книги из ГПНТБ / Основы теории и конструкции контрольно-проверочной аппаратуры авиационных управляемых ракет учебник

о значении тех или иных параметров. Команды выдаются в соот­ ветствии с заложенной в ЦБУ программой и зависят от информа­ ции, поступающей из ФБ.

Первый тип АСК распространен при реализации простых авто­ матизированных устройств, в том числе и контрольных автоматов, получивших наименование с п е ц и а л и з и р о в а н н ы х (из-за же-

Рис. 1.3. Автоматизированные средства контроля с рассредоточенными функциональными связями

стких функциональных связей). Способ не требует применения ЦБУ, что при малом числе ФБ значительно уменьшает объем ап­ паратуры, но имеет два недостатка:

—изменение программы связано с изменением монтажа схемы;

—при большом числе ФБ схемы соединений настолько услож­ няются, что практическая реализация их становится невозможной.

Рис. 1.4. Автоматизированные средства контроля с концентрированными функ­ циональными связями

От перечисленных недостатков свободен второй тип АСК. На­ личие ЦБУ позволяет осуществлять замену программы без изме­

нения структуры схемы. В этом случае построение структурной схемы сводится к выбору структуры ЦБУ, определению его мощ­ ности (количества входов и выходов, объема программы) и к определению состава функциональных блоков. Особенно удобно применять указанный способ управления в том случае, когда в про­ цессе эксплуатации автоматизированного средства контроля необ­ ходимо изменять режим его функционирования.

По целевому назначению средства автоматизированного конт­ роля делятся на универсальные и специализированные.

Универсальные средства контроля предназначены для решения задач контроля различных типов объектов. Структура подобных средств контроля состоит из двух частей: универсальной и специа­ лизированной. В состав универсальной части входят основные функциональные блоки, обеспечивающие обработку полученной информации, принятие решения о результатах контроля и их инди­ кацию и регистрацию. В состав специализированной части входят блоки, предназначенные для работы с конкретными типами объек­ тов. Эта часть средства контроля является сменной.

Специализированные средства контроля проверяют один тип объектов. Они имеют жесткую программу работы и не могут пере­ страиваться для контроля других объектов.

По способу снятия и обработки информации средства контроля подразделяются на три основных типа: аналоговые, цифровые и аналого-цифровые.

Аналоговые средства контроля характеризуются тем, что обес­ печивают контроль параметров без предварительного преобразо-' вания сигналов, поступающих с объекта контроля. Получение, пе­ редача и обработка информации о техническом состоянии объекта контроля производится в непрерывной (аналоговой) форме. Ана­ логовые средства контроля являются достаточно простыми, так как не требуют перевода сигналов из одной формы в другую, в то же время они отличаются недостаточной универсальностью, слож­ ностью автоматизации процесса контроля и невысокой точностью. Перечисленные недостатки ограничивают широкое использование аналоговых средств контроля. Такие средства целесообразно при­ менять в качестве специализированных устройств контроля для оценки технического состояния отдельных объектов.

Цифровые средства контроля (рис. 1.5) обрабатывают всю ин­ формацию, получаемую с объекта контроля в цифровом (дискрет­ ном) коде. С объекта контроля измеряемый параметр в аналого­ вой форме подается в преобразователь «аналог—код». С выхода преобразователя значение параметра в цифровой форме поступает в устройство сравнения, куда одновременно подается из запоми­ нающего устройства эталонное значение параметра. После сравне­ ния текущего и эталонного значений параметра полученная раз­ ность поступает в устройство анализа, где она сравнивается с полем допуска, в результате чего принимается решение об исправ­ ности объекта контроля по данному параметру.

22

Аналого-цифровые средства контроля (рис. 1.6) обрабатывают всю информацию, получаемую с объекта контроля, в смешанной аналого-цифровой форме. Процесс сравнения контролируемого па­ раметра с эталонным значением в этих системах происходит в ана-

Рис. 1.5. Структурная схема цифрового средства контроля

лотовой форме, а полученная разность преобразуется в цифровую форму и анализируется в дискретной форме. Средства контроля этого типа обладают достоинствами как цифровой, так и анало­ говой аппаратуры и находят широкое применение.

Рис. 1.6. Структурная схема аналого-цифрового средства контроля

§ 5. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ

Свойства любого средства контроля оцениваются рядом харак­ теристик, одна часть которых в зависимости от целевого назначе­ ния аппаратуры может изменяться, а другая часть является об­ щей для всех средств контроля. Эти общие характеристики позво­ ляют сопоставлять различные средства контроля, аналогичные по назначению, но использующие различные принципы построения и конструктивно-технические решения.

