39 Лекция №38. Регулировочно-настроечные операции: назначение, виды

Продолжительность: 2 часа (90 мин.)

39.1 Основные вопросы

- понятие регулировочно-настроечных операций (РНО);

- классификация РНО;

- критерии оценки качества выполнения РНО.

39.2 Текст лекции

39.2.1 Регулировка и настройка как этап производства ЭВМ – до 15 мин

Регулировка и настройка — необходимые операции в общем технологическом цикле производства ЭВМ. Они должны обеспечить заданные параметры ЭВМ при наименьших затратах и устранить все неисправности, допущенные при сборке.

Под регулировочными и настроечными операциями (РНО)понимают комплекс работ по доведению параметров ЭВМ до величин, соответствующих требованиям технических условий (ТУ) и нормалей. Целью РНО является получение такого разброса параметров, который гарантирует эффективное функционирование аппаратуры в условиях эксплуатации. Проведение РНО необходимо, чтобы устранить погрешности изготовления деталей, элементов и сборки узлов, причем как вынужденных, так и предопределенных заранее.

Причиной появления предопределенных погрешностей является искусственное завышение допусков на отдельные параметры в целях уменьшения себестоимости изделий или невозможности реализации требуемой точности.

Работы, выполняемые на РНО, включают настройку различных резонансных систем, сопряжение электрических, кинематических параметров отдельных узлов и всей аппаратуры в целом, установку определенных режимов отдельных блоков, узлов, подгонку некоторых элементов и т. д. Характер и объем РНО определяется видом и объемом производства, оснащенностью ТП.

Как этап производства РНО составляют в общем ТП ряд операций, не изменяющих схему и конструкцию изделия, а лишь компенсирующих неточность изготовления и сборки элементов ЭВМ собственного производства, а также комплектующих элементов. За счет такой компенсации достигается согласование входных и выходных параметров узлов и всех параметров изделия до оптимального значения, удовлетворяющего требованиям ТУ.

Если исключить РНО из ТП невозможно, то естественна постановка задачи минимизации затрат труда и времени. Общие пути решения такого рода задач известны — отработка методики выполнения РНО, их автоматизация, схемотехнические и конструктивные решения, сокращающие затраты на РНО.

39.2.2 Методы выполнения РНО – до 30 мин

Различают эксплуатационную и заводскую регулировку.

При опытном производстве процесс регулировки может сопровождаться частичным изменением схемы и конструкции образца.

В серийном производстве процесс регулировки разбивают на ряд простых операций, кроме того, выполняют предварительную регулировку отдельных сборочных единиц. Это позволяет сократить трудоемкость работ, оснастить процесс регулировки специальными приборами. При регулировке иногда допускается методом подбора устанавливать заранее предусмотренные схемой резисторы, конденсаторы и другие элементы. Подбор электронных, полупроводниковых, механических приборов для получения оптимальных параметров в серийном производстве не допускается.

В массовом производстве регулировочные работы разбивают на мелкие операции, предусматривающие получение одного или нескольких связанных друг с другом параметров с применением минимального количества приборов и инструментов. Замена установленных элементов исключается. Регулировку проводят на специализированных установках.

Регулировку ЭА осуществляют двумя методами:

• по измерительным приборам;

• сравнением настраиваемого изделия с образцом или эталоном (метод электрического копирования).

В серийном и массовом производстве чаще применяют метод электрического копирования, позволяющий уменьшать допуски на выпускаемую ЭВМ при использовании более простой измерительной аппаратуры.

Технологический процесс регулировки ЭА разбивают на ряд этапов.

На первом этапе изделие подвергают тряске на вибрационном стенде для удаления посторонних предметов и выявления имеющихся неплотных соединений.

На втором этапе проверяют правильность монтажа. Для этого предварительно составляют карты или таблицы, охватывающие все цепи проверяемого устройства.

На третьем этапе проверяют режимы работы микросхем (МС), полупроводниковых приборов по электрокалибровочным картам. Проверку режимов начинают с источников питания.

На четвертом этапе проверяют функционирование устройства в целом и регулировку для получения заданных характеристик по ТУ.

Виды и перечень документации, необходимой для проведения регулировочных работ, определяются программой выпуска и сложностью изделия. В единичном производстве регулировку можно проводить по электрической схеме с учетом требований ТУ. Для регулировки сложных изделий и в массовом производстве создают документацию, исключающую ошибки и сокращающую трудоемкость выполняемых работ.

Правильность электрического монтажа проверяют по электрокалибровочным картам, которые составляют для напряжений и токов, и выполняют их в виде таблиц или чертежей.

При регулировке простых устройств и в массовом производстве используются технологические карты, в которых указаны методика и порядок регулировки, измерительная аппаратура, инструмент и т. д.

Наиболее часто для регулировочных работ используют технологическую инструкцию, которая содержит описание рабочего места, перечень измерительной и регулировочной аппаратуры, приспособлений и инструмента, методику процесса регулировки и его последовательность, характерные неисправности и способы их обнаружения и устранения, порядок сдачи отрегулированного узла и указания по технике безопасности. Порядок оформления технологических карт и технологических инструкций определяет ГОСТ (ЕСТД. Правила оформления документов общего назначения).

39.2.3 Классификация РНО – до 30 мин

Сущность регулировочных работ сводится к следующему. Имеется заданная функция, как правило, функция многих переменных ζ = f(x, у ,z ,...). Каждый из выходных параметров изделия представляет собой функцию многих переменных, т. е.:

ζ₁=f(x₁, у₁,z₁,...);

ζ₂=f(x₂, у₂,z₂,...);

…………

ζ_n=f(x_n, у_n,z_n,...),

где х, у, z — параметры входящих в схему деталей, элементов, узлов.

