Научная статья на тему 'Концепция инженерной перчатки для измерения линейных размеров'

Концепция инженерной перчатки для измерения линейных размеров Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
90
21
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ИЗМЕРЕНИЕ / ЛИНЕЙНЫЙ РАЗМЕР / МИКРОМЕТР / ЛИНЕЙКА / ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР

Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Реута Н.С., Горячев Н.В., Юрков Н.К.

В статье, отталкиваясь от ретроспективы создания и развития инженерных, измерительных приспособлений, сформирована концепция создания нового инновационного инструмента для снятия линейных размеров

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Реута Н.С., Горячев Н.В., Юрков Н.К.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Концепция инженерной перчатки для измерения линейных размеров»

характера. Поэтому в настоящее время мы понимаем, что следующим шагом будет эволюция этой технологии в технологию производства ГЖМС, в основном в жестких зонах. Некоторые пассивные компоненты, например, резисторы и конденсаторы, могут встраиваться в гибкие зоны электронных схем, однако, следует уделять особое внимание их конструкции и применяемым допускам.

Гибкие ПП и ГЖМС-схемы используются в производствах модулей при компоновке с размерами кристалла и при многоярусном размещении кристаллов. Это в основном происходит вследствие того, что они позволяют проводить монтаж кристаллов на очень ограниченных пространствах.

Используемые материалы в будущем будут играть весьма значительную роль в развитии технологий гибких ПП и ГЖМС-схем. Это происходит из-за того, что, как было описано выше, требования этих технологий производства интегральных схем постоянно растут. При замене кабелей на гибкие ИС возникает потребность в более быстрой передаче сигналов и в возможности работы при более высоких температурах. Компания Дюпон де Немюр (DuPont de Nemours) недавно представила под маркой Пиралюкс ТК (Pyralux TK) новую серию высокоскоростных гибких слоистых ламинатов. Эти слоистые материалы объединяют в себе великолепные характеристики полиамидных пленок с присущими полимерной пленке непревзойденной диэлектрической постоянной и характеристиками угла потерь диэлектрика в одном слоистом материале с медным покрытием в качестве проводящего слоя.

Появляются и другие слоистые пластики с покрытием из меди и клейкого материала для применения в условиях высоких температур, такие как полиэфирэтилкетон (PolyEtherEthylKetone

(PEEK)).

Оба описанных новых материала откроют новые возможности для гибких ПП и ГЖМС-схем в областях применения, для которых требуются особые свойства. Однако начальное использование каждого из этих материалов будет ограничено до тех пор, пока поставщиками, обработчиками и пользователями совместно не будут выработаны руководящие указания в отношении их конструирования и обработки. Ни один из указанных материалов пока не считается пригодным для динамических применений, однако, вполне вероятно, что эта ситуация изменится в ближайшем будущем.

Сегодня схемные блоки большинства электронных приборов для выполнения своих функций должны иметь большое число взаимных соединений и разводок сигналов и/или напряжения. Используемые в настоящее время для разводки напряжения медные слои имеют большую толщину, чем любые из применявшихся ранее. В некоторых случаях они могут объединяться в многослойные конструкции с уровнями разводки сигналов, при условии установки соответствующего экранирования. Однако в такой конструкции могут появляться области, в которых будет наблюдаться электрическая, механическая или температурная несовместимость, или несовместимость отдельных компонентов. В таких случаях может оказаться более подходящей разделение технологий, например, вместо одной ГЖМС-схемы с использованием слоя для передачи сигнала и проводящих слоев с установленными компонентами и, к примеру, с несколькими статическими и несколькими динамическими гибкими звеньями, можно будет использовать комбинированный подход либо с жесткой ПП и гибкой ПП, либо с ГЖМС-схемой и гибкой ПП, либо с жесткой ПП / ГЖМС-схемой / гибкой ПП. Если возникают существенные проблемы между линиями передачи сигналов и проводящими линиями, все более популярным становится использование оптических соединений между жесткими, гибкими и ГЖМС-схемами. В настоящее время только несколько компаний в состоянии применять такую технологию, и часто её использование ограничивается жесткими платами или гибко-жёсткими схемами.

