CC BY
45
Министерство образования и науки РФ
Правительство Пензенской области Академия информатизации образования Академия проблем качества РФ Российская академия космонавтики им. К.Э.Циолковского Российская инженерная академия Вычислительный центр РАН им. А.А.Дородницына Институт испытаний и сертификации ВВТ ОАО «Радиотехнический институт имени академика А.Л.Минца» ОАО «УПКБ ДЕТАЛЬ», ОАО «РУБИН» ОАО «НИИФИ», ОАО «ПНИЭИ», ФГУП ФНПЦ «ПО СТАРТ», НИКИРЭТ, ЗАО «НИИФИиВТ» ОАО «ППО ЭЛЕКТРОПРИБОР», ОАО «РАДИОЗАВОД» Пензенский филиал ФГУП НТЦ «АТЛАС» ОАО «ТЕХПРОММАШ», МИЭМ НИУ ВШЭ, Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева Сургутский институт мировой экономики и бизнеса «ПЛАНЕТА» Пензенский государственный университет
АадижУ{%шсж
ТРУДЫ
МЕЖДУНАРОДНОГО СИМПОЗИУМА
НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО
II то^
ПЕНЗА 2015
УДК 621.396.6:621.315.616.97:658:562 Т78
Труды Международного симпозиума «НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО»:
T78 в 2 т. - Пенза : ПГУ, 2015. - 2 том - 384 с.
ISBN 978-94170-818-5(т.1) ISBN 978-94170-818-8
В сборник трудов включены доклады юбилейного ХХ-го Международного симпозиума «Надежность и качество», проходившего с 25 по 31 мая 2015 г. в городе Пензе.
Рассмотрены актуальные проблемы теории и практики повышения надежности и качества; эффективности внедрения инновационных и информационных технологий в фундаментальных научных и прикладных исследованиях, образовательных и коммуникативных системах и средах, экономике и юриспруденции; методов и средств анализа и прогнозирования показателей надежности и качества приборов, устройств и систем, а также анализа непараметрических моделей и оценки остаточного ресурса изделий двойного назначения; ресурсосбережения; проектирования интеллектуальных экспертных и диагностических систем; систем управления и связи; интерактивных, телекоммуникационных сетей и сервисных систем; экологического мониторинга и контроля состояния окружающей среды и биологических объектов; исследования физико-технологических процессов в науке, технике и технологиях для повышения качества выпускаемых изделий радиопромышленности, приборостроения, аэрокосмического и топливно-энергетического комплексов, электроники и вычислительной техники и др.
Оргкомитет благодарит за поддержку в организации и проведении Международного симпозиума и издании настоящих трудов Министерство образования и науки РФ, Правительство Пензенской области, Академию проблем качества РФ, Российскую академию космонавтики им. К. Э. Циолковского, Российскую инженерную академию, Академию информатизации образования, Вычислительный центр РАН им. А. А. Дородницына, Институт испытаний и сертификации ВВТ, ОАО «Радиотехнический институт имени академика А.Л. Минца», ОАО «УПКБ ДЕТАЛЬ», ОАО «НИИФИ», ФГУП «ПНИЭИ», ОАО «РУБИН», ОАО «РАДИОЗАВОД», ОАО «ППО ЭЛЕКТРИПРИБОР», ФГУП «ПО «СТАРТ», НИКИРЭТ - филиал ФГУП «ПО «СТАРТ», Пензенский филиал ФГУП НТЦ «АТЛАС», ОАО «ТЕХПРОММАШ», МИЭМ НИУ ВШЭ, Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева, Сургутский институт мировой экономики и бизнеса «ПЛАНЕТА»,Пензенский государственный университет.
Сборник статей зарегистрирован в Российском индексе научного цитирования (РИНЦ) с 2005 г.
Р е д а к ц и о н н а я к о л л е г и я :
Юрков Н. К. - главный редактор Трусов В. А. - ответственный секретарь Баннов В. Я. - ученый секретарь Волчихин В. И., Абрамов О. В., Авакян А. А., Дивеев А.И., Иофин А. А., Каштанов В. А., Майстер В. А., Острейковский В.А., Петров Б. М., Писарев В. Н., Роберт И. В., Романенко Ю. А., Северцев Н. А., Садыков С. С., Садыхов Г. С., Увайсов С. У.
ISBN 978-94170-818-5(т.1) ISBN 978-94170-818-8
© Оргкомитет симпозиума, 2015 © ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», 2015
7. Патрик Гецманн, Симон Хакфорт, разработка приложений для Windows Phone. Архитектура, фрейм-ворки, API - СПБ. БХВ-Петербург, 2014 - 880 с.
