Cercetari privind tehnici avansate de control bazate pe ... - Prezentare

Proiect nr: 72176
Titlul proiect: Cercetari privind tehnici
avansate de control bazate pe analiza
erorilor si modelare tridimensionala
pentru masurarea de inalta precizie a
suprafetelor complexe
Coordonator proiect
INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE
DEZVOLTARE PENTRU MECATRONICA
SI TEHNICA MASURARII –INCDMTM
Director proiect: drd.ing. Daniela CIOBOATA

DATE INITIALE
Parteneri in consortiu:
CO: INCDMTM (INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE
P1: UPB-CCDM
DEZVOLTARE PENTRU MECATRONICA SI
TEHNICA MASURARII)
CCDM (UNIVERSITATEA POLITEHNICA
BUCURESTI – CENTRUL DE CERCETARE
DEZVOLTARE PENTRU MECATRONICA
P2: INOE 2000 (INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE
DEZVOLTARE PENTRU OPTOELECTRONICA)
P3: UVT (UNIVERSITATEA VALAHIA DIN TARGOVISTE)
Buget/cofinantare: 1.870.000 lei/ 0
Adresa web a proiectului:
http://www.incdmtm.ro/proiecte.php?proiectID=57

Obiectiv general: creşterea impactului activitatilor de C-D-I asupra sectorului
economic prin dezvoltarea unor tehnici moderne de masurare precisa si ultraprecisa
a formei suprafetelor complexe si modelare tridimensionala.
Rezultatul final al proiectului:
realizarea si experimentarea unui produs nou, cu algoritmi pentru
reprezentarea cu precizie ridicata a suprafetelor masurate sub forma hărŃilor
spatiale, pentru asigurarea trasabilitatii suprafetelor reperelor, monitorizarea
gradului de uzura, determinarea abaterilor de forma si pozitie;
elaborarea de metode de calibrare a sistemelor de masurare;
Noutatea, originalitatea şi complexitatea solutiilor propuse:
Proiectul contribuie la dezvoltarea cunoasterii in domeniu prin:
- dezvoltarea unui echipament flexibil, pentru masurarea suprafetelor prin
metode contact si non contact;
- dezvoltarea unui sistem de achizitie si prelucrare date multicanal, compatibil
cu senzori liniari, de rotatie, analogici sau digitali;
- analiza comportamentului diferitelor suprafete fata de energia luminoasa in
domeniul liniar si neliniar si influenta asupra procesului de masurare;
- analiza efectului semnalelor aperiodice si efectului de margine pentru
reducerea erorilor de masurare;
- dezvoltarea unui model matematic de reprezentare analitica cat mai exacta a
suprafetelor masurate sub forma hărŃilor spatiale.
Noutatea si complexitatea proiectului consta in:
- tratarea in mod unitar a problematicii masurarii absolute si relativa a
suprafetelor complexe cu precizie ridicata; reprezentarea analitica a
rezultatelor sub forma hartilor tridimensionale; interpretarea rezultatelor;
analiza si compensarea erorilor;
- dezvoltarea unui model matematic bazat pe metode moderne de interpolare
pentru reproducerea profilului masurat si parametrizarea suprafetelor;
- echipament cu arhitectura deschisa, cu porturi standard de comunicatie
(porturi seriale RS-485; RS-232; USB) pentru integrare facila pe liniile de fabricatie,
interconectarea cu masini de prelucrare 3D si dezvoltari ulterioare;
- integrarea unor sisteme de deplasare silenŃioase, cu frecari reduse, pentru
realizarea unui raport semnal/ zgomot ridicat în scopul creşterii preciziei de
măsurare;

