Введение к работе
Актуальность работы
Повышение производительности труда, повышение качества, ресурсо- н конкурентоспособности машиностроительной продукции в значительно!! степени зависит от уровня автоматизации научных исследований, испытании, управления, измерения, контроля н диагностирования, что в свою очередь зависит от качественного и современного информационно-измерительного обеспечения отрасли.
Известны и продолжают разрабатываться оптоэлектронные аналого-цифровые преобразователи для контроля и измерения различных параметров (размеров, переметений, скорости и др.). Такие преобразователи имеют высокую скорость преобразований, хорошую помехозащищенность за спет оптической развязки входа от выхода, широкие амплитудные и частотные диапазоны преобразуемых величин. В них используются, как правило, либо растровые сопряжения, либо оптические кодирующие устройства для прямого кодирования механического перемещения измерительного элемента. Однако развитие оптоэлектронных аналого-цифровых преобразователей сдерживается низкой технологичностью их проектирования и изготовления, сложностью конструкции и электрической схемы, высокой стоимостью, что не позволяет в поліси мере реализовать отмеченные преимущества. Указанные недостатки устраняются использованием в структуре оптоэлектронных аналого-цифровых іреобразователеіі растрово-кодовых сопряжений (РКС), т.е. оптических кодирующих устройств, непосредственно сопрягаемых с растровым модулятором. Гакпе аналого-цифровые преобразователи в работе названы растрово-кодовы-лн преобразователями (РКП).
Работа выполнена с 19S8 по 1994 г.г. в ИПМаш РАН.
Цель работы
Исследование и разработка методов и средств создания РКС для высоко-ехнологичных ОЭ АЦП, обеспечивающих высокочувствительные, сверхбыст->ые преобразования аналоговых физических величин в цифровую форму для івода их в вычислительные средства автоматизированных систем научных исследовании, испытаний, управления, измерения, контроля И диагностирования ; машиностроении.
)сновные задачи исследования
-
Исследование и разработка методов применения РКС для аналого-цнф-ювого преобразования перемещения.
-
Разработка инженерных методик расчета РКС.
3. Структурная разработка семейства типовых схем и конструкций РКП
на основе растрово-кодовых сопряжений.
4. Исследование особенностей оценки погрешностей предлагаемых
сопряжений.
5. Разработка методов автоматизированного синтеза таких сопряжении и
методик принятия решений в условиях неполной определенности.
Научнзн новизна
-
Исследованы и разработаны системные аспекты создания растрово-кодовых сопряжений и преобразователей на их основе, позволившие предложить основные направления их синтеза методом компоновочного проектирования и основные методы расчета и.оптимизации параметров.
-
Разработаны, принципы синтеза перспективных структур ОЭ АЦП перемещений на основе оптоицтегральных и оптоволоконных РКС.
-
Разработана интеллектуальные программные средства поддержки исследований н проектирования РКС, позволяющие осуществлять синтез оптимальных структур преобразователей и определять основные параметры их элементов в неполностью формализуемых ситуациях.
Практическая иеннреть результатов рабрты
-
Разработанная структура преобразователей перемещений на основе растрово- кодовых сопряжений позволяет создать новый класс преобразователей перемещений,
-
Произведенная классификация растрово-кодовых преобразователей по типам измеряемого перемещения, растрового сопряжения, оптического кодирующего устройства, по носителю информации и основной технологии изготовления дает возможность создания автоматизированных методик их синтеза.
-
Предложенные схемы растрово-кодовых преобразователей на основе современных технологий (оптоволоконные и олте-интегральные), позволяют использовать современные принципы преобразования информации (предварительная обработка измерительной информации в оптическом виде в первичном преобразователе), а также .лрммененйть данный класс преобразователен для бесконтактного дистанционного измерения р широком диапазоне измерительных задач в машиностроении * от измерений .чнкроперемевдений и вибраций до определения смешений значительных по размерам конструкций и их частей.
-
Проведенные исследования основных инструментальных погрешностей РКС могут служить основой для разработки методики расчета погрешностей и опенки максимальных ошибок кодирования.
5. Разработанные методики синтеза и интеллектуальные программные средства предоставляют возможность автоматизированного синтеза растрово-кодовых преобразователен в условиях неполной формализуемости в виде экспертной системы.
На защиту выносятся:
структурные и системные варианты построения преобразователей на основе РКС; удовлетворяющих требованиям современного машиностроительного производства,
методы расчета основных napasteTpoB РКС,
методика создания интеллектуальных программных средств для автоматизированного синтеза сопряжений и преобразователей в неполностью формализуемых ситуациях,
методы расчета метрологических характеристик преобразования и оценок максимальных ошибок кодирования.
Апробация работы
Основые результаты работы представлены на 5 международных и Ю национальных семинарах, конференциях н школах в период с 1988 по 1993 год.
Публикации
По материалам диссертационной работы опубликованы 23 научные работы, из них S статей в журналах, сборниках трудов и препринтах, 13 тезисов докладов, 1 авторское свидетельство на изобретение СССР и 1 патент РФ.
Структура и ооъем диссертации
Работа состоит из введения, пяти глав, заключенил, списка литературы и приложений. Объем основной части работы: 122 страницы текста и 28 страниц иллюстраций.