Спектр конструкций, материалов и требований к производству для гибких и гибко-жестких многослойных схем значительно более широк, чем для жестких печатных плат.

Гибкие и гибко-жесткие многослойные ИС ожидает великое будущее, и мы можем предсказать, что они обладают потенциалом развития в следующих областях:

Более тонкие схемы.

Высокоскоростная обработка сигналов.

Работа при высоких температурах.

Создание более компактных и легких блоков с большей функциональностью.

Более крупные и более динамичные схемы.

Вмонтированные устройства.

Электрооптические схемы.

Печатная электроника.

Дальнейшее использование гибридных технологий гибких и гибко-жестких схем.

ЛИТЕРАТУРА

1. Проектирование гибко-жестких печатных плат - http://www.tech-e.ru/pdf/2 007

2. Гибкие печатные платы. Преимущества и применение -

e.ru/articles/circuitbrd/2007 09

3. М.Шейкин

Гибкие

202.php печатные

Теория

08_18.pdf http://www.kit-

практика -

http://www.circuitry.ru/journal/article/4 2 55

4. Гибкие

печатные

платы

http://www.rcmgroup.ru/pechatnye-platy/vidy-pechatnykh-

plat/slozhnye-pechatnye-platy/gibkie-pechatnye-platy.html 5.

плат

Из истории технологии печатных

http://www.electronics.ru/files/article pdf/1/article 1083 871.pdf

6. Ванцов С.В. Анализ процесса сверления отверстий в композиционных материалах оснований печатных плат / С.В. Ванцов, А.М. Медведев, З. Маунг-Маунг, О.В. Хомутская // Надежность и качество сложных систем. 2016. № 2 (14). С. 37-44.

и

УДК 681.518

Реута Н.С., Горячев Н.В., Юрков Н.К.

ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия

КОНЦЕПЦИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ПЕРЧАТКИ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ

В статье, отталкиваясь от ретроспективы создания и развития инженерных, измерительных приспособлений, сформирована концепция создания нового инновационного инструмента для снятия линейных размеров Ключевые слова:

измерение, линейный размер, микрометр, линейка, измерительный прибор

Введение

Современная измерительная техника для линейных и угловых измерений является результатом длительного совершенствования измерительных средств и учения об измерениях, тесно связанных с развитием большинства отраслей. Но наиболее сильное влияние на развитие техники линейных из-

мерений оказали производство оружия, мануфактуры, производство паровых двигателей и т.п. В течение многих лет средства и методы измерений совершенствовались, во второй половине XIX века, в связи с быстрым развитием металлообрабатывающей промышленности и развитием науки и технологий начался ускоренный прогресс измерительной техники.

В статье рассматриваются доступные и используемые средства для снятия линейных измерений.

Под снятием линейных размеров понимается -определение линейных размеров, путем их измерения с использованием специальных приспособлений, таких как: линейка, штангенциркуль, рулетка, сантиметр и т.п.

История создания и развития измерительных приборов

Первая линейка была изготовлена во Франции после французской революции. Ее длина равнялась одному метру, ширина 2,5 см. Метр был равен одной сорокамиллионной части длины парижского меридиана. Длина меридиана была измерена и вычислена с помощью 115 треугольников на прямом участке между Дюнкерком и Барселоной. Для широкого применения изготавливали деревянные линейки. На линейке нанесли деления через один сантиметр, который равнялся одной сотой метра.

В России с 16-го века применяли линейки длиной аршин. Линейки делали железные клейменные и деревянные. Аршин был узаконен как официальная мера длины только в 1899 году. Аршин равнялся 7 0,90 см.

Самый популярный до настоящего времени измерительный инструмент штангенциркуль изобрели в конце XV века. Он был деревянный. Постепенно его совершенствовали и, наконец, в 1831 году Пьер Вернье изобрел. В 1850 году было организовано промышленное производство штангенциркулей.

