Качество продукции (включая новизну, технический уровень, отсутствие дефектов при выполнении, надежность в эксплуатации) есть одним из важнейших средств конкурентной борьбы, завоевание и удержание позиций на рынке. Поэтому фирмы уделяют особое внимание обеспечению высокого качества продукции, устанавливая контроль на всех стадиях производственного процесса, начиная с контроля качества используемых сырья и материалов и заканчивая определением соответствия выпущенного продукта техническим характеристикам и параметрам не только в походке его испытаний, но и в эксплуатации, а для сложных видов оборудования - с предоставлением определенного гарантийного срока после установки оборудования на предприятии заказчика. Поэтому управление качеством продукции стало основной частью производственного процесса и направлен не столько на выявление дефектов или брака в готовой продукции, сколько на проверку качества изделия в процессе его изготовления.
В наше время для экономического и социального развития страны необходимо кардинальное ускорение научно-технического прогресса на основе широкого внедрения новой техники и технологии, комплексной автоматизации и автоматизации производства и технологических процессов, повышение производительности работы, повышение технического уровня и качества продукции. На современном этапе развития общества решение поставленных задач невозможно без внедрения микропроцессорной техники во всех областях народного хозяйства страны. Применение микропроцессорной техники обеспечивает важный рост производительности работы, улучшение технического уровня и качества продукции, экономию сырья и материалов.
Использование микроэлектронных средств в изделиях производственного и культурно-бытового назначения не только приводит к повышению технико-экономических показателей изделий (стоимости, надежности, потребляемой мощности, габаритных размеров) и разрешает многократно уменьшить сроки разработки и отодвинуть сроки "морального старения" изделий, но и предоставляет им принципиально новые потребительские качества (расширенные функциональные возможности, модификация, адаптивность и т.д.).
За последние годы в микроэлектронике быстрое развитие получило направление, связанное с выпуском микроконтроллеров, которые предназначенные для "интеллектуализации" оборудования разнообразного назначения. Использование микроконтроллеров в системах управления обеспечивает достижение исключительно высоких показателей эффективности. Особой популярностью пользуются 16-разрядные микроконтроллеры MCS-96 фирмы Intel, что нашли применения в промышленности, автомобилестроении, медицине и в бытовой технике разнообразнейший назначения. Их архитектура оптимизирована для систем управления событиями в реальном масштабе времени. Так, например, семейство MCS-96 обеспечивает аналого-цифровое преобразование, широтно-импульсную модуляцию и быстродействующий введение-вывод информации.
Цель данной работы именно в том, чтобы спроектировать автоматизированную систему, которая осуществляет сбор, обработку и сохранение информации с однокоординатного измерительного прибора ОИП-4, что используется для автоматизированной обработки информации в структурно-фазовом анализе образцов металла, которые выплавляются в доменной печи.
1 Характеристики объекта, как элемента автоматизации
Прибор измерительный однокоординатный ОИП-4 предназначен для измерения линейных размеров разнообразных изделий в прямоугольных и полярных координатах.
Прибор выполнен на базе универсального измерительного микроскопа. При работе на приборе не нужно предыдущей установки образцов микро шлейфов деталей с привязкой к координатным осям. Начало отсчета может быть выбран в любой точке измерительного диапазона. Прибор разрешает измерять всяческие линейные размеры изображений поверхностных образцов металлов.
В основу процесса измерения деталей прибором ОИП-4 положенный координатный метод, который состоит в определении координат точек, которые принадлежат контролируемым элементам объекта измерения, с помощью оптического визирного метода.
Изображение изделия, что измеряется, наблюдается на экране проекционной насадки или в поле зрения бинокулярной насадки. Объединение изображения изделия с изображением штриховых линий сетки визирной системы осуществляется перемещением кареток по координатам Х и У.и защитные стекла 12 в плоскость стеклянной пластины 13 с штриховыми линиями, которые с помощью маховика может возвращаться на 360 .
Конденсир 14, проекционный объектив 15, призма 16 и зеркало 17 проектируют изображения образца 13 на экран 18.
Измерительный микроскоп состоит из основания, кареток продольного и поперечного перемещения, вызывающей системы, колонки и осветительного устройства.
