за хаотических флуктуаций снижаются не только информацион- ная проявляемость и выявляемость, но и достовер- ность, и оперативность мониторинга. Пространственно-временная неопределенность и случайное распределение первичных признаков аномальных отклонений геометрических параме- тров поверхности определяют некоторую специ- фику контроля размеров, формы, сечений и отдель- ных зон сложнопрофильных изделий. В соответ- ствии со спецификой геометрического тела и задач мониторинга поверхностей структура информаци- онных преобразований определяется уровнями распределенных операций (рис. 1). Некоторую сложность представляют простран- ственное обнаружение и локализация технологиче- ских признаков и источников генерируемой инфор- мации в реальном времени. Для протяженных геоме- / 71 3 (56), 2010 трических тел особую проблему составляют рацио- нальная организация информационных потоков, их распределение и направление, трансформация и об- работка больших объемов информации. Однако про- странственно-временная изменчивость геометриче- ских параметров поверхностей позволяет проводить селективный прием информации по отличительным признакам. В такой реализации для каждой про- странственной точки элемента поверхности требует- ся свой информационный канал, что существенно усложняет иерархическую структуру технических систем и технологий мониторинга. Задачи и структура первичного уровня связаны с качественной генерацией информативных носи- телей в поисковой обстановке соответствующих участков поверхности (рис. 2). Методы и схемы первичных преобразова- ний. В трансформации технологических измене- ний и их признаков определяющую роль играют преобразования измерительной информации и ме- трология методов. Бесконтактные комбинирован- ные преобразования при своей высокой чувстви- тельности и энергоэффективности в большей мере соответствуют условиям автоматизации при боль- шом динамическом диапазоне и высокой точности. В разнообразии структуры измерительных преобразований преобладают два принципиально отличающихся между собой метода. Более простая структура реализуется в методе прямых преобра- зований, когда все преобразования производятся только в одном направлении и всякая величина предшествующего преобразователя одновременно является входной величиной последующего преоб- разователя. В такой одноканальной структуре ре- зультирующая чувствительность всей цепи преоб- разований определяется произведением чувстви- тельностей всех преобразователей. С метрологиче- ской стороны суммарная погрешность преобразо- ваний в равной мере определяется погрешностями системно объединенных преобразователей. Более достоверную трансформацию информа- тивных сообщений обеспечивают методы уравно- вешивающего преобразования, когда с помощью обратной цепи II создается величина, однородная с измеряемой. Наличие обратного уравновешива- ния способствует некоторой компенсации потерь измерительной информации на каждой операции цепи I прямых преобразований и в локальных свя- зях. При достаточно малом пороге чувствительно- сти суммарная погрешность преобразования опре- деляется исключительно погрешностью обратного преобразователя. В такой структуре в отличие от первичного преобразователя вводится преобразо- ватель уравновешивания (см. рис. 1). Изменение хи геометрического параметра по- верхности 1 изделия хэ и эталона является входны- ми величинами цепей I и II, которые воспринима- ются одновременно чувствительными элементами 2 первичных преобразователей 3. Их выходы вос- принимаются измерительными преобразователя- ми 4, информативные сигналы одной физической при роды которых сопоставляются в двухвходовом преобразователе 5. При противоположных входах уи и уэ результирующий сигнал уп несет информа- цию о величине и характере отклонений геометри- ческого параметра поверхности реального изделия относительно его эталона (образца) (рис. 3). В такой структуре эффективно реализовыва- ются способы следящего сканирования, сличения, противопоставления, широко используемые в ин- фор мационно-измерительной технике. Наряду с быстродействием и метрологической совместимостью первичных преобразователей чув- Рис. 1. Уровни информационных преобразований, локаль- ные связи: оптические; механические; элек- трические Рис. 2. Структура первичного уровня информационных пре- образований Рис. 3. Структура уравновешивающего преобразования: 1 – элемент поверхности; 2 – приемник; 3 – первичный преоб- разователь; 4 – измерительный преобразователь; 5 – преоб- разователь уравновешивания 72 / 3 (56), 2010 ствительные элементы их должны максимально адаптироваться к условиям геометрического тела, чтобы оказывать минимальное дестабилизирую- щее воздействие на генерацию первичной инфор- мации [1, 2]. Современная техника и технологии бескон- тактного размерного контроля позволяют комби- нировать структуры первичных преобразований на эффектах различной физической природы. При этом в мониторинге протяженных поверхностей особыми преимуществами отличаются бесконтакт- ные методы на основе пневматических и комбини- рованных пневмооптических и оптико-электрон- ных технологий. Пневматические первичные преобразователи обеспечивают высокую чувствительность при огра- ниченных диапазонах бесконтактных измерений размеров и форм элементов поверхностей. Следя- щий пневмооптический преобразователь расширя- ет принципиальные возможности бесконтактных измерений с некоторой компенсацией ограниче- ний