CC BY
8
ричных частотных измерительных преобразовате- комплексных задач измерения в системах измере-лей, работающих совместно с датчиками физических ния, контроля и управления, величин (температуры, давления, силы и др.) ре-зистивного и емкостного типов при реализации
ЛИТЕРАТУРА
1. Пат. 2562749 РФ. Интерфейсный модуль контроля температур / А.И. Горностаев, В.А. Даныкин // Изобретения. Полезные модели. 2015. № 25.
2. Пат. 2569326 РФ. Присоединительный модуль распределителя/Буссе Р. Д., Нойметцлер Х., Штарк Й., Майер Ф., Нейхуис А.// Изобретения. Полезные модели. 2015. № 32.
3. Пат. 2439500 РФ. Универсальный модуль информационно-измерительной системы / В.Н. Карпов, А.Н. Халатов, З.Ш. Юлдашев, А.В.Котов, Ю.А. Старостенков, В.А. Подберезский // Изобретения. Полезные модели. 2012. № 1.
4. Васильев В. А., Громков Н. В. Совмещение частотных интегрирующих развертывающих преобразователей с датчиками давления // Измерительная техника. - М., 2012. №8.- C.54 -56; Vasiliev V. A., Gromkov N. V. Combining integrating scanning frequency converters with pressure sensors // Measurement Techniques. - USA, New York: Springer, 2012. - V. 55. - N 8 - P. 932-935.
5. Громков Н. В. Частотные тензопреобразователи с постоянным напряжением питания измерительной цепи // Измерительная техника. 2008. № 5. С. 22-26; Gromkov N. V. Frequency strain gage transducers with constant supply voltage of the measuring circuit // Measurement Techniques. 2008. V. 51. N 5. P. 490-497.
6. Частотные преобразователи для датчиков давления на основе нано- и микроэлектромеханических систем: моногр. / В.А. Васильев, Н.В. Громков, А.Н. Головяшкин, С.А. Москалёв; под ред. д.т.н., проф. В.А. Васильева.- Пенза: Изд-во ПГУ. - 130 с.
7. Ашанин В.Н., Чувыкин Б.В. Проблемы теории анализа и синтеза интегрирующих преобразователей информации гетерогенной структуры // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. - Пенза, 2010. № 1 (13). С. 84-91.
8. Бардин В.А., Васильев В.А., Громков Н.В. Частотные интегрирующие развёртывающие преобразователи и их применение для датчиков и актюаторов. Труды Международного симпозиума «Надёжность и качество» в 2т. - Пенза, 2015. - 2 том, с. 8 - 11.
9. Бардин В.А., Васильев В.А., Рудаков П.Г., Юлоськов Р.В. Контроль и управление в системах прецизионного позиционирования на основе пьезоэлектрических актюаторов. Труды Международного симпозиума «Надёжность и качество» в 2 т. - Пенза, 2016, том 1, с. 308 - 312.
10. Амельченко А.Г., Бардин В.А., Васильев В.А., Царев П.С. Усиливающие пакетные пьезоэлектрические актюаторы для систем управления. Труды Международного симпозиума «Надёжность и качество» в 2 т. - Пенза, 2016, том 2, с. 150 - 154.
11. Пат. 2398196 РФ. Устройство для измерения давления на основе нано- и микроэлектромеханической системы с частотным выходным сигналом / В. А. Васильев, Н. В. Громков // Изобретения. Полезные модели. 2 010. № 24.
12. Пат. 2396705 РФ. Частотный преобразователь сигнала разбаланса тензомоста / В. А. Васильев, Н. В. Громков // Изобретения. Полезные модели. 2010. № 22.
13. Пат. 2406985 РФ. Устройство для измерения давления с частотным выходом на основе нано- и микроэлектромеханической системы / В. А. Васильев, Н. В. Громков // Изобретения. Полезные модели. 2010. № 35.
14. Пат. 2395060 РФ. Частотный преобразователь сигнала разбаланса тензомоста с уменьшенной температурной погрешностью. / В. А. Васильев, Н. В. Громков // Изобретения. Полезные модели. 2010. №
20.
УДК 004.932.2 Данилова. Е.А.
ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия
ОЦЕНКА ПОВЫШЕНИЯ ИНФОРМАТИВНОСТИ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДЕФЕКТОВ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ Ключевые слова:
печатные платы, дефекты, информативность, скрытые дефекты, моделирование
Существующие информационно-измерительные системы (ИИС) используемые для контроля печатных плат производят исключительно обнаружение дефектов, геометрические размеры которых превышают предельные отклонения размеров, установленные нормативной документацией на печатные платы. Однако, в ходе эксплуатации часть дефектов не отнесенных ИИС контроля к критическим может стать причиной отказа печатной платы из-за их возможного развития. Переход дефектов от малозначительных в критические происходит за счет действия механических, температурных и иных видов факторов. Для прогнозирования развития дефектов предложено включение в ИИС блока моделирования развития дефектов, реализованного в пакете математического моделирования, например, Ansys [13].
