Тороид. Производство электротехнической продукции
(49831) 4-66-21
(925) 790-73-23
toroid2011@mail.ru

Главная Продукция и услуги Статьи Полезная информация Сертификаты Награды Отзывы Контакты

Продукция и услуги

Пустынский И. Н., Титов B. C., Ширабакина Т. А.
Адаптивные фотоэлектрические преобразователи с микропроцессорами

БИБЛИОТЕКА ПО АВТОМАТИКЕ
Выпуск 675
Основана в 1958 году

МОСКВА
ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ
1990

Редакционная коллегия: В.А. Горохов, В.Г. Домрачев (председатель), А.Д. Иванников, Н.М. Иванов, Г.Д. Карташов, Н.Е. Конюхов, В.В. Кульба, И.П. Норенков, П.П. Мальцев, В.М. Рыбин

Рецензент канд. техн. наук В.М. Гречишников

Пустынский И.Н. и др. Адаптивные фотоэлектрические преобразователи с микропроцессорами. Москва, Энергоатомиздат, 1990. Библиотека по автоматике, выпуск 675.

Приведены принципы построения, практическая реализация и области применения адаптивных фотоэлектрических преобразователей (ФЭП). Даны требования к основным узлам преобразователя и основы их проектирования, расчета и выбора. Рассмотрен структурно-параметрический уровень адаптации, позволяющий проектировать ФЭП, оптимизирующие свою работу в соответствии с заданным критерием качества.

Для инженерно-технических работников, занимающихся разработкой и применением ФЭП.

© Авторы, 1990

Содержание книги
Адаптивные фотоэлектрические преобразователи с микропроцессорами

Предисловие

Глава 1. Структура фотоэлектрических преобразователей и выбор основных узлов
1.1. Типовая схема ФЭП
1.2. Оптические системы ФЭП
1.3. Много элементные фотоприемники
1.4. Устройства обработки видеоинформации

Глава 2. Адаптация фотоэлектрических преобразователей
2.1. Уровни адаптации ФЭП
2.2. Структурно-параметрический уровень адаптации
2.3. Алгоритм повышения точности и помехозащищенности ФЭП

Глава 3. Выбор микропроцессоров для фотоэлектрических преобразователей
3.1. Классификация и параметры микропроцессоров
3.2. Расчет основных параметров микропроцессоров
3.3. Методика выбора микропроцессоров

Глава 4. Адаптивные фотоэлектрические преобразователи дня работотехнических систем
4.1. Адаптивные ФЭП с использованием много элементных фотоприемников с линейной структурой
42. Адаптивные ФЭП с использованием много элементных фотоприемников с матричной структурой
4.3. Аппаратно-программный комплекс для исследования и моделирования адаптивных ФЭП

Список литературы

ПРЕДИСЛОВИЕ

Решение стратегической задачи современного производства — выпуска продукции требуемого качества с наименьшими затратами—может быть получено при использовании комплексной механизации и автоматизации с применением автоматических манипуляторов, промышленных роботов, встроенных систем автоматического управления, микропроцессоров и микроЭВМ.

Основным этапом совершенствования технической и технологической базы в машиностроении является создание гибких производственных систем (ГПС), обеспечивающих высокую организацию производства. Основу ГПС, в которых изготовление новых изделий, узлов должно осуществляться без значительных технических и материальных изменений при минимальных затратах с получением высокой производительности труда и качества изготовления, составляют гибкие производственные модули (ГПМ).

Средства автоматизации включают в себя первичные измерительные преобразователи, обеспечивающие заданный уровень качества продукции как в процессе изготовления, так и на этапе окончательной ее приемки в конце производственного цикла.

Широкое развитие цифровых измерительных систем, содержащих ЭВМ, вызвало большую потребность в первичных измерительных преобразователях. Появление мини-ЭВМ, микропроцессоров (МП), микропроцессорных комплектов (МПК) позволяет оправданно применять их для управления технологическим процессом, для сбора, преобразования и регистрации информации.

При использовании дешевых, стандартных и малогабаритных МП и МПК важно сохранить те же требования и к первичным преобразователям. В связи с этим задача обоснованного выбора и разработки преобразователей приобретает еще большую актуальность. От того, насколько полно параметры первичного преобразователя соответствуют требованиям и условиям эксплуатации, зависят конечные результаты производства и его экономическая эффективность.

Диапазон изменения характеристик объекта и окружающей среды (внешних условий), параметров технологического процесса достаточно широк и определяется типом производства, характером выполняемых работ и требованиями к качеству их выполнения. Например, в условиях мелкосерийного производства механообработки изделий геометрические параметры деталей изменяются в широких пределах (от десятков до сотен миллиметров); материал деталей различен (от алюминия с коэффициентом отражения ра = 0,66 до чугуна с рч = 0,06); освещенность объектов составляет 200—3000 лк. Поэтому информации, получаемой фотоэлектрическим преобразователем (ФЭП) с постоянными структурой и параметрами, недостаточно для удовлетворительного функционирования ГПМ, что зачастую вызывает ошибки и сбои в работе элементов ГПМ. Все это обусловливает необходимость адаптации путем изменения параметров отдельных блоков и структуры преобразователя.

В книге рассматриваются методы расчета адаптивных ФЭП, способных перестраивать свои параметры, структуру и алгоритм работы для достижения наилучших характеристик с точки зрения заданного функционала качества; приводятся технические характеристики основных элементов преобразователя и методика их выбора; описываются разработанные адаптивные преобразователи, предназначенные для использования в робототехнических, телевизионных и фотоэлектрических измерительных и следящих системах, в системах автоматического контроля линейных размеров и определения местоположения объекта.

