К компетенциям - через инноватику

Подождите немного. Документ загружается.

161

Модули работы с com-портом и радиомодемом выполняет сле-

дующие функции:

– открытие com-порта;

– конфигурирование com-порта;

– инициализация модема;

– передача данных через com-порт;

– прием данных через com-порт;

– деинициализация модема;

– деинициализация com-порта.

Модуль сбора данных выполняет следующие функции:

− запись местоположения на местности реклоузера в базу данных;

− определение состояния (включен/выключен) реклоузера и за-

пись в базу данных;

− получение трех параметров напряжения (Us, Ur, Ut), записанных

в регистрах реклоузера;

− получение времени запуска и завершения работы программы

и запись их в базу данных;

− запись в базу данных сообщений об авариях и времени возник-

новения аварии;

− аутентификация имен пользователей и их паролей.

Модуль аварийной ситуации выполняет следующие функции:

− расчет аварийной ситуации производится согласно заданной

формуле, в которой считанные параметры напряжения сравниваются

с заранее установленными;

− выдача сообщения об аварии;

− выдача сообщения об отключении/неотключении реклоузера.

Модуль обнаружения ошибок выполняет следующие функции:

− обнаружение ошибок в кодовой комбинации путем использова-

ния помехоустойчивого кода;

− подсчет количества обнаруженных ошибок и определение по-

вторяющихся ошибок;

− исправление обнаруженных ошибок.

Использование телекоммуникационно-информационной системы

позволяет оперативно изменять конфигурацию сети; оперативно от-

слеживать состояние сети, оптимизировать работу оперативно-

диспетчерского персонала, сократить затраты на обслуживание ли-

ний, повысить качество электроснабжения.

162

Е. С. Чухланцев, бакалавр;

научный руководитель – д-р техн. наук, проф. А. В. Щенятский

Ижевский государственный технический университет

Анализ напряженно-деформированного состояния захватного

устройства и пути его оптимизации

В настоящее время ведется активная роботизация всех сфер чело-

веческой жизни: производства, медицины и т. д. В промышленности

роботы, в основном, используются для перемещения предметов раз-

личной массы. В связи с этим необходимо обратить особое внимание

на качество и долговечность захватных устройств.

Конструкция захватного устройства состоит из множества эле-

ментов, которые в большинстве случаев являются далеко не равно-

прочными, следовательно, срок службы составных частей будет зна-

чительно различаться.

Опыт эксплуатации захватных устройств с неравнопрочными

элементами показал, что во время их службы приходится выполнять

ремонтные работы. Для уменьшения затрат на восстановление и об-

служивание захватных устройств необходимо стремиться обеспечить

одинаковый срок службы элементов или их кратность.

Для оптимизации напряженно-деформированного состояния

и обеспечения кратности ремонта необходимо провести анализ усло-

вий эксплуатации, геометрии захватного устройства.

Из теории сопротивления материалов известно, что долговечность

и напряженно-деформированное состояние можно изменить следую-

щими способами:

– использование высокопрочных, дорогостоящих материалов;

– разработка новых конструктивных особенностей захватного

устройства;

– качество исполнения захватных устройств;

– режимы нагружения захватных устройств.

Среди перечисленных способов наиболее интересными, на наш

взгляд, являются синтез конструкции и управление геометрическими

пропорциями.

Исследования влияния двух конструктивных особенностей на на-

пряженно-деформированное состояние пальца захватного устройства.

Вначале исследовалось влияние каждой конструктивной особенности

отдельно друг от друга, а затем совместное влияние на напряженно-

деформированное состояние пальца захватного устройства.

163

Для проведения исследований к изготовленной модели пальца за-

хватного устройства будет приложена нагрузка, равная 100 Н. Нагруз-

ка прикладывается перпендикулярно выбранной грани, в соответствии

с направлением действия силы. Место закрепления пальца захватного

устройства представлено на рис. 1, а. Место приложения нагрузки на

палец захватного устройства представлено на рис. 1, б.

а б

Рис. 1: а – место закрепления пальца захватного устройства;

б – место приложения нагрузки на палец захватного устройства

На основе заданных параметров был проведен статический анализ.