Поскольку производство печатных плат представляет собой сложный многооперационный процесс, содержащий множество операций, каждая из которых может стать причиной появления дефектов. Причем значимость различных дефектов на работоспособность печатных плат неравнозначна [2, 4]. Наличие определенного дефекта, является следствием нарушения конкретной технологической операции при производстве печатных плат и, было бы полезно располагать информацией, позволяющей
своевременно осуществлять корректировку технологического процесса [5].
Для устранения указанного недостатка, предложено дополнение ИИС контроля печатных плат блоком анализа технологических дефектов, в котором производится накопление данных о дефектах и их сопоставление с возможными причинами их появления [6]. Таким образом, ИИС позволяет своевременно давать рекомендации по корректировке ТП. Структурная схема ИИС дополненная блоками моделирования развития дефектов и анализа технологических дефектов представлена на рисунке 1.
За счет расширения функциональных возможностей ИИС обеспечивается повышение информативности системы, под которым будем понимать увеличение количества предоставляемой ИИС информации полезной для заинтересованных пользователей за счет увеличения количества и типов сообщений [7, 8]. Повышение информативности ИИС достигается за счет введения в ИИС блока моделирования развития дефектов и организации обратной связи для корректировки технологического процесса (базы данных по видам дефектов и причинам их возникновения в процессе производства). По сравнению с существующими ИИС контроля печатных плат, генерируемое предложенной ИИС количество информации
(информативная ёмкость) увеличивается, что способствует снижению неопределенности. Таким образом, предлагаемая ИИС обеспечивает снижение неопределенности с одной стороны в процессе эксплуатации печатных плат за счет определения
числа циклов до разрушения и напряжений, действующих в проводнике (блок моделирования развития дефектов), с другой стороны при производстве печатных плат за счет реализации анализа технологических дефектов.
- данные
(объект контроля); ЦФК - цифровая фотокамера; УП - устройство - персональный компьютер; ЛПР - лицо, принимающее решение Рисунок 1 - Структурная схема информационно-измерительной системы контроля печатных плат
ПП (ОК) - печатная плата позиционирования; ПК
Существующие ИИС обнаружения дефектов ПП предоставляют пользователю: сообщения о наличии дефектов; возможность оценки геометрических размеров данных дефектов; заключение о годности ПП исходя из установленных допусковых границ. Усовершенствованная ИИС, по результатам проведенного моделирования, дополняет первый вид сообщений (рис. 2), предоставляя информацию, во-пер-
вых, о числе циклов до разрушения печатного проводника, во-вторых, о коэффициенте запаса прочности (сообщение второго вида), а также о действующих механических напряжениях в проводнике (сообщение третьего вида). Для технолога полезными будут являться сообщения четвертого вида, сопоставляющие каждому обнаруженному дефекту возможные причины их возникновения.
Виды сообщений о дефекте
2
Число циклов до разрушения / коэффициент запаса прочности
Причина дефекта
Пользователи
Контролер
Конструктор
Технолог
Заказчик
Рисунок 2 - Виды сообщений, генерируемых ИИС и пользователи сообщений, генерируемых ИИС
Дополнительные сообщений о дефектах 2 - 4 видов способствует возрастанию величины информативности сообщения ИИС. Тем самым возрастает полезность информации, как в целом, так и для конкретных пользователей (ЛПР).
В связи с невозможностью применения количественной оценки информации, содержащейся в сообщениях ИИС, по причине ее качественного характера, используется прагматический подход с использованием экспертного метода оценки полезности. Сообщениям каждого ¿-го вида присваивается
1
2
3
4
вес, определяющий полезность информации (сообщения) для конкретного потребителя / Из получен-
ных значений формируется матрица Р = г •
1, если I — ый вид сообщения обладает полезностью для / — го пользователя (О, если I — ый вид сообщения не обладает полезностью для / — го пользователя *
Основными пользователями информации (сообще- сведены оценки, связывающие ний) генерируемой ИИС является ЛПР. В таблице 1 пользователей.