Авторы выражают благодарность рецензенту канд.техн. наук В.М. Гречишникову за ценные советы и замечания, которые способствовали улучшению содержания книги.

Авторы

Глава 1. Структура фотоэлектрических преобразователей и выбор основных узлов

1.1. Типовая схема ФЭП

Наиболее распространенной группой преобразователей неэлектрических величин являются ФЭП, в частности ФЭП линейных и угловых величин [1, 2]. Например, в состав средств автоматизации гибких производственных модулей (ГПМ) входят ФЭП, предназначенные для автоматизированного контроля и диагностирования, получения информации об объекте для оперативного управления технологическим процессом.

Информацию, получаемую от ФЭП ГПМ, можно разделить на несколько типов: административная (служебно-информационная), экономическая (учет, анализ деятельности), оперативно-производственная (состояние объекта, ГПМ) и т.д. При этом основными требованиями, предъявляемыми к информации, являются: реализация полного перечня функциональных задач с помощью алгоритмов и программ и решение этих задач в реальном времени.

Отличительной особенностью ГПМ является работа в реальном времени, что может быть достигнуто лишь при наличии достаточно полной и необходимой информации в каждый момент времени. Поэтому ФЭП должны обеспечивать достоверность и точность информации, эффективную обработку данных.

Для обеспечения работы в реальном времени нужна оперативная информация об особых состояниях ГПМ, позволяющая контролировать положение объекта, начало и окончание технологических операций, т.е. оперативная информация о состоянии и работоспособности элементов ГПМ, необходимая для решения комплекса задач технической диагностики внешних устройств и состояния режущих инструментов, оценки качества функционирования и принятия решений, корректировки алгоримов работы.

Нормальное функционирование ГПС любого уровня невозможно без измерительной информации о качестве продукции в процессе производства и на выходе из него, работоспособности ГПС, состояний окружающей среды. При этом выполняются комплексные измерения взаимосвязанных величин (линейных и угловых), сложные косвенные и совместные измерения, что определяет необходимость выбора оптимальных алгоритмов измерений. Следует учитывать и то обстоятельство, что неуклонно возрастающее число контрольно-измерительных операций в производственных процессах заставляет оценивать их трудоемкость. Таким образом, роль измерений в ГПС исключительно велика, перечисленные требования не могут быть удовлетворены традиционными методами формирования и передачи информации и требуют принципиально нового подхода к построению ФЭП.

Алгоритм адаптивного управления точностью обработки деталей представлен в [4]. Основными блоками алгоритма являются определение разброса геометрических параметров предварительно изготовленной партии деталей по отношению к эталонной детали; вычисление систематической погрешности; расчет геометрических параметров для чистовой обработки деталей; коррекция программы движения режущего инструмента; формирование управляющих воздействий на приводы исполнительного механизма. Конкретизация отдельных блоков алгоритма выполняется с учетом особенностей ГПМ и решаемой задачи. Два последних блока реализуются с учетом результатов измерений геометрических параметров детали и инструмента в процессе обработки, выполняемых преобразователями информации.

Особенность алгоритма адаптивного контроля заключается в том, что ГПМ, технологическое оборудование эксплуатируются в обстановке постоянно меняющейся технологии и номенклатуры производства. Системы контроля при этом должны обладать способностью автоматически перенастраиваться на выпуск новых изделий и приспосабливаться к изменению производственных условий.

Перспективным является применение адаптивных ФЗП, обладающих гибкостью параметров, структуры и алгоритмов работы. Адаптивные ФЭП обеспечат динамическое преобразование входных данных в выходные параметры для ГПМ и оперативного управления ГПМ, позволяющего количественно и качественно улучшить технологический процесс, рационально использовать оборудование, повысить точность и производительность ГПМ.

Основными функциями преобразователей, обеспечивающих работоспособность ГПМ, являются формирование измерительной информации о параметрах объекта как в статическом, так и в динамическом режимах и получение данных для диагностики работоспособности и правильности функционирования ГПМ.

Информация об объекте формируется ФЭП в процессе обработки результатов измерений, который заключается в преобразовании исходной оптической информации к заданному виду, описываемому определенными соотношениями, расчете погрешности измерений за счет не равномерности сигнала, вызванной разбросом параметров фотоприемни ка, движением объекта и другими факторами, и вычислении уточненных значений. Алгоритмы работы преобразователей включают три основных этапа: прием оптической информации, подготовку массивов данных и решение окончательной задачи, которая реализуется ФЭП.

Обобщенная структурная схема адаптивного ФЭП состоит из оптической системы, фотоприемника, блока формирования видеосигнала, микропроцессора. Оптическая система служит для формирования изо бражения объекта в плоскости чувствительного слоя фотоприемника, преобразующего оптический сигнал в электрический. Блок формирова ния видеосигнала осуществляет усиление, фильтрацию и преобразование информации к виду, удобному для управления микропроцессором или микропроцессорным комплектом, предназначенным для контроля, диагностики преобразователя и управления режимом его работы, обработки результатов измерений.

Скачать книгу "Адаптивные фотоэлектрические преобразователи с микропроцессорами". Москва, Энергоатомиздат, 1990

143502 МО, г.Истра-2, ул. Заводская, 43А. Тел. (49631) 4-66-21. E-mail: toroid2011@mail.ru