2. Конвертор

OrCAD → Pro│Engineer

Рис. 1. Блок-схема метода моделирования механических

и тепловых характеристик радиоэлектронных модулей

Расшифровка блок-схемы.

1. Создание модели РЭМ с помощью системы OrCAD.

2. Конвертация модели в систему Pro│Engineer, добавление третьей координаты.

3. Доработка модели РЭМ в системе Pro│Engineer с помощью библиотеки ЭРЭ (4).

4. Создание библиотеки электрорадиоэлементов.

Для решения этой задачи необходимо создание библиотеки элементной базы, в которую будут включены все электрорадиоэлементы (с закрепленными свойствами), входящие в состав изготавливаемых РЭС.

Ниже приведена последовательность создания модели ЭРЭ на примере микросхемы выпускаемую в корпусе DIP24:

4.1. Создание моделей компонентов, составляющих ЭРЭ (корпуса, выводы, теплоотводы и тд.).

4.2. Добавление свойств материалов к моделям (плотность, модуль Юнга, коэффициент Пуассона, коэффициент термального расширения, удельная теплоемкость, теплопроводность).

4.3. Создание сборки модели электрорадиоэлемента

4.4. Добавление тепловых свойств к модели (рассеиваемая мощность и тп.)

Высокая точность построенных 3D-моделей, по отношению к реальным элементам, дает возможность контролировать влияние механических воздействий на всю конструкцию в целом, включая собственные частоты элементов и их выводов, что немало важно для проектирования конструкций, подверженных интенсивным механическим воздействиям.

Если необходимо уменьшить время процесса моделирования достаточно упростить модели электрорадиоэлементов, заменив их на простые геометрические фигуры: параллелепипеды, тетраэдры, цилиндры и т.п. Но это, в свое время, приведет к некоторой погрешности в результатах моделирования, в том числе отсутствует возможность контроля механических воздействий на элементы. Данное упрощение конструкции удобно при анализе тепловых процессов, проходящих при работе радиоэлектронного модуля и при отсутствии интенсивных механических нагрузок.

5. Проведение процесса моделирования механических и тепловых воздействий на основе разработанных методик 6.

Рис. 2. Собранная 3D модель микросхемы

Возможности CAD-системы программного комплекса Pro|ENGINEER позволяют в достаточно короткие сроки создавать геометрию моделей и сборку модулей, основные временные затраты уходят на поиск механических свойств материалов.

Рис. 3. 3D-модель сборки радиоэлектронного модуля

Модальный анализ иногда называется анализом собственной частоты. Модальный анализ важен для моделей, которые подвергнуты циклическим или вибрационным нагрузкам. Этот тип анализа сообщает о собственных частотах и соответствующих главных собственных форм системы при оценке.

Рис. 4. Перемещение точек РЭМ на частоте 605,94 Гц

Рис. 5. Напряжения в выводах микросхемы при частоте колебания платы 915 Гц

Модальный анализ проводился в интервалах частот от 100 Гц до 2000 Гц и от 20 кГц до 24 кГц. Выявлены следующие частоты вибрации:

-605,94 Гц (колебание платы вдоль длинной стороны);

-915,46 Гц (колебания платы вдоль меньшей стороны);

- 1429,34 Гц (кручение платы);

- 1442,3 Гц (собственная частота вибрации теплоотводящей пластины);

- 20129,01 Гц (первая собственная частота транзисторов);

- 20337,89 Гц (первая собственная частота колебаний микросхем в корпуса DIP8);

- 21553 Гц (кручение транзисторов и микросхем).

Рис. 6. Напряжения в выводах транзистора при частоте колебаний 915,46 Гц

Рис. 7. Напряжения на выводах элементов при воздействии частоты

20,33 кГц

По приведенным результатам моделирования можно сделать вывод, что с помощью системы Pro|ENGINEER Mechanica присутствует возможность проводить комплексный анализ механических характеристик радиоэлектронных модулей с необходимой точностью.

Литература

1. Рычков С.П. MSC.visual NASTRAN для Windows. М: НТ-пресс, 2004. 552 с.