Совокупность общих характеристик можно условно разбить на три группы. К первой группе характеристик, отражающей степень совершенства средств контроля, относятся: достоверность резуль­ татов контроля и быстродействие. Ко второй группе характери­ стик, отражающих особенности эксплуатации и применения средств контроля, относятся: время подготовки, степень автоматизации,

23

степень универсальности, емкость, наличие самоконтроля, возмож­ ность поиска неисправностей и возможность прогнозирования от­ казов. В третью группу общетехнических и экономических харак­ теристик входят: масса, габариты, надежность и стоимость.

Рассмотрим более подробно некоторые наиболее важные из характеристик каждой группы.

Достоверность результатов контроля изделия или его пара­ метра— это степень объективного отображения результатами контроля истинного технического состояния контролируемого изде­ лия или величины действительного отклонения значения пара­ метра.

Достоверность зависит от полноты информации, получаемой в процессе контроля от объекта, и от возможных потерь информа­ ции, вызванных погрешностью измерений средства контроля. По­ грешность измерений складывается из ошибок, свойственных при­ нятым методам измерений, ошибок, вызванных преобразованием и нормализацией измеряемого сигнала, и ошибок, вносимых схе­ мами сравнения и принятия решения.

Наличие больших погрешностей измерения приводит к ошиб­ кам в оценке состояния объекта контроля. В результате часть объектов может быть ошибочно забракована, а другая часть оши­ бочно признана годной. Вероятность получения ошибочного резуль­ тата «не годен» и вероятность получения ошибочного результата «годен» называются вероятностью ложного отказа Рл. о и вероят­ ностью необнаруженного отказа Рн.0. Они могут количественно характеризовать достоверность контроля.

Быстродействие — средняя скорость оценки контролируемых па­ раметров, определяемая как отношение числа контролируемых цепей к суммарному времени, затрачиваемому на их контроль (за исключением времени на ручные операции).

Преимущества, получаемые за счет большого быстродействия АСК, можно разделить на два вида. Один из них заключается в возможности выполнения всей проверки за очень короткое время. Другой вид, имеющий не менее важное значение, иногда назы­ вается возможностью специальных измерений и заключается в про­ ведении таких измерений или проверок, которые имеют смысл только в том случае, если они производятся в течение короткого промежутка времени.

Возможность проведения сложной проверки за короткое время очень важна для эксплуатации, так как при этом до минимума сокращается износ элементов проверяемой аппаратуры, что поз­

воляет в случае необходимости производить проверки значительно чаще.

Если средство контроля является быстродействующим, то при проверке некоторых объектов могут появиться «излишки» вре­ мени, которые можно использовать для проведения самоконтроля в промежутках между операциями, выполняемыми по основной программе.

24

Время подготовки Тп— это время, необходимое для приведения средства контроля в состояние готовности к проведению цикла контроля при штатном составе обслуживающего персонала. Та включает время, необходимое на подключение объекта контроля, установку выносных пультов, прогрев средства контроля и время самоконтроля.

Степень автоматизации. Степень участия человека в выполне­ нии цикла контроля * отражается коэффициентом автоматизации процесса контроля (&а.п). Этот коэффициент характеризует сте­ пень автоматизации и устанавливает соотношение между соста­ вом и длительностью операций, реализуемых человеком и выпол­ няемых автоматически:

(1.5)

где t3' „ — суммарная длительность операций, выполняемых в про­ цессе контроля автоматически;

tP' 0— суммарная длительность операций, выполняемых в про­ цессе контроля человеком-оператором.

Степень универсальности. Универсальность — свойство системы контроля, характеризующее возможность использования . ее для проверок нескольких типов объектов. Степень универсальности ха­ рактеризуется количеством разнотипных объектов, проверяемых данной системой контроля, и средним временем перенастройки си­ стемы контроля с проверок одного типа объекта на другой.

Емкость АСК—-это максимальное количество элементарных контролируемых операций. Практически емкость характеризуется числом цепей Nmах, которое можно проверить с помощью АСК при одном подключении.

По значению емкости АСК можно условно разделить на три группы: малой емкости при Ашах < 100, средней емкости при 100 Ут ах <1000 и большой емкости при Атах>1000.

Наличие самоконтроля является важной характеристикой си­ стем контроля. Самоконтроль необходим для увеличения надеж­ ности системы контроля и для повышения достоверности резуль­ татов контроля.