Выпуск микрометров был организован американской фирмой «Хирт» в 18 67 году. Оба инструмента выпускаются и в настоящее время, конечно, в более совершенном исполнении.

В конце XIX века в машиностроении получили широкое распространение нормальные калибры в виде наборов проволочек, щупов и листовых шаблонов, размеры которых дискретно отличались друг от друга. Нормальный калибр имеет размер, близкий к размеру готовой детали, то есть является ее точным образцом. Потом появились нормальные калибры-пробки и калибры-скобы для контроля отверстий и валов. В настоящее время нормальные калибры не применяют, не считая щупов и шаблонов.

Значительный шаг для правильной сборки сопрягаемых деталей был сделан в начале ХХ века, когда появились предельные калибры (проходной и непроходной). Предельные калибры позволяли выпускать детали с заданным допуском. Производство, оснащенное предельными калибрами, обеспечивало настоящую взаимозаменяемость в ее широком понимании как принцип организации производства изделий на базе раздельного изготовления входящих в это изделие деталей с выполнением их размеров в таких пределах, которые при произвольном сочетании деталей на сборке обеспечивают удовлетворение функциональных требований к узлу. Принципы конструирования калибров, позволяющих контролировать размеры деталей с учётом отклонений формы их поверхностей в 1906 г. разработал американский инженер Г.К.Тау1ог. Предельные калибры до сих пор служат арбитражными средствами контроля, понятным контролеру, особенно при измерении деталей на сложных автоматических приборах с программным обеспечением.

В 1898 году С.Е. Jogansson предложил концевые меры длины (КМД), которые первоначально предназначались в качестве составных калибров для контроля размеров деталей машин. Промышленное производство наборов плоскопараллельных КМД - мер длины с постоянным значением размера между двумя взаимно параллельными измерительными плоскостями - было организовано фирмой Йоганссон (Швеция) в 1911 году. КМД очень простое, но самое значительное изобретение того времени. КМД широко применяют до сих пор и, несмотря на большое количество очень точных электронных и оптических приборов, КМД являются единственными точными материальными носителями линейных размеров.

В 18 90 г. были выпущены стрелочные рычажные приборы — миниметры, которые повысили точность

производственных измерений. Миниметр имел небольшой диапазон измерений. Они просуществовал до появления индикаторов часового типа.

В начале ХХ века появились зубчатые и рычажно-зубчатые измерительные головки (индикаторы) со шкалой и стрелкой и с ценой деления от 0,1 до 0,0 01 мм.

В 1937 году фирмой Йоганссон была изобретена пружинная измерительная головка (микрокатор) с микронной и долемикронной ценой деления 0,1 и 0,05 мкм. В СССР микрокатор выпускал завод «ИЗ-МЕРОН» (Ленинград). Применение стрелочных индикаторов и головок повысило точность измерений и точность производства деталей машин. Долгое время микрокаторы были самыми точными и широко применяемыми механическими приборами. В настоящее время микрокаторы не выпускаются.

С двадцатых годов ХХ века начинается быстрое развитие оптических и оптико-механических приборов. В 1920 году фирмой Carl Zeiss (Германия) при участии профессора Эрнста Аббе были созданы оптиметр и инструментальный микроскоп. Оптиметр был точным прибором с ценой деления 0,001 мм диапазоном измерений ±100 мкм и широко применялся в лабораториях и цехах для относительных измерений. В настоящее время оптиметр не выпускается.

На основе схемы двухлучевого интерферометра американского физика Альберта Майкельсона, предложенной в 1892 году, в 1923 году был создан интерференционный компаратор Кестерса, для измерений концевых и штриховых мер длины в пределах до 100 мм.

В 1925 году появился резьбовой компаратор-микроскоп для измерения линейных и угловых параметров наружной резьбы, предшественник уни-вер-сального микроскопа, выпущенного в 1926 году. В это же время началось производство оптических делительных головок, широко применявшихся в цехах и измерительных лабораториях. Оптическая делительная головка выпускается и в настоящее время.