Минимальный запас прочности, обнаруженный при анализе, в про-

екте 2,03724. На рис. 2 изображены критические области модели, где

коэффициент безопасности ниже 16.

Рис. 2. Критические области модели, где коэффициент безопасности ниже 16

Результаты анализа проектирования базируются на линейном ста-

тическом анализе. Линейный статический анализ подразумевает, что

– поведение материала является линейным согласно закону Гука;

– индуцированные смещения являются достаточно небольшими,

чтобы не учитывать изменения в жесткости в результате нагрузки;

– нагрузки прикладываются медленно, чтобы не учитывать дина-

мические эффекты.

Результаты исследования зависимости напряженно-деформи-

рованных состояний в зависимости от ширины пальца захватного

устройства, показанной на рис. 3, представлены в табл. 1.

164

Рис. 3. Область изменения ширины пальца захватного устройства

Таблица 1. Результаты исследования зависимости напряженно-дефор-

мированных состояний в зависимости от ширины пальца захватного

устройства

Ширина

15 мм 16 мм 17 мм 18 мм

Запас

прочности

2,03724 2,25799 2,20447 2,31747

min 21 836,5 46 091,8 46 936,1 31 219,9 Напря-

жение,

Н/м^2

max 3,04541e + 008 2,79768e + 008 2,81438e + 008 2,67715e + 008

min 0 0 0 0 Переме-

щение, мм

max 0,21929 0,207447 0,197668 0,189185

Для упрощения анализа табличных данных будут начерчены гра-

фики зависимости максимального напряжения и максимального пере-

мещения от ширины области пальца захватного устройства, представ-

ленной на рис. 3. Графики зависимости максимального напряжения

и максимального перемещения от ширины представлены на рис. 4, 5.

2,6

2,8

3,2

15 mm 16 mm 17 mm 18 mm

Max напряжение

*e+08Н/м^2

Рис. 4. График зависимости максимального напряжения от ширины

пальца захватного устройства

1,8

1,9

2,1

2,2

2,3

15 mm 16 mm 17 mm 18 mm

Перемеще ние *e-04м

Рис. 5. График зависимости максимального перемещения

от ширины пальца захватного устройства

165

Проведя анализ полученных данных, можно сделать выводы о том,

что при увеличении ширины пальца захватного устройства максималь-

ное напряжение и максимальное перемещение уменьшаются.

Результаты исследования зависимости напряженно-деформи-

рованных состояний в зависимости от радиуса скругления пальца

захватного устройства, показанной на рис. 6, представлены в табл. 2.

Рис. 6. Радиус скругления, влияющий на величину максимальных

напряжений и максимальных перемещений

Таблица 2. Результаты исследования зависимости напряженно-дефор-

мированных состояний в зависимости от радиуса скругления пальца

захватного устройства

10 мм 20 мм 30 мм 40 мм

Запас

прочности

1,98324 2,03956 1,74508 2,07608

min 23 441 24 284,8 44 302,4 43 657,4 Напряже-

ние, Н/м^2

max 3,12832e + 008 3,04193e + 008 3,44922e + 008 2,88843e + 008

min

0 0 0 0 Переме-

щение, мм

max 0,218551 0,216425 0,213285 0,209542

Для упрощения анализа табличных данных будут начерчены гра-

фики зависимости максимальной погонной нагрузки и максимально-

го перемещения от радиуса скругления, влияющего на величину мак-

симального напряжения и максимального перемещения, представ-

ленного на рис. 6. Графики зависимости максимального напряжения

и максимального перемещения от радиуса скругления пальца захват-

ного устройства представлены на рис. 7, 8.

2,6

2,8

3,2

3,4

3,6

10 мм 20 мм 30 мм 40мм

Макс. Ма ксимальное

напряжение *e+08 Н/м^2

Рис. 7. График зависимости максимального напряжения от радиуса

скругления пальца захватного устройства

166

2,05

2,1

2,15

2,2

10 мм 20 мм 30 мм 40 мм

Перемеще ние *e-04м

Рис. 8. График зависимости максимального перемещения

от радиуса скругления пальца захватного устройства

Проведя анализ полученных данных, можно сделать выводы о том,

что при увеличении радиуса скругления пальца захватного устройства

максимальное напряжение и максимальное перемещение уменьшаются.