§ 6. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И СТРУКТУРА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ

Выбор структуры и принципов построения АСК должен про­ изводиться с учетом требований, предъявляемых к ее основным характеристикам (достоверности, быстродействия, степени авто­ матизации, степени универсальности и др.), а также с учетом ха­ рактера и сложности задачи контроля и условий применения АСК-

* Под диплом контроля понимается однократное проведение контроля из­ делия.

25

Задача периодического контроля изделий, находящихся в со­ стоянии готовности, имеет ряд особенностей, усложняющих авто­ матизацию процесса контроля и структуру АСК. Наиболее харак­ терными являются следующие особенности:

1) большой разнообразие контролируемых сигн'алов и стимули­ рующих воздействий как по их физической природе и видам, так и по параметрам (электрические сигналы — в диапазоне от инфранизких до сверхвысоких частот, оптические сигналы видимого и инфракрасного диапазонов, угловые и линейные перемещения, из­ быточное давление газа и жидкости и др.);

2) необходимость, обеспечения высокой производительности контроля и полной безопасности при работе с объектами конт­ роля (ОК);

3)большая трудоемкость вспомогательных работ по подготов­ ке ОК к контролю (подключение ОК к источникам энергоснабже­ ния и АСК, установка ОК на специальные поворотные стенды и платформы). Эти работы требуют механизации, так как время подготовительных работ часто превышает время автоматизирован­ ного контроля и часто является ограничивающим фактором для получения высокой производительности.

При построении систем автоматизированного контроля за ос­ нову берутся следующие принципы:

1)максимальная автоматизация процесса контроля, позволяю­ щая сократить время и повысить объективность контроля, сокра­ тить численность обслуживающего персонала и получить документ, отражающий результаты контроля;

2)универсальность АСК, т. е. возможность применения одних

итех же систем для проверки различных типов изделий. Создание

ивнедрение универсальных АСК дает большой экономический эффект;

3)единство методов контроля изделий на заводах-изготовите- лях и в эксплуатации;

4)рациональная технология контроля, под которой следует понимать не только рациональный выбор контролируемых пара­ метров, но и, главным образом, выбор правильной последователь­ ности контроля различных параметров, возможность одновремен­ ного контроля групп параметров нескольких однотипных изделий или изделий различных типов;

5)обеспечение высокого доверия к АСК, что достигается сред­ ствами самоконтроля и высокой надежностью оборудования АСК.

Взависимости от характера и сложности задачи контроля мо­ жет быть выбран один из следующих принципов построения АСК: аналоговый, аналого-цифровой, цифровой, цифровой с использо­ ванием специализированной вычислительной машины (СЦВМ).

Для всех существующих видов АСК может быть построена обобщенная структурная схема (рис. 1.7), в которой можно выде­ лить подсистемы: стимулирования, измерения и обработки дан­

ных, управления, представления результатов контроля, самоконт­

26

роля, питания АСК и питания ОК. Рассмотрим назначение и крат­ кие характеристики основных подсистем АСК.

Подсистема стимулирования призвана вырабатывать стимули­ рующие сигналы, возбуждающие в объекте контроля процессы, равноценные процессам, имеющим место в реальных условиях. Значения стимулирующих воздействий, законы их изменения во времени, моменты выдачи их на входы ОК задаются программой

Питание АСК

Рис. 1.7. Обобщенная структурная схема автоматизированного средства контроля

контроля, хранящейся в подсистеме управления. Установка зада­ ваемых программой значений параметров стимулирующих воздей­ ствий (частот, уровней мощности, коэффициентов модуляций, вре­ менных интервалов, фазовых сдвигов и т. д.) часто представляет собой сложный процесс, в реализации которого принимает участие не только подсистема стимулирования, но и аппаратура других подсистем — измерительной, управляющей и обрабатывающей.

В универсальных автоматизированных средствах контроля ге­ нераторы стимулирующих сигналов строятся на универсальном принципе. Значительно упрощается задача создания универсаль­ ных генераторов низкочастотных сигналов при наличии в системе контроля СЦВМ, которая включается в канал формирования этих сигналов.

Стимулирующие сигналы подаются на объект контроля через коммутаторы, относящиеся к подсистеме управления. Объект конт­

27

роля определенным образом реагирует на поданный на его вход стимулирующий сигнал. Результатом этой реакции является конт­ ролируемый сигнал, который, в свою очередь, подается на подси­ стемы измерения и обработки данных.

Подсистема измерения и обработки данных включает в себя первичные преобразователи, вторичные преобразователи, устрой­ ства сравнения и устройство обработки данных.