8. Трусов В.А. Проектирование одновибратора без перезапуска на программируемой логической интегральной схеме / Трусов В.А., Кочегаров И.И., Горячев Н.В. // Молодой ученый. 2015. № 4 (84). С. 276-278.
9. Werbach K. , Hunter D. For the Win: How Game Thinking Can Revolutionize Your Business -Wharton Digital Press, 2012 - 148с.
10. Официальный сайт Zombies, Run! [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.zombiesrungame.com/, свободный
11. Фиаско носимой электроники [Электронный ресурс] . - Режим доступа: http://geektimes.ru/company/madrobots/blog/241272//, свободный
12. Михеев М.Ю., Юрманов В.А., Юрков Н.К., Гудков К.В. Способ автоматической поверки кориоли-совых расходомеров на месте их эксплуатации // Измерительная техника.- № 2. - 2012. - С. 29-32
13. Михеев М.Ю., Гудкова Е.А., Гудков К.В. Реализация модельно-ориентированного подхода при проектировании системы сбора данных // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 6.
14. Интеллектуальная геоинформационная система мониторинга и контроля состояний пространственно распределенных технически сложных объектов. / А.М. Михеев, И.Ю. Семочкина // Надежность и качество сложных систем. - 2013. - №3. - С. 48-51.
15. Белов А.Г. Обеспечение влагозащитного покрытия печатных узлов датчика протечки / Белов А.Г., Баннов В.Я., Трусов В.А., Кочегаров И.И., Лысенко А.В., Горячев Н.В., Юрков Н.К. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2014. Т. 2. С. 151-154.
16. Объектно-ориентированное моделирование информационной системы сбора, обработки и хранения данных / К.В.Гудков, Е.А. Гудкова // Надежность и качество: Труды международного симпозиума. -Пенза, 2014, Т.1. - С.199-203.
17. Дедков, В.К. Компьютерное моделирование характеристик надежности нестареющих восстанавливаемых объектов / В.К. Дедков, Н.А. Северцев // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2010. Т. I. С. 368-370.
18. Северцев, Н.А. К вопросу об утрате работоспособности систем / Н.А. Северцев, А.В. Бецков, А.М. Самокутяев // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 2. С. 268-270.
19. Универсальные оценки безопасности. Монография / Дивеев А.И., Северцев Н.А. // Москва, 2005.
20. Синтез оптимального закона управления потоками транспорта в сети автодорог на основе генетического алгоритма / Дивеев А.И., Северцев Н.А. // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2003. № 3. С. 87.
21. Северцев, Н.А. Минимизация обобщенного риска угроз безопасности / Н.А. Северцев // Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. 2005. № 7. С. 3-10.
22. Критерии и показатели безопасности / Дедков В.К., Северцев Н.А., Петухов Г.Б., Тихон Н.К. // Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. 1999. № 1. С. 33-54.
23. Кочегаров И.И. Обзор методик получения нанопорошков / Кочегаров И.И., Трусов В.А., Юрков Н.К. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2010. Т. 2. С. 426-428.
24. Кочегаров И.И. Методы контроля дисперсности порошков / Кочегаров И.И., Трусов В.А., Юрков Н.К. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2010. Т. 2. С. 475-477.
УДК 378.147
Шуваев П.В., Затылкин С.А.
ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия
РАЗРАБОТКА БЛОКА УПРАВЛЕНИЯ ЛЕНТОЧНОГО ТРАНСПОРТЕРА
Сегодня уже невозможно представить более или менее крупное производство, не оборудованное конвейером. Это несложное, но функциональное устройство существенно облегчает труд. Так что, Генри Форда, изобретшего его, можно по праву считать революционером в сфере оптимизации массового производства.
Ленточный транспортер можно использовать как в закрытых, так и в открытых помещениях, поэтому нельзя исключать воздействия на него климатических факторов, которые весомо влияют на электрические параметры устройства, приводит к изменению режима работы элементов, что в свою очередь сказывается на выходных характеристиках [1-3]. Поэтому каждое новое устройство должно проходить испытание на специализированных стендах на предмет соответствия ТЗ. Для этого разработан ряд гостовских методик по испытанию аппаратуры на воздействие внешних факторов [ГОСТ 11478-88] [4].
На Российском рынке представлен широкий ассортимент устройств выполняющих эту задачу, но все они в своём большинстве рассчитаны на массовое использование внутри предприятия. Поэтому было принято решение изготовить аналогичное устройство и внедрить его в рамках учебной дисциплины «Информационные технологии проектирования радиоэлектронных средств»[5].
