Введение к работе
Актуальность. Стрелочные измерительные приборы являются наиболее массовым средством измерения, поэтому потребность в них сохраняется стабильно высокой. Кардинально решить вопросы снижения себестоимости продукции и повышения качества возможно путем перехода на автоматизированные технологии производства и, в частности, путем автоматизации контрольно- регулировочных операций. Решение задачи повышения уровня механизации и автоматизации производства стрелочных приборов предусматривается, также, отраслевой комплексной научно- технической программой по разработке и внедрению гибких производственных систем производства стрелочных электроизмерительных приборов.
На томском ПО "Манотомь", одном из крупнейших в России производителей манометров, внедряется в производство установка для автоматической поверки и разбраковки стрелочных .манометров, построенная по принципу компьютерных обучающихся измерительных систем с элементами технического зрения.
Работы в области автоматизации поверки стрелочных измерительных приборов ведутся в нашей стране и за рубежом около 30 лет, имеются многочисленные публикации и авторские свидетельства, однако серийно автоматические поверочные комплексы не выпускаются.
Анализ работ, проводимых в области автоматизации контрольно-регулировочных операций, позволил определить наиболее эффективный путь построения поверочных установок- в виде компьютерных измерительных обучающихся систем.
Целью работы является создание автоматизированных обучающихся компьютерных измерительных установок для поверки и градуировки стрелочных приборов. Для достижения поставленной цели в диссертации решаются следующие задачи:
-
Анализ принципов функционирования и оценка эффективности существующих технических решений исходя из требований серийного производства, определение путей создания промышленных технологических установок для автоматической поверки и градуировки стрелочных приборов.
-
Разработка принципа синтеза и математического описания алгоритмов функционирования системы, реализующих концепцию обучающихся систем. '
-
Разработка новых программных средств и технического обес-
печения автоматических поверочных установок.
-
Анализ погрешностей алгоритмов и аппаратных преобразований поверочных установок путем экспериментальных исследований и методом математического моделирования.
-
Оценка потенциальной точности установки, разработка рекомендаций по практическому использованию компьютерных измерительных установок и методы уменьшения погрешностей.
Методы выполнения исследований. Теоретическая часть работы выполнена с использованием методов: теории вероятности и математической статистики, теории распознавания, теории управления, теории погрешности, математического моделирования. Достоверность полученных научных положений, выводов и рекомендаций подтверждена экспериментальными исследованиями, опытной эксплуатацией созданных автоматизированных обучающихся компьютерных установок на предприятиях- изготовителях стрелочных приборов, в частности на Томском АООТ "Манотомь", Омском ПО "Электроточприбор", фирме "Lu-mel" г. Зелена Гура (Польша).
Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что: 1. На основании проведенного анализа предложена функциональная схема компьютерной установки для поверки стрелочных приборов, реализующая концепцию обучающихся измерительных систем.
Z. Разработан принцип синтеза и формализованного описания работы алгоритмов и аппаратных модулей на основе содержательных логических схем.
-
Разработаны новые алгоритмы функционирования компьютерных обучающихся измерительных установок, обладающие высокой точностью, универсальностью к различным типам поверяемых приборов и используемого измерительного оборудования, высокой скоростью работы и помехозащищенностью, обеспечивающие заданные метрологические характеристики установки после проведения процедуры обучения.
-
Впервые для измерительных установок такого типа разработано программное обеспечение, построенное по модульному принципу в виде п- уровневой иерархической структуры. Рабочий алгоритм функционирования, установки формируется в процессе обучения под управлением многозадачного меню пользователя.
-
Разработаны, экспериментально проверены и внедрены методы метрологической аттестации компьютерных измерительных установок для поверки стрелочных измерительных приборов.
Практическая ценность работы состоит:
-
В разработке и внедрении в производство автоматизированных обучающихся измерительных установок для поверки и градуировки стрелочных приборов.
-
В использовании разработанных измерительных обучающихся установок в виде учебно-методического комплекса для обучения студентов специальности 19.07.03 или других, в области автоматизации измерений.
-
В возможности применения используемых методов для описания и исследования алгоритмов автоматических измерительных систем.
-
В возможности использования результатов работы для поверки не только стрелочных, но и цифровых приборов, для автоматизации контрольно- регулировочных операций при производстве измерительных приборов со стрелочными индикаторами.
Реализация результатов работы. Диссертационная работа выполнена е рамках хоздоговорных тем с предприятиями г.Москвы, г.Омска, г.Томска, с фирмой "Lumel" (Польиа). Образцы поверочных установок находятся в опытной эксплуатации на Томском АООТ "Мано-томь", Омском ПО "Электроточприбор", НИИ АВТОМАТИКА г. Екатеринбурга. Лабораторные образцы поверочных комплексов используются в качестве учебно- методического оборудования в учебном процессе на кафедре радиотехники Томского политехнического университета.
Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и обсуждены на: Четвертой научно- практической конференции "Нераз-рушающие методы контроля на службе повышения качества продукции и экономии ресурсов", Томск, 1989; Второй Всесоюзной и Третьей международной конференциях "Измерения и контроль при автоматизации производственных процессов'", Барнаул, 1991, 1994; Всесоюзной конференции ИИС-94 (Ульяновск), научных семинарах кафедры радиотехники Томского политехнического университета.
Основные положения,' выносимые на защиту:
-
На современном этапе одним из эффективных путей решения проблемы автоматизации поверки стрелочных приборов является создание компьютерных поверочных установок, реализующих концепцию обучающихся измерительных систем.
-
Алгоритмы функционирования измерительной установки в различных режимах: ' обучение, поверка, градуировка и т.д. целесообразно строить в виде п- уровневой иерархической структуры.
-
Для синтеза и формализованного описания алгоритмов предложено использовать метод содержательных логических схем, позволяющий эффективно проводить разработку новых алгоритмов, создавать программные средства и непосредственно переходить к использованию имитационного моделирования.
-
Для исследования погрешности установки наиболее эффективным является комплексный метод, включающий в себя теоретические расчеты, экспериментальные исследования и математическое моделирование. *
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ, получено 1 положительное решение по заявке на патент.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 107 наименований и 12 приложений; содержит 202 страницы машинописного текста, 76 рисунков и 5 таблиц.