пневматики. При этом оптические измери- тельные датчики также реализуются на бескон- тактных методах датчиковой аппаратуры преобра- зований перемещений [3]. Дифференциальные пневматические системы осуществляют первичные преобразования измене- ний геометрических параметров поверхности в со- ответствующую координату индикатора. Логоме- трический принцип сопоставимых измерений по- зволяет отслеживать отклонения геометрического параметра в сравнении с эталоном элемента по- верхности в заданных допусках. Бесконтактный измерительный преобразователь исключает какие-либо обратные воздействия на про- цесс пневматических преобразований и реализуется по структуре спектрально-энергетических световод- ных преобразований. В такой комбинации суще- ственно снижаются порог чувствительности преобра- зователей и аддитивная составляющая погрешности. Высокое быстродействие, селективность, плот- ность и коммуникабельность при дистанционной трансформации и микропроцессорной обработке первичной информации обеспечивают оптико- волоконные способы и технологии. Системная со- вместимость и высокая разрешающая способность способствуют повышению выявляемости, чув- ствительности и расширению метрологических диапазонов технических средств [4, 5]. Технологии и средства волоконной оптики с использованием достижений оптоэлектроники и микропроцессорной техники позволяют рацио- нально реализовывать информационно-преобра- зовательные операции в мониторинге геометрии сложнопрофильных поверхностей. Оптико-воло- конные преобразования в большей мере адаптиро- ваны к целям и задачам оперативной оценки изме- нений геометрических параметров. Структура комбинированных преобразова- ний. Функционально-экономическая оптимизация информационных преобразований расширяет воз- можности технических систем мониторинга при минимальных материальных затратах. Формали- зованная структура отдельных операций и всего информационно-преобразовательного процесса позволяет выявить узкие места и интерпретиро- вать результаты с характеристиками, превышаю- щими возможности реальных систем. Трансформация текущего состояния матери- альной поверхности в формализованное его ото- бражение связана с различным диапазоном элек- тромагнитных излучений, при взаимодействии которых с элементарной неоднородностью поверх- ности формируется информативное излучение. Дальнейшая цепь информационных преобразова- ний строится на физических эффектах и локаль- ных связях функциональных элементов структу- ры, системно сгруппированных для реализации заданного алгоритма. Более перспективными и энергоэффективными являются структуры бесконтактных комбиниро- ванных преобразований. При этом ставится задача высокочувствительного восприятия генерируемой первичной информации с ее надежной и помехоза- щищенной трансформацией в пункты потребле- ния. В жестких условиях мониторинга состояния поверхностей требуется максимальная информа- тивность источников при минимальных затратах на их обнаружение и пооперационные преобразо- вания. Наряду с качественным приемом информа- тивных излучений элемента поверхности более существенными являются операции дистанциро- вания и быстродействующей обработки. В автоматизированном мониторинге эти задачи эффективно решаются с помощью микропроцессо- ров и оптически изолированных светопроводящих волокон. Однако проявляемость и выявляемость от- клонений координат элементов поверхности, с кото- рыми связана достоверность восприятия, обуслов- лены информационно-физическими и структурно- алгоритмическими реализациями в основном пер- вичных преобразований, а их возможности связаны с эффектами спектрально-энергетического взаимо- действия излучений с материальной поверхностью. В ряде информационно-преобразовательных средств высокочувствительные и стабильные пер- вичные преобразования ограничены динамическими возможностями структуры, а быстродействующие / 73 3 (56), 2010 вторичные преобразователи зачастую ограничены динамическим диапазоном. Путем схематических манипуляций комбинируются структуры информа- ционных преобразований, системно объединяющих преимущества одних и компенсирующих недостатки других. При этом если эффективный прием инфор- мативных сообщений связан с ориентацией чувстви- тельного приемника, то для слабых полей поверх- ностных участков (зон) особо значимо их проявле- ние в реальных условиях. И здесь весьма существен- но как распределение мощности во времени, так и в пространстве. В таких структурах спектрально- энергетическое взаимодействие излучателей и эле- ментов поверхности играет определяющую роль в структурной реализации операций трансформа- ции информативных излучений. В технике и технологиях мониторинга протя- женных поверхностей важное значение имеют про- фили и контуры отдельных элементов. В их струк- туре определяющими являются операционно-по- исковые операции по выявлению признаков от- клонений геометрических параметров рельефной поверхности. При этом комбинированные способы информационно-физических преобразований при своей оперативности и мобильности максимально адаптируются к специфике геометрического тела и метрологической совместимости преобразователей. Среди оптико-электронных и пневмооптиче- ских способов бесконтактного скопирования по- верхностей широкое применение находят методы следящего сканирования и уравновешивающего преобразования, схемные и конструктивные реа- лизации которых хорошо отработаны в информа- ционно-преобразовательной