В 1926 году была выпущена первая оптическая измерительная машина, а с 1930 г. началось производство проекторов. Микроскопы и проекторы в усовершенствованном виде выпускаются и в настоящее время.

В 194 6 году инженером Уверским И.Т. (завод «Калибр», Москва) был создан контактный интерферометр с переменной ценой деления от 0,05 до 0,2 мкм. Долгое время это был самый точный контактный измерительный прибор. В настоящее время интерферометр Уверского не выпускается, потому что появились более точные и простые в использовании оптоэлектронные приборы.

В 192 8 году во Франции были созданы первые пневматические измерительные приборы низкого давления с водяным манометром в качестве отсчет-ного устройства. В тридцатых годах в Австралии, США и Англии появились пневматические приборы высокого давления с пружинными манометрами.

Одновременно появились электроконтактные датчики, широко применявшиеся при автоматизации контроля и для сортировки деталей на группы.

В 1940 году появились пневматические приборы с ротаметрами.

В 1945-1955 гг. в СССР были созданы дифференциальные пневматические приборы высокого давления и разработаны основы их теории. Долгое время пневматические приборы широко применялись для контроля и сортировки деталей на группы и в качестве приборов активного контроля.

На базе электроконтактных датчиков и пневматических дифференциальных приборов значительно расширились работы по автоматизации контроля. С 1937 году стали выпускаться автоматизированные контрольные приспособления и контрольно-сортировочные автоматы, оснащенные электроконтактными датчиками, а с 1948 года начали выпускать сложные многомерные контрольные автоматы, оснащенные пневматическими дифференциальными преобразователями, имеющими шкалу, стрелку и командные электроконтакты.

С использованием пневматического способа измерения стали создаваться приборы для контроля в процессе обработки для оснащения полуавтоматических шлифовальных станков и станков-автоматов, используемых в серийном и массовом производстве.

Но технический прогресс постепенно привел к тому, что пневматические приборы стали вытесняться индуктивными приборами.

В начале 7 0-х годов ХХ века индуктивные приборы появились повсеместно, в том числе в СССР, главным образом, благодаря применению магнито-проводов из новых материалов - ферритов. Это позволило кардинально улучшить характеристики индуктивных преобразователей - повысить их точность, уменьшить габариты, снизить измерительное усилие. За прошедшее время сменилось несколько поколений индуктивных приборов.

В 90-х годах прошлого века начали выпускать широкодиапазонные линейные индуктивные, емкостные, магнитные и оптоэлектронные преобразователи. Это привело к широкому внедрению их на ручном измерительном инструменте (штангенциркули, микрометры, индикаторы и др.), микроскопах, проекторах, координатно-измерительных машинах и других приборах для координатных измерений.

В 1983 году фирма Silvak (Швейцария) предложила оригинальную и очень технологичную конструкцию емкостного инкрементного преобразователя. Так появился очень удобный ручной инструмент с цифровым отсчетом. В 2003 году фирма Sylvac выпустила индуктивный инкрементный преобразователь. Им тоже стали оснащать ручной измерительный инструмент.

В 80-ые годы ХХ века начали совершенствоваться измерительные оптические микроскопы и проекторы, оснащая их программным обеспечением, цифровым отсчетом и компьютерами.

В это же время появились бесконтактные лазерные интерферометры с большими диапазонами измерений и большой разрешающей способностью до сотых долей мкм, оснащенные компьютером и цифровым отсчетом.

И наконец, самое значительное достижение последнего времени в области технических измерений - координатно-измерительные машины (КИМ). Это широко универсальное интеллектуальное автоматическое средство измерений с программным управлением, позволяющее определять размеры длин и углов, отклонения формы от округлости, цилиндри-чности, прямолинейности, плоскостности и отклонения взаимного расположения поверхностей от параллельности, перпендикулярности, пересечения осей, симметричности практически любых деталей с одной установки. На КИМ измеряют сложные корпусные детали, например, блок цилиндров двигателя внутреннего сгорания, штампы, пресс-формы, турбинные лопатки, зубчатые колеса и даже кузова автомобилей. Это имеет большое значение в современном высоко автоматизированном и безлюдном производстве, оснащенном станками с ЧПУ. В настоящее время разнообразные конструкции КИМ выпускают многие фирм разных странах, и они широко применяются на производстве.