Результат исследования влияния двух конструктивных особенно-

стей элементов на напряженно-деформированное состояние пальца

захватного устройства представлен в табл. 3.

Таблица 3. Результат исследования влияния двух конструктивных осо-

бенностей элементов на напряженно-деформированное состояние пальца

захватного устройства

Напряжение, Н/м^2 Перемещение, мм

R, мм B, мм

Запас проч-

ности

min max min max

10 15 1,98324 23 441 3,12832e + 008 0 0,218551

10 16 2,21145 47 320,4 2,8055e + 008 0 0,206583

10 17 2,304 46 510,5 2,6928e + 008 0 0,197097

10 18 2,27671 49 395 2,72509e + 008 0 0,188666

20 15 2,03956 24 284,8 3,04193e + 008 0 0,216425

20 16 2,1679 45 621 2,86186e + 008 0 0,205062

20 17 2,27088 47 332,3 2,73208e + 008 0 0,195494

20 18 2,27877 49 395,2 2,72262e + 008 0 0,187165

30 15 1,74508 44 302,4 3,54922e + 008 0 0,213285

30 16 1,8671 45 308 3,32291e + 008 0 0,202109

30 17 1,89437 47 514,3 3,27508e + 008 0 0,19252

30 18 1,95486 50 499,1 3,17374e + 008 0 0,184342

40 15 2,07608 43 657,4 2,98843e + 008 0 0,209542

40 16 2,12367 45 381,1 2,92146e + 008 0 0,198486

40 17 2,20367 46 551,4 2,81541e + 008 0 0,188848

40 18 2,28878 48 558.7 2,71071e + 008 0 0,180804

Для упрощения анализа табличных данных будут начерчены гра-

фики зависимости максимального напряжения от совместного изме-

нения ширины и радиуса скругления пальца захватного устройства.

Графики зависимости максимального напряжения и максимального

перемещения от совместного изменения ширины и радиуса скругле-

ния пальца захватного устройства представлены на рис. 9.

167

2,5

2,8

3,1

3,4

3,7

15 мм 16 мм 17 мм 18 мм

B, мм

e+08 Н/м^2

R=10 м м R=20 мм R=30 мм R=40 мм

Рис. 9. Графики зависимости максимального напряжения от совместного

изменения ширины и радиуса скругления пальца захватного устройства

Для нахождения уравнения, для вычисления максимального на-

пряжения нашего пальца, создадим систему уравнений вида:

Rx + By – σ

max

= 0

10x + 15y – 3,12832e + 008 = 0

10x + 16y – 2,8055e + 008 = 0

10x + 17y – 2,6928 + 008 = 0

10x + 18y – 2,72509 e+ 008 = 0

20x + 15y – 3,04193e + 008 = 0

20x + 16y – 2,86186e + 008 = 0

20x + 17y – 2,73208e + 008 = 0

20x + 18y – 2,72262e + 008 = 0

30x + 15y – 3,54922e + 008 = 0

30x + 16y – 3,32291e + 008 = 0

30x + 17y – 3,27508e + 008 = 0

30x + 18y – 3,17374 e+ 008 = 0

40x + 15y – 2,98843e + 008 = 0

40x + 16y – 2,92146e + 008 = 0

40x + 17y – 2,81541e + 008 = 0

40x + 18y – 2,71071e + 008 = 0

Решив систему уравнений методом наименьших квадратов, полу-

чаем уравнение для вычисления максимального напряжения нашего

пальца в пределах исследуемых значений радиуса R и ширины В:

max

= 973 338,9R + 16 378 107,5B (Па).

168

Список литературы

1. Козырев Е. Г. Промышленные роботы : справочник. – М. : Машино-

строение, 1988. – 392 с.

2. Захватные устройства промышленных роботов : метод. указания / сост.

Р. К. Мещерякова. – М. : МВТУ, 1966. – 36 с.

3. Белянин Н. П. Промышленные роботы. – М. : НИАТ, 1978. – 302 с.