Основа представляет собою цельный корпус, несет на себе каретку 64 продольного перемещения, на которой устанавливаются образец, который измеряется и каретку поперечного перемещения. Направляющие и представляют собой твердо закаленные треугольники, по которым перемещаются точные шарикоподшипники кареток.
Каретка 64 продольного перемещения (координаты Х) имеет цилиндрическое направляющая ложе, в которое установленные центровые бабки 68. Каретка 65 поперечного перемещения (координаты В) несет на себе колонку 69 и центральное осветительное устройство. Для закрепления кареток в необходимом положении служат тормозные ручки 70, 71. При отжатых ручках каретки можно легко передвигать вдоль направляющих. Точная подача продольного и поперечного перемещения происходит по помощи микрометрических винтов 72, 73 при закрепленных тормозных ручках.
Визирная система состоит из визирного микроскопа, двух сменных насадок 82 (рис. 2) и проекционной насадки (мал 4) с экраном, которые крепятся в кронштейне 84 (мал 3) винтом 85. Перемещение визирной системы при точном фокусировании отсчитывается по шкале микрометрического винта 87.
Угломерная головка 89 со стеклянной пластиной установленная в верхней части тубуса визирной системы. Штриховые линии стеклянной пластины заметные в поле зрения визирной системы. По перекрестку штриховых линий осуществляется наводка на образец металла. Пластину можно возвращать в границах от 0 до 360 маховиком 90. Вместе с пластиной с штриховыми линиями оборачивается градусный лимб, ось обращения которого совпадает с осью обращения пластины. Изображение штрихов лимба наблюдается на отсчетном экране 91 (рис. 2) одновременно с изображением минутной шкалы.
Питание прибора осуществляется от сети переменного тока напряжением (220 +/- 22) В. Потребительская мощность - 1 кВт.
Электропитание прибора осуществляется вилкой кабеля питание с контактом, который заземляет.
Границы измерения длин, мм:
в продольном направлении по координате Х от 0 до 200
в поперечном направлении по координате В от 0 до 100
Границы измерения углов от 0 до 360
Дискретность отсчета, мкм 0,5
Цена распределения:
линейной шкалы стола СТ-23, гг 1
лимба угломерной головки 1
минутной шкалы угломерной головки 1'
Расстояние между центрами центровых бабок, гг 700
Наибольшая масса что измеряется изделия, кг:
на плоском столе 20
в центре 15
Границы основной допустимой погрешности при измерении линейных размеров проекционным методом при температуре (+20 +/- 2) С, гг +/-(0,01 + L/100), где L - номинальная длина в миллиметрах.
Для повышения точности измерения параметров объекта необходимо наличие автоматизированных устройств контроля и измерения размеров обработанных деталей. Применение таких устройств сокращает время обработки данных об объекте, продолжительные простой станков в процессе контроля первой обработанной детали, если перед запуском всей партии необходимо получить результаты измерений ответственных размеров деталей и убедится в правильности составленной программы. Так, простой станков для проведения контроля первой детали доходят приблизительно до 16 часов. Для решения этой проблемы необходимая автоматизация процесса измерения и контроля размеров детали, при этом операция контроля займет лишь несколько минут.
Для измерения плоских изделий проекционным методом происходит сначала грубое фокусирование на изделие к получению приблизительно четкого изображения контура. Дале повышение резкости достигается обращением микрометрического винта. Оператору необходимо точно отрегулировать положения кареток продольного и поперечного перемещения для наведения на точку измерения. На экране микроскопа на объект измерения визуально приводятся штрихи лимба, по которым оператор и определяет координату точки измерения. Полученные данные о координате точки измерения оператор записывает в расчетный лист, дальше за данными о координатах точек измерения объекта осуществляется расчет линейных и угловых размеров деталей. Таким образом высокая точность измерения может быть снижена в результате расчета размеров объекта. Часто нужно точность расчета, который превышает возможности ручной обработки полученных данных. Применение автоматизированного расчета размеров разрешит максимально повысить точность измерений, сократить продолжительность производственного цикла изготовления готовой детали, повысить эффективность производства.