технике [5–8]. К оптическим способам относятся фотоком- пенсационные, фотоследящие и фотоимпульсные. В виде отдельной группы в приборостроении вы- деляются телевизионные, лазерные и растровые. Если в фотоимпульсных способах длительность развертки изображения светового импульса опреде- ляется геометрическим параметром изделия, то в фотокомпенсационных сравниваются два световых потока. Один световой поток частично формируется элементом поверхности, а другой – подвижной за- слонкой. Отклонение геометрического параметра определяется линейной координатой заслонки при полной фотокомпенсации (равенстве световых пото- ков). В фотоследящих способах положение каждой границы профилей и контуров фиксируется бескон- тактной следящей системой [4]. Высокое пространственное разрешение с боль- шим быстродействием обеспечивает лазерная конт- рольно-измерительная техника, основанная на способах бегущего луча, дифрактометрии, интер- ферометрии, триангуляции и т. д. Современная элементная база оптоэлектроники обеспечивает дискретность фотоприемников 0,007–0,12 мм с чис- лом элементов (пикселей) до 4096. Спектральный диапазон таких светоприемников составляет 0,4– 1,2 мкм при линейной световой характеристике, что обеспечивает высокую точность в пределах 0,1 – 0,2 размера пикселя [2]. В бесконтактных пневмооптических способах высокоразрешающие первичные преобразователи метрологически совместимы с бесконтактными из- мерительными преобразователями (вторичными). Ограниченный диапазон высокочувствительного пнев матического преобразователя компенсируется большим динамическим диапазоном оптико-элект- рон ных преобразований перемещений. В оптических способах световых сечений из- менение координаты рельефа поверхности отобра- жается в физическом поле, формируемом излуча- телем выбранного спектрального состава при вза- имодействии с поверхностью. В области видимого и граничащего с ним инфракрасного излучений на формирование первичной информации сказывают- ся негативно микронеровности рельефа. Структура оптико-волоконной трансформации первичной информации объединяет ряд операций информационно-преобразовательного процесса типа: • выделение и локализация сообщений об ано- мальных изменениях; • формирование и каналирование сигналов; • дистанционная трансформация с электриче- скими выходами; • спектрально-энергетическое согласование функ- циональных элементов всей информационной си- стемы. В таком алгоритме структурная реализация си- стемы мониторинга предполагает высокочувстви- тельные первичные преобразователи и датчики ге- ометрических параметров поверхности, измери- тельные и вторичные преобразователи, локальные линии связи и оконечные устройства (модули). Пространственно-временная распределенность источников информации, схемная совместимость, отсутствие обратных воздействий последующих функциональных элементов на предшествующие, помехозащищенность и надежность трансформа- ции информативных излучений (сигналов) обу- словливают создание компактных структур и ин- тегрированных компонентов. Все они объединя- ются в едином блочно-модульном исполнении, адаптированном к специфике параметров поверх- ности и элементам геометрического тела. Современная информационно-преобра зова тель ная техника позволяет эффективно трансформировать 74 / 3 (56), 2010 признаки разнородных физических параметров и не оптической природы. При этом для высокочув- ствительного проявления и обнаружения использу- ются интенсивные и экстенсивные физические ве- личины, отражающие реальное состояние и свой- ства поверхностей элементов геометрического тела. Выводы 1. Пространственно-временная изменчивость геометрических параметров поверхности позво- ляет эффективно реализовать разноуровневые по- операционные преобразования изменений конту- ров и профилей сложных геометрических тел. 2. Во взаимодействии внешних излучений с по- верхностью сосредоточена технологическая про- являемость и информационная выявляемость ко- ординатных изменений изделий со специфиче- ским рельефом поверхности. 3. Комбинированные структуры первичных преобразований максимально адаптированы к за- дачам и условиям мониторинга сложнопрофиль- ных поверхностей. 4. Более эффективна трансформация информа- тивных признаков изменяющихся поверхностей спо- собами следящего сканирования и уравновешиваю- щего преобразования первичной информации. Литература 1. Активный контроль размеров / Под ред. С. С. Волосова. М.: Машиностроение, 1984. 2. А л е к с а н д р о в В. К., Б и е н к о Ю. Н., И л ь и н В. Н. Оптико-электронные средства размерного контроля техно- логических микрообъектов. Мн.: Наука и техника, 1988. 3. Визуально-оптическая дефектоскопия и размерный контроль в литейном производстве / Е. И. Марукович и др.; Под общ. ред. Е. И. Маруковича. Мн.: Белорусская наука, 2007. 4. М а р к о в П. И., Ш а п о в а л о в В. М. Волоконно-оптические преобразователи в приборах технологического контро- ля. Мн.: Наука и техника, 1984. 5. М а р к о в П. И. Применение волоконно-оптических приборов размерного контроля. Мн.: БелНИИНТИ, 1981. 6. М и р о ш н и к о в М. М. Теоретические основы оптико-электронных приборов: Учеб. пособ. для приборостроительных вузов. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд., 1983. 7. Фотоэлектрические преобразователи информации / Под ред. Л. Н. Преснухина. М.: Машиностроение, 1974. 8. Электрические измерения неэлектрических величин. Изд. 5-е, перераб. и доп. Л.: Энергия, 1975.