А. А. Швалева, магистрант;

научный руководитель – д-р техн. наук, проф. А. В. Щенятский

Ижевский государственный технический университет

Применение экспериментальных исследований автоматического

оптического тестирования печатных плат для повышения

качества выпускаемой продукции

Контроль качества – одна из основных функций в процессе

управления качеством. Эффективность системы менеджмента каче-

ства во многом зависит от эффективности системы службы контроля

качества на предприятии.

Постоянное повышение требований к качеству выпускаемой про-

дукции, рост сложности современной техники, создание новых видов

продукции с использованием последних достижений науки и техники

определили значительное расширение видов испытаний, увеличение

их сложности и трудоемкости.

Автоматическое оптическое тестирование печатных плат является

промежуточным контролем продукции. Для исключения ложных де-

фектов при автоматическом оптическом тестировании печатных плат

с помощью системы LLOYD DOYLE REDLINE необходимым явля-

лись разработка технологии проведения измерения, определение эф-

фективных границ измерений (освещенности, разницы ее уровней,

порога срабатывания и др.). В связи с этим были проведены экспе-

риментальные исследования для широкого класса выпускаемых

предприятием ОАО «Ижевский мотозавод „Аксион-холдинг“» печат-

ных плат. Были разработаны различные технологии проведения экс-

периментального исследования, проведена оценка оборудования, вы-

браны факторы эксперимента [2] и уровни их варьирования, проведен

анализ объекта исследования.

169

В процессе контроля качества продукции на операции автоматиче-

ского оптического тестирования были выявлены изделия, не соответ-

ствующие требованиям научно-технической документации. По значи-

мости с точки зрения потребителя и предприятия несоответствующая

продукция делится на исправимую и неисправимую. Большинство де-

фектов, выявленных в результате экспериментального исследования,

было пригодно к ремонту (рис. 1). При обнаружении несоответствую-

щей продукции она отделялась от годной, идентифицировалась и реги-

стрировалась. С целью выработки решений о дальнейших действиях

проводились оценка и анализ несоответствий. Возможными действия-

ми с несоответствующей продукцией, имеющей исправимые несоот-

ветствия, были коррекция (доработка) и ремонт (переделка). Платы

с неисправимыми дефектами списывались в брак. Таким образом, ис-

правимый брак после ремонта возвращался в производственный цикл.

Рис. 1. Соотношение исправимых и неисправимых дефектов

В реальных условиях были проведены эксперименты, которые по-

казали, что в процессе инспекции плат и слоев оборудование выдает

много «ложных», т. е. незначимых дефектов (рис. 2). Появление

«ложных» дефектов на платах и слоях связано с процессом окисления

медных проводников на воздухе. Окислы на медных слоях много-

слойных печатных плат составили большую часть выявленных на

операции тестирования дефектов.

Рис. 2. Соотношение «реальных» и «ложных» дефектов

170

Анализ дефектов, встречающихся при проведении эксперимен-

тального исследования процесса автоматического оптического тести-

рования, позволил установить, что все виды выбранных в качестве

факторов дефектов встречаются как отдельно, так и в различных ком-

бинациях с другими дефектами (рис. 3).

Рис. 3. Диаграмма результатов исследования появления дефектов:

А – остатки меди; Б – обрыв; В – перемычка; Г – расширение проводника

Однако из 16 возможных комбинаций было обнаружено только 10.

Это может быть объяснено тем, что возникновение некоторых видов

дефектов вызывается абсолютно противоположными причинами, по-

этому одновременное их появление является крайне редким явлением,

а в некоторых случаях вообще не было зафиксировано (рис. 4).

Для разработки оптимального алгоритма тестирования были прове-

дены экспериментальные исследования на выявление причин, влияю-

щих на обнаружение установкой АОТ «ложных» дефектов. Было вы-

яснено, что на появление «ложных» дефектов главным образом влияют

три основных параметра настройки установки автоматического опти-

ческого тестирования: уровень освещения, разница подсветки базового

материала и меди, порог срабатывания. По результатам эксперимента

(рис. 5) оптимальный уровень освещения равен 60…75 %, так как он

является достаточным для того, чтобы установка обнаружила все «ре-

альные» дефекты, но не слишком высоким, при котором на качестве

тестирования начинает сказываться возникновение бликов.