CC BY
18
Повышение производительности и качества контроля остаточных напряжений в изделиях из
оптически активных материалов с помощью автоматизированной системы Воронов Д.Ю.1, Кузьмич И.В.2
1Воронов Дмитрий Юрьевич / Voronov Dmitry Urevich - кандидат технических наук, доцент;
2Кузьмич Игорь Владимирович /Kuzmich Igor Vladimirovich - кандидат технических наук, доцент, кафедра оборудования и технологии
машиностроительного производства, Институт машиностроения, Тольяттинский государственный университет, г. Тольятти
Аннотация: в данной статье рассматривается возможность экспертной оценки остаточных напряжений закаленного автомобильного стекла с помощью автоматизированной системы контроля.
Abstract: this article discusses the possibility of expert evaluation ofresidual stresses tempered automotive glass using the automated control system.
Ключевые слова: остаточные напряжения, внешняя нагрузка, напряженно-деформированное состояние, закаленное автомобильное стекло.
Keywords: residual stresses, external load, the stress-strain state, tempered automotive glass.
Прогресс в машиностроении в значительной степени определяется использованием новых технологий для производства, а также новых методов контроля качества выпускаемых изделий. Для создания модели процесса расчета и выдачи оценки остаточных напряжений пришлось учитывать необходимость скоростной обработки графической информации с кадра изображения и передачи на ЭВМ. Этого требует также поток подлежащей обработке оптической и графической информации, в связи с тенденцией увеличения номенклатуры изделий из стекла. Эта задача решалась с помощью использования цифрового видео модуля, который перерабатывает оптическую и графическую информацию в цифровую и передает ее на ЭВМ. Исследования показали, что для оптимальной работы автоматизированной системы (АС) оценки остаточных напряжений в закаленных автомобильных стеклах в ее работу были заложены следующие особенности: необходимость анализа входных сигналов и выработки управляющих воздействий в реальном масштабе времени объекта; повышенные требования к надежности системы; необходимость обеспечения должных форматов сигналов и скоростей обмена, учет физической специфики объекта; наглядность отображаемых и выводимых данных.
В настоящей работе использование интерактивной системы в составе АС обусловлено, с одной стороны, тем, что создать алгоритм оптимального управления для сложного и малоизученного объекта контроля - весьма трудоемкая задача. Такой алгоритм будет требовать значительных вычислительных мощностей. С другой стороны, человек в качестве оператора способен к быстрой оценке ситуации и выработке неформальных эвристических алгоритмов управления, обеспечивающих заданное качество процесса. Использование в АС ЭВМ и элементов нечеткой логики дало возможность выйти на качественно новый этап, так как позволило автоматизировать процесс расчета и выдачи оценки, ранее не пригодный для автоматизации.
Создание АС проводилось на базе распределенных средств вычислительной техники. Использование при этом ЭВМ позволило осуществить модульный принцип построения АС расчета оценки, обеспечило повышение надежности системы более дешевыми средствами и существенно повысило качество контроля автомобильных стекол. В тех случаях, когда с помощью АС происходит диагностика и оценка качества без изменения технологического процесса изготовления стекла, объектом автоматизации такой АС является сам процесс расчета и выдачи экспертной оценки. При разработке такой АС был решен целый комплекс задач.
На экспертном уровне изучен процесс расчета оценки остаточных напряжений в закаленных автомобильных стеклах и появилась возможность контроля разных типоразмеров автомобильных стекол, что и было достигнуто. Разработаны алгоритмы обработки и преобразования данных, разработан алгоритм управления процессом расчета и выдачи экспертной оценки при различных режимах работы АС. Задание алгоритмов обработки данных и управления проводилось в форме, удобной для разработки программного обеспечения АС. При этом учитывались требуемые точность и периодичность решения задач обработки данных, а также вычислительные возможности ЭВМ.