Сегодня одним из инструментов инженера является система автоматизированного проектирования в которой обычный инженерный карандаш заменен компьютерной мышью.

История создания и развития компьютерной мыши

Дуглас Энгельбарт считается отцом этого прибора. Он был из тех ученых, которые стараются приблизить науку даже к простым людям и сделать прогресс доступным каждому. Он изобрел первые компьютерные мыши в начале 1960 годов в своей лаборатории в Стэнфордском исследовательском институте (ныне SRI International). Первый прототип был создан в 1964 году, в заявке на патент на это изобретение, поданной в 1967 году, он был назван как "Индикатор положения XY для системы с дисплеем". Но официальный документ под номером 3541541 был получен только в 1970 году.

Рисунок 1 - Д. Энгельбарт и его изобретение

Казалось бы, всем известно, кто создал первую компьютерную мышь. Но технология трекбола (шарового привода) впервые была использована гораздо раньше Военно-морским флотом Канады. Тогда, в 1952 г., мышь представляла собой обычный шар для боулинга, прикрепленный к сложной аппаратной системе, которая могла бы ощущать смещение шара и имитировать его движения на экране. Но мир узнал об этом только годы спустя - ведь это было секретное военное изобретение, которое никогда не патентовали и не пытались производить массово. Спустя 11 лет оно уже было известным, но Д. Энгельбарт признал его неэффективным. В тот момент он еще не знал, как соединить его видение мыши и это устройство.

Основные идеи по поводу изобретения впервые пришли в голову Д. Энгельбарту в 1961 году, когда он был на конференции по компьютерной графике и обдумывал проблему повышения эффективности интерактивных вычислений. Ему пришло в голову, что, используя два маленьких колесика, которые движутся по столешнице (одно колесо поворачивается по горизонтали, а другое - по вертикали) компьютер может отслеживать сочетания их вращения и, соответственно, перемещать курсор на дисплее. В какой-то степени принцип действия похож на планиметр — инструмент, используемый инженерами и географами, чтобы измерять расстояния на карте или чертеже и т. д. Тогда ученый записал эту идею в свой блокнот для дальнейшего использования. Чуть более года спустя, Д. Энгельбарт получил грант от института на запуск своей исследовательской инициативы под названием "Улучшение Человеческого Разума". Под ней он представлял систему, где люди умственного труда, работая на высокопроизводительных компьютерных станциях с интерактивными дисплеями, имеют доступ к обширному информационному онлайн-про-странству. С его помощью они могут сотрудничать, решая особо важные проблемы. Но этой системе остро не хватало современного устройства ввода. Ведь чтобы комфортно взаимодействовать с объектами на экране, нужно иметь возможность быстро их выбирать. НАСА заинтересовалась проектом и выделила грант на то, чтобы была сконструирована компьютерная мышь. Первая версия этого прибора похожа на современную разве что размером. Параллельно командой исследователей были придуманы и другие устройства, которые позволяли управлять курсором при помощи нажатия ступней на педаль или передвижения коленом специального зажима под столом. Эти изобретения так и не прижились, а вот джойстик, придуманный тогда же, позже был усовершенствован и применяется до сих пор. В 1965 году команда Д. Энгельбарта опубликовала окончательный доклад о своем исследовании и оценке эффективности различных методов выбора объектов на экране. Были даже волонтеры, которые участвовали в тестировании. Это происходило примерно так: программа показывала объекты в разных частях экрана, и волонтеры пытались как можно быстрее кликнуть по ним разными устройствами. По результатам тестов первые компьютерные мыши однозначно превосходили все остальные приборы и

были включены в качестве стандартного оборудования для дальнейших исследований.