Цель регулировки — соблюдение условия по всем параметрам |ζ_oi– ζ_i| ≤ Δ_доп, где ζ_oi— номинальное значение выходного параметра, оговоренное ТУ; ζ_i— фактическое значениеi-го параметра, полученное в результате регулировки; Δ_доп— допустимое значение погрешностиi-го параметра. Рассматривая в качестве объекта регулировки изделие в целом, можно РНО представить как процесс оптимизации, осуществляющий поиск экстремума некоторой обобщенной функции качества Q изделияj, определяемой или совокупностью значений варьируемых параметров ρ_j{x_j, у_j,z_j, ...}, или совокупностью частных функций качества q. К совокупности q можно отнести такие показатели, как статистическую погрешность системы, среднеквадратическую погрешность в определенном режиме работы, время переходного процесса и т.д. Если Q =q_i, то частные функции качества желательно выбирать так, чтобы они определялись одним-двумя варьируемыми параметрами ρ_j: Q =q (ρ_j) →extr.

Все РНО можно классифицировать по тем признакам, которые применяют в качестве критериев решения задач от проектирования операций до способа их выполнения.

По виду оптимизируемой функции качествапроцессы регулировки подразделяются на процессы, оптимизирующие обобщенные, частные и комбинированные функции качества системы, подвергающейся регулировке или настройке.

Частные функции качества системы являются логической или аналитической зависимостью между фазовыми координатами настраиваемой системы (или некоторыми показателями ее качества в определенном типовом режиме работы) и информационными сигналами. Эта зависимость оптимизируется в процессе регулировки.

Обобщенные функции качества составляют логическую или аналитическую зависимость между регулируемыми координатами системы или совокупностью частных показателей ее качества для различных режимов работы системы и информационными сигналами. Эта зависимость также оптимизируется в процессе регулировки в одном из типовых режимов работы системы.

Комбинированные функции качества являются сочетаниями обобщенных и частных функций качества.

В зависимости от метода поиска экстремума функции качестваРНО разделяются на процессы, использующие принципы поисковой настройки, аналитической настройки или сочетания принципов поисковой и аналитической.

При поисковой настройке (регулировке)изменение варьируемых параметров настраиваемой системы проводится в результате поиска условий экстремума оптимизируемой функции качества. Для пробных изменений параметров системы и последующего анализа результатов этих изменений необходимо вводить пробные (тестовые) сигналы. Поисковые системы регулировки по способу поиска экстремума оптимизируемой функции качества можно разделить на системы с независимым поиском, когда абсолютные значения скоростей изменения варьируемых параметров не зависят от отклонения текущего значения функции качества от экстремального значения, и системы с зависимым поиском, когда скорости изменения варьируемых параметров являются функциями отклонения текущего значения оптимизируемой функции качества от экстремального значения.

По организации движения к экстремумупоисковые системы регулировки делят на системы с разнесенными пробными рабочими шагами и системы с совмещенными пробными и рабочими шагами. В первом случае при пробном шаге определяются направления изменения варьируемых параметров для обеспечения экстремума оптимизируемой функции качества, а при рабочем шаге проводится изменение варьируемых параметров. Во втором случае изменяются варьируемые параметры с одновременной оценкой влияния этих изменений на оптимизируемую функцию качества.

В зависимости от метода движения к экстремумупоисковые системы регулировки делят на системы регулировки с поиском экстремума по методам: градиента Гаусса—Зейделя, наискорейшего спуска, случайного поиска, сканирования и двухшагового.

При аналитической регулировкеизменение варьируемых параметров настраиваемой системы проводится на основе аналитического определения условий, обеспечивающих заданное значение функции качества без применения специальных поисковых сигналов.

В аналитических (беспоисковых) системах регулировки для получения информации о состоянии настраиваемой системы, как правило, используются стимулирующие сигналы, имитирующие реальные сигналы, поступающие в систему в процессе функционирования. В некоторых случаях используются специальные пробные сигналы. По виду использования дополнительной информации они делятся на системы, использующие информацию о входном воздействии, частотных и временных характеристиках, процессах на границах устойчивости и комбинированную с использованием сочетаний указанных выше видов информации.

39.2.3 Критерии оценки качества РНО – до 15 мин

Для того чтобы судить о качестве выполнения РНО, необходимо иметь критерий оценки качества, описание которого представляется некоторой функцией качества одного из рассмотренных видов.

Характеристикой качества РНО могут служить функции распределения погрешностей регулировки изделий или распределения их параметров с учетом установленного поля допуска. Поле рассеяния параметров изделий должно быть меньше или равно допустимому полю рассеяния: 3Δ_i≤ 3Δ_доп.

Выполнение этого условия можно осуществить двумя путями:

- отбором деталей (элементов, узлов) из общего поля допуска +3Δ, укладывающихся в допустимое поле допуска ±3 Δ_доп;

- организацией технологического процесса производства деталей (элементов, узлов), позволяющего выполнить условие 3 Δ_доп= 3 Δ_i.

Установлены некоторые закономерности формирования выходных параметров в зависимости от особенностей электрических схем. Только небольшую часть распределений выходных параметров можно считать нормальными. Реальные распределения выходных параметров отличаются между собой и от нормальных главным образом из-за асимметричности и островершинности. Эти качественные характеристики распределений, оцениваемые коэффициентами асимметрии и эксцесса, использованы в качестве критериев при анализе электрических схем и выполнении РНО с учетом получаемых распределений. На формирование распределений выходных параметров изделий существенное влияние оказывают особенности электрических схем и РНО.