Автоматизована система вимірювання радіуса сферичних поверхонь на базі мікроконтролера ESP32

Abstract

У ході виконання кваліфікаційної роботи розроблено та досліджено автоматизовану систему вимірювання радіуса сферичних поверхонь на базі мікроконтролера ESP32. Система призначена для автоматизованого контролю геометрії сферичних затворів кульових кранів та аналогічних виробів в умовах серійного та дрібносерійного виробництва. Проведений аналіз показав, що існуюча ринкова ніша між доступними (але неавтоматизованими) механічними сферометрами та дорогими (але функціональними) промисловими системами залишається незайнятою. Запропонована система заповнює цю нішу, забезпечуючи точність, достатню для контролю деталей 8-го квалітету, при вартості, доступній для підприємств будь-якого рівня.Розроблена система може бути рекомендована до впровадження на підприємствах, що виготовляють або здійснюють вхідний контроль кульових кранів, підшипників, медичних ендопротезів та інших виробів зі сферичними поверхнями з вимогами за 7–9-м квалітетами точності. Перспективними напрямами розвитку системи є: підвищення точності за рахунок зовнішнього 16-розрядного АЦП ADS1115 (очікувана похибка < 5 мкм); розробка хмарної платформи збору та аналізу даних з реалізацією алгоритмів SPC; додавання другого датчика LVDT для одночасного контролю в двох перетинах; розробка мобільного застосунку для відображення результатів через Bluetooth BLE; адаптація системи для вимірювання увігнутих сферичних поверхонь.

During the qualification work, an automated system for measuring the radius of spherical surfaces based on the ESP32 microcontroller was developed and investigated. The system is designed for automated control of the geometry of spherical valves of ball valves and similar products in serial and small-scale production. The analysis showed that the existing market niche between affordable (but non-automated) mechanical spherometers and expensive (but functional) industrial systems remains unoccupied. The proposed system fills this niche, providing accuracy sufficient for control of 8th-quality parts at a cost affordable for enterprises of any level. The developed system can be recommended for implementation at enterprises that manufacture or carry out incoming control of ball valves, bearings, medical endoprostheses and other products with spherical surfaces with requirements for 7–9th-quality accuracy. Promising directions for system development are: increasing accuracy due to an external 16-bit ADC ADS1115 (expected error < 5 μm); developing a cloud-based data collection and analysis platform with implementation of SPC algorithms; adding a second LVDT sensor for simultaneous control in two sections; developing a mobile application for displaying results via Bluetooth BLE; adapting the system for measuring concave spherical surfaces.