Она была изготовлена из дерева и была первым устройством ввода, которое помещалось в руку пользователя. Зная принцип ее действия, вас уже не должно удивлять то, как выглядела первая компьютерная мышь. Под корпусом были два металлических диска-колесика, схема. Кнопка была только одна, и провод уходил под запястье человека, держащего прибор. Прототип собрал один из членов команды Д. Энгельбарта, его ассистент Уильям (Билл) Инглиш. Изначально он работал в другой лаборатории, но вскоре присоединился к проекту по созданию устройств ввода, разработал и вопло-

составила примерно 300 долларов. Это было слишком дорого для обычного потребителя, поэтому было принято решение упростить конструкцию мыши и заменить три кнопки одной. Цена упала до 15 долларов. И хоть это решение до сих пор считают спорным, Apple не торопится менять свой культовый дизайн.

Первые компьютерные мыши были прямоугольной или квадратной формы, анатомический округлый дизайн появился лишь в 1991 г. Его представила компания Logitech. Помимо интересной формы новинка была беспроводной: связь с компьютером обеспечивалась при помощи радиоволн. Первая оптическая мышь появилась в 1982. Ей для работы

тил в жизнь дизайн нового прибора.

был необходим специальный коврик с напечатанной сеткой. И хоть шарик в трекболе быстро загрязнялся и доставлял неудобства тем, что его нужно было регулярно чистить, оптическая мышь до 19 98

Рисунок 2 - Общий вид первой компьютерной мыши

Наклоняя и раскачивая мышь, можно быль нарисовать идеально ровные вертикальные и горизонтальные линии. В 1967 году корпус стал пластиковым.

Достоверно никто не помнит, кто первый назвал этот прибор мышью. Ее тестировали 5-6 человек, возможно, что кто-то из них и озвучил сходство. Тем более что первая в мире компьютерная мышь была с проводом-хвостиком сзади.

Конечно, прототипы были далеки от идеала. В 1968 в Сан-Франциско на компьютерной конференции Д. Энгельбарт представил усовершенствованные первые компьютерные мыши. Они имели три кнопки, помимо них клавиатура доукомплектовывалась приспособлением для левой руки. Идея была такова: правая рука работает с мышью, выделяя и активируя объекты. А левая с удобством вызывает нужные команды при помощи маленькой клавиатуры с пятью длинными клавишами, как у пианино. Тогда же стало ясно, что провод под рукой у оператора путается при использовании прибора, и что его нужно вывести на противоположную сторону. Конечно, приставка под левую руку не прижилась, но Дуглас Энгельбарт использовал ее на своих компьютерах до последних дней.

На дальнейших этапах развития мыши на сцену вышли другие ученые. Самое интересное, что Д. Энгельбарт никогда не получал отчислений со своего изобретения. Так как он запатентовал его как специалист Стэндфордского института, то правами на прибор распоряжался именно институт. Итак, в 1972 году Билл Инглиш заменил колесики на трекбол, что позволило распознавать движение мыши в любом направлении. Поскольку он тогда работал в компании Xerox PARC, то эта новинка стала частью передовой по тем меркам системы Xerox Alto. Это был миникомпьютер с графическим интерфейсом. Поэтому многие ошибочно считают, что первые компьютерные мыши изобрели в компании Xerox. Следующий виток развития произошел с мышью в 1983 году, когда в игру вступила компания Apple. Предприимчивый Стив Джобс подсчитал стоимость массового производства прибора, которая

года была коммерчески невыгодной.

Постановка проблемы

В век развития компьютерных технологий, где люди стремятся к большему комфорту, человеческий труд все еще считается одним из самых ценных и весьма трудоемких видом деятельности. В частности, работа инженеров. Каждый инженер в своей жизни встречался с обязательной сверкой и снятием линейного размера. Измерения - одна из важнейших частей в работе инженера и рабочих, ведь именно от того, как работник проведет измерения детали или какого - либо объекта, будет зависеть правильность исполнения этой же детали.