- analiza experimentala a erorilor de margine si realizarea unor metode de
compensare a acestor erori (in prezent exista multe metode de prelucrare a datelor
pentru reconstructia suprafetelor dar multe din acestea prezinta inconveniente cum
ar fi erorile de propagare datorita marginilor suprafetelor curbe sau gaurilor de pe
suprafata masurata);
- integrarea in structura echipamentului a unor tehnici moderne de scanare a
suprafetelor (scanarea 3D folosind tehnica laser, metodă relativ noua, ce utilizeaza
proprietăŃile coerente ale radiaŃiei laser pentru digitizarea suprafetelor).
Beneficiarii rezultatelor:
- Beneficiarii rezultatelor ştiinŃifice:
ifice: conducatoru de proiect si partenerii
(conform contributiei);
- Beneficiarii drepturilor de brevetarea
ea solutiilor originale: conducatorul de
proiect si partenerii (conform contributiei);
- Beneficiarii dotarilor achiziŃionate ionate din bugetul alocat: unitatile care le-au
efectuat, conform planului de realizare;
- Beneficiarul echipamentului realizate: INCDMTM Bucuresti.
Potentialul de aplicare in economie:
Masurarea si reconstructia tridimensionala a pieselor complexe a devenit o tehnica
importanta in contextul cerintelor actuale ale calitatii productiei.
Echipamentul realizat este usor de implementat in sectiile de productie prezentand
urmatoarele avantaje: adaptarea rapida la specificul piesei (calitate, forma, duritate,
precizie); prelucrarea cu usurinta a datelor; reglarea proceselor de productie;
eliminarea dispozitivelor auxiliare pentru control; interfata prietenoasa cu utilizatorul.
• Domenii de aplicare:
Matrite
Piese
Came
Repere cu forme
complexe pentru
industria auto
Instrumente si
proteze in
industria medicală
laminate spatiale
• Potentiali utilizatori ai rezultatelor:
Societati comerciale din: industria auto (Automobile Dacia Renault Pitesti,
Componente Auto Topoloveni); industria constructoare de masini (SC HESPER SA,
COMELF S.A. BistriŃa), industria optica (SC IOR SA); producătorii de lucrări
protetice medicale; industria metalurgica (Combinatul de oteluri speciale
Tatgoviste).

Stadiul de realizare al proiectului in anul 2010
Termen
28.02.
2009
Etape/ ActivităŃii
Etapa 1:
Documentare si studii
preliminare privind tehnicile
avansate si sistemele integrate
de masurare a suprafetelor
complexe si identificarea
surselor de erori/
Studii conceptuale privind
masurarea si modelarea
suprafetelor complexe si
sistemele de masurare
integrate;
Studii preliminare privind
cerintele constructiv functionale
ale subsistemelor mecatronice
de deplasare precise si
ultraprecise
Analize preliminare pentru
identificarea surselor de erori si
a metodelor de minimizare a
acestora la masurarea
suprafetelor complexe prin
Valoare
(lei)
B
C
Rezultat
104.716 0 Studiu
tehnic
si
de analiza
Valoare
(lei)
Achizitii
Denumire
457,43 Materiale
consumabile
(rechizite)
1428,00 Materiale
consumabile
(rechizite)
5000,00 NOTEBOOK
Vaio
Professional
C2PP8400,
2GB, DDR2
900,00
Imprimanta
HP 1006
1900,00 Videoproiector
MP 512
palpare mecanica si optica
TOTAL ETAPA1 104.716 0 1.885,43 Materiale
7.800,00 Dotari
Cine a
facut
achizitia
CO
P3
P3
P3
P3

Termen
15.12.
2009
10.12.
2010
Etape/ ActivităŃii
Etapa 2.1:
Elaborare modele conceptuale/
Elaborare modele conceptuale pt.
sisteme integrate de masurare,
prelucrare date, analiza erorilor si
modelare tridimensionala a
suprafetelor masurate
Elaborare solutii constructive
pentru sisteme integrate de
masurare prin metode
optoelectronice a suprafetelor cu
diferite caracteristici
TOTAL ETAPA 2.1
(credit de angajament)
Etapa 2.2
Proiectare stand experimental/
Proiectare subsisteme mecanice
Proiectare subansambluri
electrice si electronice
Proiectare sisteme de deplasare
ultraprecisa
Proiectare sistem de masurare
optoelectronic
Proiectare interfete mecanice
pentru senzori de precizie
Executie subansambluri
mecanice (batiu)
TOTAL ETAPA 2.2.
Valoare
(lei)
B
C
Rezultat
64.085 0 Modele
conceptuale;
Ipoteze;
Solutii
constructive
Achizitii Cine a
facut
Valoare
Denumire achizitia
(lei)
2.000 Audit 2009 CO
64.085 0 2.000 Servicii
201.548 0 Doc. de
executie;
Subans.
Batiu
1.225,87 Materiale
consumabile
CO
2302,07 Materiale P3
1.500,00 Audit CO
201.548 0 3.527.94 Materiale
1.500,00 Servicii