Сигналы, выдаваемые ОК через коммутаторы контролируемых сигналов (относящиеся к подсистеме управления), подаются на вход первичных преобразователей. Первичные преобразователи преобразуют эти сигналы в вид, удобный для дальнейшего измере­ ния и обработки. При этом происходит преобразование сигналов одной физической природы в сигналы другой физической природы (например, угловые измерения преобразуются в напряжение по­ стоянного тока). Первичные преобразователи используются также в тех случаях, когда необходимо преобразовать форму сигнала без изменения его физической природы (например, напряжение пере­ менного тока в напряжение постоянного тока, длительность им­ пульса в напряжение постоянного тока). Кроме того, первичные преобразователи используются для преобразования значений пара­ метров без изменения вида и природы сигнала (например, изме­ нение уровня напряжения, преобразование сопротивления цепи). Преобразователи такого типа называются преобразователями-нор­ мализаторами.

Первичные преобразователи используются во всех перечислен­ ных четырех видах АСК. В качестве выходных сигналов первич­ ных преобразователей выбираются напряжения постоянного тока, частота и время между двумя последовательными импульсами. Эти сигналы выдаются в аналоговой (непрерывной) форме.

В аналоговых и аналого-цифровых АСК сигналы после пер­ вичных преобразователей (если они не требуют предварительной обработки) поступают на устройства сравнения, в которых про­ исходит сравнение их величин с эталонами, представленными так­ же в аналоговой форме (рис. 1.8).

В цифровых АСК (рис. 1.9) контролируемые сигналы и эта­ лоны должны подаваться на устройства сравнения в виде кодо­ вых комбинаций, эквивалентных их значениям. Поэтому в таких системах сигналы после первичных преобразователей подаются на вход соответствующих вторичных преобразователей для преобра­ зования их в коды чисел. Обычно в цифровых АСК используются вторичные преобразователи «напряжение — код», «частота — код»

и«время — код».

Впроцессе контроля часто возникает необходимость в логиче­ ской и математической обработке данных. Операции обработки могут производиться над сигналами, непосредственно поступаю­ щими от объекта контроля, первичных или вторичных 'преобразо­ вателей, а также от устройств сравнения, если сигналы представ­

лены в форме, воспринимаемой устройством обработки данных.

28

Рис. 1.9. Структурная схема цифрового автоматизированного средства контроля

29

Устройство обработки данных выполняет разнообразные функ­

простое анализирующее устройство. Примером простой логической операции, выполняемой устройством обработки данных, может слу­ жить анализ результатов контроля параметров, полученных в виде «годен—брак».

Если программой контроля предусматриваются сложные вычи­

В аналого-цифровых АСК обычно используются сочетания анало­ говых и цифровых вычислительных устройств.

Как цифровые, так и аналоговые устройства обработки данных не могут в полной мере решать достаточно сложные логические задачи по поиску места отказа и прогнозированию технического состояния, а также выполнять сложные вычислительные операции, необходимые при определении обобщенных характеристик ОК и при статической обработке результатов измерений. Поэтому в со­ временных АСК, предназначенных для контроля сложных объек­ тов, используются специализированные ЦВМ, представляющие собой малые информационно-логические и управляющие цифровые вычислительные машины.

С выхода подсистемы измерения и обработки данных инфор­ мация поступает в подсистему представления результатов контроля,

которая позволяет оператору получить в удобной форме необхо­ димые данные для оценки состояния проверяемого объекта, а также самой АСК. В состав подсистемы представления результа­ тов контроля входят устройства индикации и регистрации.

Индикаторные устройства позволяют оператору, находящемуся за пультом, наблюдать ход процесса контроля, а также его ре­ зультаты. Устройства регистрации обеспечивают сохранение ин­ формации о результатах контроля для дальнейшей ее статистиче­ ской обработки и анализа.

Наиболее удобным видом документа, выдаваемого АСК при контроле изделий, находящихся в режиме статической готовности, является стандартная перфокарта/ Массивы перфокарт, получен­ ные в результате контроля больших партий изделий, удобны в об­ ращении и могут вводиться в ЭВМ. Использование результатов периодического контроля, зарегистрированных на перфокартах, позволяет прогнозировать состояние хранящихся изделий. '

Подсистема управления предназначена для управления и коор­ динации работы всех подсистем АСК и для управления ОК в про­ цессе его проверки. При этом подсистема управления должна вы­ полнять следующие функции:

— производить считывание информации с программоносителя

30