Несмотря на высокую точность современных измерительных приборов и их многообразие есть ряд недостатков, которые влияют на работу тех предприятий которым соблюдение жестких требований к размерам не важно.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Первое - это довольно большое время, которое требуется инженеру для подготовки оборудования и само снятие размеров с использованием этого оборудования.

Второе - нанесение полученных результатов (размеров) на бумагу либо в используемую программу.

Третье - корректировка полученных результатов, которая подразумевает под собой повторное измерение и перепроверку результатов.

Четвертое - каждому работнику приходится половину рабочего дня проводить сидя на корточках, лежа на спине на грязном и холодном полу, либо просто выполнять акробатические элементы, чтобы получить заветные измерения.

В совокупности, это занимает довольно много времени. Учитывая то, что на многих частных предприятиях, где жесткие требования по размерам не требуют, время играет важную роль, особенно когда накапливает несколько заказов. Что особенно важно, так это то, что порой привычные нам средства измерения попросту не могут использоваться. К примеру, нужно измерить весьма широкий лист металла и обычной линейки не хватает, даже метровой и тогда на помощь приходит рулетка. Да, без условно ее хватит и использовать ее не сложно, но что будет, если придется провести измерения этого же листа, но только расположенного на потолке или перпендикулярно полу? Тогда уже придется просить помощи у коллег по работе.

Разработка инновационного решения

Для решения этой проблемы, нужно посмотреть на сам принцип снятия и нанесения размеров, с другой стороны. А именно, все объемные объ-екты/3Б-объекты имеют 2Б основу. Т.е. каждый объект, будь то стол, стул, стена, или компьютер имеют в своей конструкции линейные размеры, как раз те, которые измеряет инженер при проектировке какого-либо оборудования или детали. Учитывая то, что это основная задача во время проектирования и занимает много времени, а, следовательно, отнимает много сил.

Для того, чтобы решить проблему времени и затраты человеческих ресурсов авторы разрабатывается инновационное устройство, которое сможет

если не полностью автоматизировать процесс измерения размеров, то существенно облегчить его и внести в этот процесс инновационную нотку.

Авторы предлагают разработать устройство, которое позволит избавиться от использования линеек и штангенциркулей, взяв за основу принцип работы обычной компьютерной мыши.

Само устройство состоит из 2х элементов: дисплея и перчаток с электронными измерительными устройствами.

Суть предельно проста, по типу того, как с помощью мыши мы управляем курсором на мониторе, передавая движение «стрелке» с помощью перемещения первого, по такому же принципу должно работать и устройство.

При первом касании/нажатии кнопки по началу измеряемого объекта задается базовая точка отсчета и при дальнейшем переносе датчика на конец этого объекта и последующего нажатия происходит вычисление расстояния от первой, базовой точки, до конечной.

Полученный результат измерения отображается на дисплее, который, для удобства, может быть исполнен в виде наручных часов.

Использования такого оборудования для измерения деталей позволит чуть ли не в двое сократить время на подготовку и снятия размеров, а также разгрузить инженеров и рабочих тем самым увеличив производительность труда.

Требования к разрабатываемому устройству

Как и у любого оборудования, объекта или техники у нашей разработки должен быть ряд требований.

1. Перчатки должны быть выполнены из материала, который будет максимально комфортен и безопасен для работы и совмещения гибкой платы в нем.

2. Материал, который используется для создания самой платы и материал, который используется для ее крепления/установки на внутреннюю поверхность должен быть максимально прочным и износоустойчивым, для обеспечения долговечности работы устройства.

3. Дисплей устройства, должен выполняться из ударопрочных материалов.

4. Устройство должно иметь возможность заряжаться беспроводным способом для уменьшения шанса загрязнения внутренних элементов, а также защитную крышку для площадки беспроводной зарядки

5. Устройство должно иметь возможность совмещения с ПК.

6. Аккумулятор перчаток должен быть выполнен в виде браслета - «застежки» на перчатках, в районе запястья.