REZULTATE IN IMAGINI
Structura echipamentului
Subansambluri realizate

Modul de implicare a tinerilor cercetatori
Atragerea tinerilor (studenti, masteranzi, doctoranzi, cercetatori) catre activitatea
de cercetare - dezvoltare prin implicarea acestora in tematici noi de cercetare
ştiinŃifică, dezvoltare tehnologică şi inovare este unul din obiectivele acestui proiect.
pentru participarea la obiectiele proiectului au fost propusi 20 tineri (cu varsta
subsub 35 ani).
pana in prezent au fost implicati in proiect 10 tineri:
• 2 masteranzi (in prezent au absolvit cursurile)
• 5 doctoranzi (in prezent 2 au sustinut deja dizertatia finala))
• 3 studenti
Acestia au fost angrenati in activitati de cercetare, documentare si proiectare
asistata (utilizand programele Catia, Autodesk - Inventor si Eplan).
Ttoti tinerii din lista de personal au fost stimulati sa participe la diverse forme de
specializare si stagii de formare:
trei tineri ingineri (promotia 2007) au absolvit cursurile de masterat in
mecatronica;
6 tineri urmeaza cursurile doctorale in domeniile: robotica; tribologie;
mecatronica (dintre acestia 2 au sustinut deja dizertatia finala).
un tanar care a absolvit UPB cu bursa platita de INCDMTM (Andrei Mihailov), (in
prezent angajat la INCDMTM) a absolvit in 2009 cursul «Master Recherche -
Maquette Numérique et Immersion Virtuelle» la Institutul Imige din Paris, cu
lucrarea de licenta «Collision Algorithms». Lucrarea a avut ca obiectiv principal
identificarea virtuala a coliziunii dintre corpuri cu diferite forme prin prelucrarea
norului de puncte generat de suprafetele acestora. In anul 2010, a revenit la
INCDMTM si a participat la realizarea DE din etapa 2.2.
In etapele urmatoare acesti tineri vor fi anangrenati in activitati de dezvoltare
tehnologica, activitati de experimentare, activitati de diseminare a rezultatelor.
De mentionat este faptul ca toti partenerii sunt preocupati de atragerea tinerilor
catre activitatea de cercetare.

Indicatori de rezultate realizati in cadrul proiectului; Masura in
care acestia pot constitui precursori pentru rezultatele finale
prevazute a se obtine
Denumire
Indicator
Studiu tehnic de
analiza si documentare
U
M
Informatii despre indicator
Mod de valorificare
pentru atingerea
obiectivelor finale
1 Realizat in etapa 1 Analizele si documentarile
efectuate asigura informatiile
primare necesare stabilirii
solutiilor constructive
Model conceptual 1 Realizat in etapa 2.1 Sta la baza realizarii
documentatiei de executie
Documentatie de
executie
1 Realizata in etapa 2.2. Sta la baza executiei unui
produs nou
Subansamblul Batiu 1 Realizata in etapa 2.2. Va fi utilizat la realizarea
echipamentului
Numar de articole
publicate in urma
proiectului in reviste
indexate in alte baze
de date
internationale
recunoscute
1 Titlul : Considerations About Error Introduced by
the Rotary Table in Roundness Measurement
Autori: D.D. Cioboata, D.D. Palade, D. Stanciu, L.
Savu, C. Logofatu, A. Abalaru,
Publicat in: The Scientific Bulletin of Valahia
UNUVERSITY MATERIALS and MECHANICS” Nr.
4/ 2009, ISSN 1844 -1076 acreditat CNCSIS în
2008, categoria B
Carte publicata 1 Titlul: Ingineria metrologiei micro si macro
geometriei suprafetelor
Autori: D. Cioboata, Gh.Ion Gheorghe, D. Stanciu,
A. Abalaru, F. Traistaru, C. Logofatu
Editura: Editura CEFIN, Bucuresti, ISBN 978-606-
92267-0-4
Diseminarea rezultatelor
Diseminarea rezultatelor
NOTA: Cartea a primit in
2010 premiul AGIR pe anu
2009