2. Басов К.А. ANSYS. Справочник пользователя. М.: ДМК Пресс, 2005. 640 с.

3. Каплун А.Б. ANSYS в руках инженера: Практическое руководство / А.Б. Каплун, Е.М. Морозов, М.А. Олферьева. М.: Едиториал УРСС, 2004. 269 с.

4. T-FLEX. Трехмерное моделирование. Руководство пользователя. Топ системы 2006. 748 с.

5. Буланов А. Wildfire 3.0. Первые шаги. М.: Изд-во «Поматур», 2008. 240 с.

6. Грэхам Г., Стенффен. Д. Pro/Engineer 2001. М.: Изд-во «Лори», 2003. 363 с.

7. Шалумов А.С. Автоматизированная система АСОНИКА для проектирования радиоэлектронных средств на принципах CALS-технологий. / А.С. Шалумов, Н.В. Малютин, Ю.Н. Кофанов и др.; Под ред. Ю.Н. Кофанова, Н.В. Малютина, А.С. Шалумова. М.: Энергоатомиздат, 2007. Т. 1. 368 с.

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.3

М.А. Любимова

Фрактальное сжатие изображений

В работе проводится анализ алгоритмов фрактального сжатия. Построен программный продукт на основе выбранного алгоритма, проведена оценка эффективности фрактального сжатия

Фрактальное сжатие — это математический процесс, применяемый для кодирования растров, которые содержат реальное изображение, в совокупность математических данных, которые описывают фрактальные свойства изображения. Фрактальное кодирование основано на том факте, что все естественные и большинство искусственных объектов содержат избыточную информацию в виде одинаковых, повторяющихся рисунков, (т.е. фракталов). Этот алгоритм хорошо работает только с полноцветными 24 битными изображениями или изображения в градациях серого без резких переходов цветов. Для поиска фрактальных рисунков в изображении необходимы миллионы и даже миллиарды итераций. Декодирование фрактального изображения - процесс гораздо более простой. В процессе декодирования нужно лишь интерпретировать фрактальные коды, преобразовав их в растровое изображение. В процессе фрактального кодирования реализуются два существенных преимущества:

1) возможность масштабировать фрактальное изображение

2)размер физических данных, используемых для записи фрактальных кодов, значительно меньше размера исходных растровых данных.

Фрактальное сжатие всегда сопровождается потерями, так как процесс сравнения фракталов не предусматривает поиска точного их соответствия. На степень фрактального сжатия заметное влияние оказывает содержимое и разрешение исходного растра. Параметрами сжатия можно управлять, доводя изображение до такого состояния, в котором оно визуально не имеет потерь. Фрактал сжатие применяется в БД изображений. Наиболее известные фрактал пакеты: Fractint, Fractal Transform.

Минусы фрактального сжатия:

- требуется большое количество времени для сжатия. Например, указанные выше изображения у меня сжимались по 2-3 минуты. Соответственно, для больших изображений процесс сжатия может оказаться очень продолжительным.

- фрактальное сжатие хорошо работает с изображениями природных объектов, однако контрастные изображения (текст, схемы, простые 2-мерные рисунки) сжимаются плохо. Например, для сжатия картинки с печатным текстом, размер региона приходится задавать равным минимальной ширине линии буквы (а хотелось бы, чтобы размер региона соответствовал ширине символа). В таких случаях размер полученного файла вполне может оказаться больше, чем размер исходного файла.

Целью данной работы является построение алгоритма фрактального сжатия и его программная реализация.

Задачи, решаемые в работе:

1. Проведение анализа методов

2. Выбор алгоритма программы

3. Реализация алгоритма программы

Алгоритм фрактального кодирования. При фрактальном кодировании изображений ищется множество сжимающих преобразований, которые отображают доменные блоки (которые могут перекрываться) в множество ранговых блоков, которые покрывают изображение. Ранговые блоки могут быть одинакового размера, но чаще используется адаптивное разбиение с переменным размером блоков (adaptive variable sizing). Ранговые блоки, показанные на рисунке справа, являются результатом разбиения методом квадродерева (quadtree).