Достоинство и актуальность разрабатываемого устройства

Разработка данного устройства видится нам актуальной по выше перечисленным причинам. Они же

являются и плюсами, к которым можно добавить простоту и удобство в использовании.

Недостатки разрабатываемого устройства

Однако, не смотря на очевидные положительные стороны представленной разработки, существует ряд недостатков.

Первое - в виду того, что этот проект является инновационным, аналогов которому в мире нет, будут возникать проблемы, который на данном этапе разработки и проектировки предусмотреть невозможно.

Второе - на первоначальном этапе понадобится некоторое время, для того, чтобы подобрать максимально выгодный, удобный и безопасный материал для перчаток.

Третье - для максимально правильного, безопасного и комфортного расположения гибкой платы, так же понадобится некоторое время. Это связанно с тем, что для определения оптимального расположения нужно создать опытный образец, по результатам использования которого, будут вычисляться оптимальные варианты.

Четвертое - исполнение самой платы и датчиков, которые будут позволять использовать перчатки для измерений, может встретиться с трудностями корректной работы. А именно задания базовой и конечной точки, точное измерение линейного размера. Также, перед нами стоит очень сложная задача по распознаванию точек в пространстве и их привязки, для получения правильных и точных измерений.

В дальнейшем, планируется развить устройство таким образом, чтобы инженер мог проводить измерения в трехмерной системе координат. В этом случает рабочая программа должна уметь распознать датчики в трехмерном пространстве.

Пятое - компактное и удобное исполнение дисплее не должно ограничивать устройство совмещения с ПК. Это является минусом из-за того, что при установке большого количества девайсов на устройство, оно будет потреблять больше энергии, что скажется на времени его работы. В свою очередь это скажется на затратах во времени в целом, что уменьшит востребованность в устройстве.

Заключение

В заключение следует отметить, что выпускаемые и широко применяемые современные измерительные средства для линейных измерений полностью удовлетворяют по своим функциональным возможностям и точности все потребности современного машиностроительного производства.

Однако создание и внедрение представленного нового оборудования позволит нам сделать еще один небольшой шаг в развитии измерительных устройств и позволит рассматривать старые проблемы и задачи под новым ракурсом, что в свою очередь подтолкнет нас на создание еще более интересных, полезных и кардинально новых устройств и объектов.

УДК: 658.52

Зимин Д.В, , Гриднев В.Н,

ФГБОУ ВО «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана» (МГТУ им. Н.Э. Баумана), Москва, Россия

ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ПРОЕКТИРОВАНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ ПРИ КОНСТРУИРОВАНИИ ВЧ-УСТРОЙСТВ

Конструкторы и разработчики высокочастотных схем должны рассчитывать волновое сопротивление печатных проводников и принимать его во внимание при проектировании топологии печатных плат. Тактовые частоты сигналов в микросхемах уже давно превысили гигагерцовый диапазон. Время переключения интегральных микросхем снизилось до 1-2 наносекунд и менее. Для надёжного функционирования разрабатываемых модулей должны соблюдаться элементарные правила проектирования. Схемотехнические решения и выбор комплектующих изделий должны гарантировать прохождение сигнала в гомогенном электрическом поле с использованием схем с контролируемым волновым сопротивлением. Подобные решения должны применяться на стадии проектирования печатной платы, которая является основой модуля

Ключевые слова:

модуль, многослойные печатные платы, высокочастотные схемы, волновое сопротивление

Введение. Многослойные печатные платы (МПП) представляют собой структуру из проводящих и изолирующих слоёв с различными способами электрического соединения проводящих рисунков. В составе проводящих слоёв могут быть: сигнальные слои, слои земли и питания, экранные слои и др. [1] .

В данной статье будут рассмотрены МПП послойного наращивания, где все проводящие слои электрически соединены. Исходными заготовками для изготовления такой платы являются: лист медной фольги и лист перфорированного диэлектрика. Что касается габаритов, то об этом будет сказано далее.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.