Выбор структуры АС основан на построении системы на базе сосредоточенных и распределенных средств компьютерной техники. При этом учитывались преимущества и недостатки каждого из способов построения системы. Определен состав аппаратных средств АС, периферийных устройств и уточнена конфигурация системы ЭВМ. Разработаны и изготовлены нестандартные технические средства АС для оценки остаточных напряжений. Большинство практических требований было удовлетворено при помощи серийно выпускаемой аппаратуры. Решены проблемы организации вычислительного процесса, включая вопросы синхронизации, взаимодействия и обмена информацией элементов и узлов АС между собой. В общем случае в ЭВМ АС реализуется набором программ (программы обработки результатов измерения контролируемых параметров, программы контроля протекания расчетного процесса в реальном масштабе времени, программы выработки управляющих сигналов и др.). Назначены приоритеты заявкам на включение программ и подпрограмм.
Разработанное программное обеспечение АС (GLASS 2.00) включает целевые и управляющие программы. Учитывалась специфика программирования для оптико-электронных автоматизированных контрольно-измерительных систем: необходимость реализации алгоритмов в реальном масштабе времени; относительная стабильность программ в течение длительного промежутка времени; возможность тиражирования разрабатываемой системы; необходимость обмена информацией с внешними устройствами. Особое внимание было обращено на минимизацию объема занимаемой памяти и времени выполнения операций. Отладка программ осуществлялась в следующем порядке: сначала осуществлялась автономная отладка каждого модуля программы, а затем комплексная отладка всей программы АС: проверка и корректировка взаимодействия всего комплекса программ, входящих в состав программного обеспечения системы; проверка правильного взаимодействия программ и подпрограмм системы по обработке и передаче данных; проверка синхронного взаимодействия программ с источниками и приемниками информации.
Разработка АС оценки остаточных напряжений в изделиях из оптически активных материалов является сложной динамической задачей. Все вышеперечисленные работы оказывают взаимное влияние друг на друга. При их выполнении использовались аналитические численные, эвристические методы, методы имитационного моделирования, макетирования узлов и функциональных модулей. Алгоритмы управления процессом расчета и диагностики строились на основе прогрессивной логики антонимов. Все это позволило разработать АС оценки автомобильных стекол по остаточным напряжениям.
Литература
1. Гуляев В.А.Повышение качества контроля стекол на основе автоматизированной системы для оценки остаточных напряжений: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Тольятти, 2001. 208 с.
2. Жилин А.А., Солдатов А.А., Гуляев В.А. Динамическое нагружение как метод оценки допустимых внутренних напряжений термообработанных оптически активных элементов // Известия Волгоградского государственного технического университета. Волгоград: 2004. № 1.С. 35-36.
3. Солдатов А.А., Гуляев В.А., Жилин А.А., Белоус Д.В. Разработка автоматизированной системы бесконтактного контроля геометрических параметров кузова автомобиля // Известия Волгоградского государственного технического университета. Волгоград: 2004. № 1. С. 46-48.
4. Мурзаева И.В., Дружинин В.Ю., Клочкова Т.Н., Павлихин С.Е., Гуляев В.А. Исследование прочности клеевого соединения автомобильных стекол // Сборка в машиностроении, приборостроении. М.: 2008. № 2. С. 21-24.
5. Мурзаева И.В., Гуляев В.А. Уточняющий расчет физико-механических свойств клея для стекла методом конечных элементов (МКЭ) // Сборка в машиностроении, приборостроении. М: 2008. № 3. С. 31-33.
6. Гуляев В.А. Экспертная оценка технического состояния элементов автомобильного кузова на основе компьютерного моделирования // Сборник научных трудов Sworld. Одесса: 2012. т. 7. № 3. С. 75-79.
7. Гуляев В.А. Аналитическое исследование остаточных напряжений оболочечных элементов автомобильного кузова // Сборник научных трудов Sworld. Одесса: 2012. т. 7. № 3. С. 87-91.
8. Гуляев В.А., Гуляев А.В.Моделирование монтажа стекла с учетом процесса формирования клеевого шва // Сборник научных трудов Sworld. Одесса: 2012. т. 5. № 4. С. 79.