Valoare (lei)
Cheltuiala redusa
31.200 Dotari neefectuate in perioada 2008-2010
15.000 Deplasari in strainatate neefectuate
20.500 Reducere cheltuieli materiale si servicii
617.500 Eliminarea acrivitatilor de executie stand experimental si
experimentarea solutiilor de masurare pe standul
experimental. Va fi realizat direct modelul experimental
iar experimentarile preliminare se vor realiza pe
echipamentele din dotarea celor 4 parteneri. Avand in
vedere timpul scurt ramas pana la finalizarea proiectului,
o parte din aceste activitati de experimentare preliminara
au fost demarate.
684.200 TOTAL
1.499.651 Valoare conform AA2010
815.451 Valoare estimata pentru finalizarea proiectului
Finantarea proiectului la valoarea estimata este justificata de
complexitatea echipamentului realizat, de performantele tehnice scontatesi
de faptul ca rezultatele proiectului au larga aplicabilitate in mediul
industrial. In tabelul urmator este prezentata valoric si procentual aceasta
scheme de finantare, estimata a fi necesara pentru atingerea tuturor
obiectivelor in conditiile performantelor scontate.

Tabelul de mai jos prezinta sintetic distributia fondurilor si rezultatele
Anul
Procent
finantare
Valoare finantare/
valoare proiect initial
2008 0 0/1.870.000 -
Rezultate
2009 9,03% 168.801/1.870.000 -Studiu de analiza si
documentare
-Model conceptual, solutii
- 1 articol
-1 carte
2010 10,77 % 201.548/1.870.000 -Documentatie de
executie
Procentul de finantare
-Executie fizica –
subansamblu batiu
2011
Estimat
necesar pentru
realizarea
obiectivelor
conform proiect
43,60% 815.451/1.870.000 -Produs (cu 3 sisteme de
masurare) cu solutii
brevetabile
-Referential si metode
de calibrare
- Raport Experimentari
- Demonstrare
functionalitate;
-Diseminare rezultate
(articole si comunicari
stiintifice)
Total: 63.40 % 1.185.800/1.870.000

In contractul initial, suma aferenta anului 2011 este de 441.320 lei, fiind alocata activitatilor de
analize pentru optimizarea solutiilor si activitatilor de diseminare. In conditiile alocarii acestei sume
pe 2011 schema de finantare a proiectului este prezentata in tabelul de mai jos.
Anul
Procent
finantare
Valoare finantare/
valoare proiect initial
2008 0 0/1.870.000 -
Rezultate
2009 9,03% 168.801/1.870.000 -Studiu de analiza si documentare
-Model conceptual, solutii
- 1 articol
-1 carte
2010 10,77 % 201.548/1.870.000 -Documentatie de executie
-Executie fizica – subansamblu
batiu
2011 23,60% 441.320/1.870.000 -Produs (cu sisteme de masurare
interschimbabile), cu solutii
originale brevetabile;
-Raport Experimentari
-Diseminare rezultate
(articole+comunicari)
Total: 43.40 % 811.669/1.870.000
NOTA: In conditiile acestei scheme de finantare (43,4% din valoarea
cobtractului initial) se vor pastra functiile generale ale echipamentului
care se va realiza dar nivelul performantelor va fi sub cel preconizat
deoarece nu vor putea fi achizitionati senzorii si elementele de calibrare
prevazuti in proiect.