Для нужд учебного процесса в лаборатории «Пензенского Государственного Университета» было разработано устройство, получившее название «Ленточный транспортер». Изделие выполнено на современной элементной базе с применением инновационных технологий. Это устройство по-
зволило студентам оценить работу транспортера на промышленных предприятиях, а так же получить практические навыки и умения согласно гостов-ским методикам проведения испытаний на практике, а также наглядно демонстрировать работу устройства в широкой сфере деятельности [3].
Разработку устройства мы начали с создания схемы электрической принципиальной в программе для моделирования цифровых схем «Proteus 7 Professional». В роли управляющего устройства мы использовали микроконтроллер семейства «Atmel» ATMEGA16A. Использование микроконтроллеров в схеме существенно снижает её стоимость и повышает надёжность [6].
В качестве устройства ввода вывода информации мы применили двух строчный восемнадцати символьный LCD дисплей LM016L, на который в процессе работы выводятся необходимые для проведения эксперимента данные. Для ввода параметров в установку предусмотрена трех кнопочная матричная клавиатура, с помощью которой оператор задаёт режим работы и направление ленточного транспортера. Для сигнализации режимов работы устройства выведены два служебных светодиода L-934ID, по состоянию которых оператор определяет, в каком режиме работает транспортер и есть ли ошибка в его действии. Для движения шаговых двигателей применена специализированная микросхема ULN2 0 03A.
Для того, что бы ленточный транспортер при поломке одного из двух шаговых двигателей не прекратил работу, было целесообразно поставить еще два, как запасные. Основные узлы конструкции изображены на Рисунке 1.
Рисунок 1 - Основные узлы конструкции
Структурная схема устройства управления ленточным транспортером показана на Рисунке 2.
Следующим этапом было написание программного обеспечения на языке высокого уровня С++ в интегрированной среде CodeVisionAVR .
В программе мы предусмотрели ряд ограничений, исключающих ошибку оператора. А именно:
Установлен постоянный контроль направления движения ленты только в одну сторону влево или вправо. В случае одновременного движения ленты влево и вправо происходит остановка работы устройства.
рисунок отр>уктур>на,ч упр>аьлуни,ч лунтючнсаю тр>анс'1юр>тур>а
Установлен минимальный и максимальный временной лимит времени работы устройства, выход, за переделы которого невозможен без вмешательства в программное обеспечение
После моделирования и отладки работоспособность устройства была проверена на макетной плате, некоторые схемотехнические решения были
скорректированы и внесены соответствующие поправки.
Подводя итог можно сделать вывод, что изготовленное нами устройство позволяет студентам Пензенского государственного университета получить практические навыки и умения в управлении ленточным транспортером [6, 7].
ЛИТЕРАТУРА
1. Затылкин, А. В. Исследование влияния деформационной составляющей внешнего вибрационного воздействия на надёжность радиоэлектронных средств / А. В. Затылкин, Д. А. Голушко, Д. А. Рындин // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 2. С. 42-43.
2. Затылкин, А. В Алгоритмическое и программное обеспечение расчета параметров статически неопределимых систем амортизации РЭС / А. В. Затылкин, Г. В. Таньков, И. И. Кочегаров // Надежность и качество сложных систем. 2013. № 4. С. 33-40.
3. Структурное обнаружение и различение вырывов проводящего рисунка печатных плат / А. В. Григорьев, Н. К. Юрков, А. В. Затылкин, Е. А. Данилова, А. Л. Држевецкий // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2013. № 4 (28). С. 97-108.
4. Затылкин, А.В. Система управления проектными исследованиями радиотехнических устройств / А. В. Затылкин / автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Вычислительный центр им. А.А. Дородницына Российской академии наук. Москва, 2012.
5. Затылкин, А. В. Управление исследованиями моделей радиотехнических устройств на этапе проектирования / А. В. Затылкин, А. Г. Леонов, Н. К. Юрков // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. 2012. № 1. С. 138-142.
6. Гришко А.К. Методология управления качеством сложных систем / Гришко А.К., Юрков Н.К., Кочегаров И.И. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2014. Т. 2. С. 377-379.
7. Затылкин, А. В. Исследование моделей радиотехнических устройств на ранних стадиях проектирования / А. В. Затылкин // Современные информационные технологии. 2011. № 14. С. 113-118.