Экспертные оценки соотнесения сообщений и их пользователей Таблица 1
=У;
виды сообщений
Сообщение 1 Сообщение 2 Сообщение 3 Сообщение 4
Контролер 1
Конструктор 1 1
Технолог 1 1
Заказчик 1
р =
(1)
На основании таблицы 1 формируется матрица значений
1ООО О11О 10 0 1)' О1ОО
Производится расчет значимости каждого вида сообщения как
= -
(2)
Определяется суммарная оценка полезности corn
общений генерируемых ИСС как ^^Z^ , которая при-
i=1
нимается за 100%. Сообщения 1-го вида составляют 33 % от общей информативности системы.
Кроме ориентировочной оценки информативности информационно-измерительной системы по количеству заинтересованных пользователей возможно применение весовых коэффициентов принимающих значения в диапазоне от 0 до 1 для каждого вида сообщений. С учетом весовых коэффициентов матрица (1) принимает вид:
/Pli Pi2 Pi3 Pi4\ P21 P21 P23 P24 \ ( P31 P32 Р33 Р34 )" \Р41 Р42 Р43 Р44/
Определение весовых коэффициент
р =
Таким образом, за счет генерирования дополнительных сообщений 2 - 4 видов без введения весовых коэффициентов обеспечивается повышение информативности ИИС на 67 %.Значения весовых коэффициентов можно определять экспертным методом путем проведения опросов. Метод имеет несколько вариантов организации проведения опросов и обработки полученной информации. Наиболее распространенными являются методы ранжирования, приписывания баллов, анализа иерархий (Саати), модифицированной первой главной компоненты.
Рассмотрим установление весовых коэффициентов на примере метода ранжирования. Первым этапом по каждому типу пользователей сообщений формируются группы из £ экспертов, которыми являются специалисты в данной области способные дать оценку важности сообщений, выдаваемых ИИС. Вторым этапом эксперты дают оценку важности каждого сообщения и наиболее важному, с их точки зрения присваивается ранг /с, следующему менее значимому ранг (& — 1) и т.д. Ранг равный единице имеет наименее важный вид сообщения для данного эксперта (пользователя). По результатам опроса экспертов формируется таблица 2.
ов методом ранжирования
Таблица 2
il
Эксперт Виды сообщений
1-ый вид 2-ой вид 3-ий вид 4-ый вид
1 Р11 PiS Р1з Р14
2 Р21 Р22 р2З Р24
t Рп PÎ2 Ptt Р'4
Определение весовых коэффициентов будет осу- ботки результатов. Недостатками, как и для лю-
ществляться по формуле: бого экспертного метода, являются определение
_ p't j _ —-— необходимого количества привлекаемых экспертов и
1 Si=oPa' их отбор.
Таким образом, получаем весовые коэффициенты, Таким образом, показано, что расширение функ-
находящиеся в диапазоне от 0 до 1. циональных возможностей ИИС контроля печатных
Преимущества метода ранжирования заключается плат за счет введение дополнительных блоков
в простоте проведения опроса экспертов и обра- обеспечивает повышение информативности информационно-измерительной системы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Исследование динамики печатных плат радиоэлектронных средств : моногр. / Г. В. Таньков, В. А. Трусов, Н. К. Юрков, А. В. Григорьев, Е. А. Данилова. - Пенза : Изд-во ПГУ, 2016. - 118 с.
2. Кочегаров, И.И. Алгоритм прямого перебора с применением теории графов для прогнозирования отказов сложных РЭС / И.И. Кочегаров, В.В. Стюхин // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 2. С. 130-131.
3. Меркульев, А.Ю. Программные комплексы и системы проектирования печатных плат / А.Ю. Меркульев, Ю.А. Сивагина, И.И. Кочегаров, В.Я. Баннов, Н.К. Юрков // Современные информационные технологии. 2014. № 19. С. 119-128.
4. Кочегаров, И.И. Развитие систем изучения микроконтроллеров и ПЛИС / И.И. Кочегаров, В.А. Трусов // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2008. Т. 2. С. 166-167.
5. Grishko, A.K. Dynamic analysis and optimization of parameter control of radio systems in conditions of interference / Grishko A.K., Goryachev N.V., Kochegarov I.I., Yurkov N.K. // 2016 International Siberian Conference on Control and Communications, SIBCON 2016 - Proceedings 2016. С. 7491674.
6. Кочегаров, И.И. Системы удалённого рабочего стола при работе с конструкторскими САПР / И.И. Кочегаров, В.А. Трусов //Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2009. Т. 2. С. 406407.
7. Гришко А.К. Структурные компоненты геоинформационных систем и их основные области применения / А.К. Гришко, А.С. Зорькин, В.Я. Баннов, В.А. Трусов // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2010. Т. I. С. 287-288.
8. Северцев Н.А. Системный анализ определения параметров состояния и параметры наблюдения объекта для обеспечения безопасности //Надежность и качество сложных систем. 2013. № 1. С. 4-10.