8. Таньков, Г.В. Волновой метод исследования динамических характеристик упругих конструкций радиоэлектронных средств при нестационарном нагружении / Г. В. Таньков, А. В. Затылкин, Д. А. Рындин // Вестник Пензенского государственного университета. 2013. № 2. С. 101-107.
9. Дедков, В.К. Компьютерное моделирование характеристик надежности нестареющих восстанавливаемых объектов / В.К. Дедков, Н.А. Северцев // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2010. Т. I. С. 368-370.
10. Северцев, Н.А. К вопросу об утрате работоспособности систем / Н.А. Северцев, А.В. Бецков, А.М. Самокутяев // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 2. С. 268-270.
11. Универсальные оценки безопасности. Монография / Дивеев А.И., Северцев Н.А. // Москва, 2005.
12. Синтез оптимального закона управления потоками транспорта в сети автодорог на основе генетического алгоритма / Дивеев А.И., Северцев Н.А. // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2003. № 3. С. 87.
13. Северцев, Н.А. Минимизация обобщенного риска угроз безопасности / Н.А. Северцев // Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. 2005. № 7. С. 3-10.
14. Критерии и показатели безопасности / Дедков В.К., Северцев Н.А., Петухов Г.Б., Тихон Н.К. // Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. 1999. № 1. С. 33-54.
15. Кочегаров И.И. Обзор методик получения нанопорошков / Кочегаров И.И., Трусов В.А., Юрков Н.К. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2010. Т. 2. С. 426-428.
16. Кочегаров И.И. Методы контроля дисперсности порошков / Кочегаров И.И., Трусов В.А., Юрков Н.К. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2010. Т. 2. С. 475-477.
УДК 642-123 Стрельцов Н.А.
ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия
О ВЫБОРЕ ШАГОВОГО ПРИВОДА ДЛЯ МАНИПУЛЯТОРА ТИПА РУКА- РОБОТ
Одна из основных задач при разработке манипулятора типа рука-робот - выбрать подходящие двигатели для звеньев манипулятора. В современном оборудовании в приводах могут использоваться шаговые и серводвигатели. Однако излишняя точность позиционирования сервоприводов, являющаяся результатом функции высокой обратной связи, делает их слишком дорогими. Для данного устройства было решено использовать электрические униполярные шаговые двигатели, которые представляют собой достаточно точный и недорогой тип электрических двигателей.
Шаговые двигатели позволяют осуществлять позиционирование ротора с точностью до долей градуса, что является недостижимым для обычных электрических двигателей постоянного вращения, к тому же из-за особенности конструкции они обладают огромным сроком службы и высокой надежностью.
Исходя из конфигурации манипулятора, необходимо подобрать четыре различные по характеристикам и габаритам модели шаговых униполярных двигателя (рисунок 1).
Далее необходимо рассчитать параметры манипулятора для выбора шаговых двигателей.
1. Расчет крутящих моментов шаговых двигателей
Двигатель в клешне должен поднимать груз весом до 100 грамм. Проведем расчет необходимого крутящего момента двигателя для поднятия такого груза.
M4k = 0.1-5см= 0.5кг-см = 0.05Н-м Проведем расчет первого звена (с клешней): Длина звена выберем равной 10 см, вес груза поднимаемого манипулятором примем равным 150г + 100г двигатель = 250г = 0.25 кг.
Тогда крутящий момент третьего двигателя рассчитаем как
Мзк = 0.25-10см= 2.5кг-см = 0.25Н-м Далее проведем расчет второго звена : Длина звена - 10 см
Вес - 250г+150г двигатель = 400г=0.4кг Крутящий момент второго двигателя: M2k = 0.4кг-10см=4кг-см = 0.4Н-м Двигатель в основании вращает всю конструкцию, обладающую максимальной длиной плеча 25
см, однако он вращает ее только в горизонтальной площади что уменьшает нагрузку и необходимый крутящий момент.
Крутящий момент:
.М1*=соз0.5^25см=соз12.5кг^см=9, 7 62кг^см=0,97№м
Теперь, когда нам известны все необходимые параметры, подберем на их основе соответствующие двигатели.
Рисунок 1 - Кинематическая схема манипулятора
2. Выбор шаговых двигателей
Известные производители шаговых двигателей -Autonics, Motionking, Fulling motor, среди российских компаний - «НПФ Электропривод», «Степ-мотор», «НПО Атом».
Мы выбрали шаговые двигатели из серии FL42STH производителя Fulling Motor с крутящим моментом 1.7-6.5 кг-см. Их технические характеристики приведены в таблице 1.
