Файл: Регулирование качества продукции средствами активного контроля..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 157

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

В данной главе рассмотрим варианты схемных решений уст­ ройств, реализующих оптимальные алгоритмы подналадки и позво­ ляющих компенсировать погрешности, вызванные тепловыми и си­

ловыми

деформациями технологического

оборудования, а также

при необходимости износ инструмента.

 

На

рис. 204 приведена блок-схема устройства для подналадки

технологического процесса шлифования

на круглошлифовальном

станке

с применением прибора активного

контроля, управляющего

циклом обработки станка [61]. Состояние блок-схемы соответству­ ет моменту начала обработки п-то изделия. Обработанное (п — 1)-ое

изделие

измеряется датчиком размеров

изделий,

вынесенным из

зоны обработки, и сигнал о

размере (п—1)-го

изделия Хп-\ по­

ступает

на вход блока

сравнения. В этом блоке

величина Х п - і

 

п-ов

изделие

 

 

 

 

 

 

 

 

Прибор

• Un

Исполни­

 

 

 

 

 

октибно

тельный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

го

конт­

 

механизм

 

 

 

 

 

роля

 

 

 

 

 

{п-^-ое

изделие

 

 

Блок

 

 

Блок

 

 

Датчик

 

Хп-1

формирования

 

 

розмероб

 

сравне­

 

поОналаВочнш

 

 

изделий

 

ния

 

 

импульса

Уроіень

сраЪнения

Рис. 204. Блок-схема устройства для подналадки технологического процесса

сравнивается с заданным уровнем, определяемым источником опор­ ного напряжения. В качестве заданного уровня может быть выбран

требуемый номинал

изделия,

например,

середина поля допуска.

На выходе блока

сравнения образуется

величина хп

пропорцио­

нальная отклонению

размера

(п—1)-го

обработанного изделия от

заданного уровня.

 

 

 

 

Величина хп

поступает в блок формирования

оптимального

подналадочного импульса «„. Подналадочный импульс в этом бло­ ке формируется на каждом такте процесса, исходя из условия обес­

печения

минимума

рассеивания

размеров изделий

от

заданного

уровня.

 

 

 

 

 

Если

случайная

функциональная составляющая

возмущения

{цп} обладает свойствами марковского процесса первого

порядка,

то в соответствии с результатами

§ 18 оптимальный подналадочный

импульс формируется следующим

способом:

 

 

 

 

ип = аип

+ & £ „ _ і .

 

(534)

429


Весовые коэффициенты а и Ъ в этой формуле определяются на основании имеющихся априорных данных о статистических харак­ теристиках технологического процесса. В зависимости от типа про­ цесса коэффициенты а и Ь определяются в соответствии с выраже­ ниями (232) и (233), если стационарный марковский процесс с экспоненциальной корреляционной функцией. Если же {р-п} про­ цесс с независимыми приращениями, то коэффициенты а и Ь опре­ деляются в соответствии с выражениями (232) и (233).

С выхода блока формирования подналадочный импульс ип по­ ступает на исполнительный механизм, осуществляющего подналад­ ку прибора активного контроля. Выходная величина исполнитель-

Un

—о

1 — Ѵ е Г

 

 

 

 

 

Рис. 205. Функциональная схема бло­

 

 

 

 

 

ка формирования

оптимального

им­

 

 

 

 

 

 

 

пульса

(случайная

 

функциональная

 

 

Un-i

 

ЯП2

 

 

составляющая

{ Ц п } образует

марков­

 

 

 

 

 

 

ский

процесс первого

порядка)

ного механизма

Un

соответствует уровню

настройки

прибора

ак­

тивного контроля в следующем

n-ом такте

технологического

про­

цесса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уровень настройки на выходе исполнительного механизма

будет

равен

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

un = S щ-

 

 

 

 

 

 

 

 

Частота

подналадки прибора

активного

контроля

 

зависит

от

требований к технологическому процессу по точности. В частности,

подналадка

может

осуществляться

на каждом

такте

технологиче­

ского процесса.

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На рис. 205 представлена структурная схема блока

формирова­

ния

подналадочного импульса.

В состав блока входят две ячейки

«памяти» Я

Я

І

и ЯП2, ключи Кі и Кг и делители напряжения,

форми­

рующие весовые коэффициенты а и Ь.

 

 

 

 

 

 

 

 

На вход первой ячейки ЯПі через делитель b и в ключ К\ посту­

пает величина хп-і-

Одновременно с этим с выхода ячейки

#

Я

2 через

делитель а и ключ Кі

на вход # # і поступает сигнал

ип -і- При сра­

батывании

ключа

Кі

величины

хп

и ип

суммируются и запо­

минаются с постоянными весовыми коэффициентами а и Ь, значе­

ния

которых

устанавливаются

в

соответствующих

 

делителях

напряжения в зависимости от статистических

характеристик под-

налаживаемого

процесса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

430


На выходе # Я 4 при этом образуется подналадочный импульс ип. Как правило, трент является линейной функцией с интенсивностью износа т. В этом случае на вход ЯП^ через ключ Кі с соответствую­

щим весовым коэффициентом

с необходимо

подать

опорное

на­

пряжение, пропорциональное

интенсивности

износа

инструмента.

На рис. 206 приведен вариант принципиальной

электрической

схемы, построенной

в соответствии с блок-схемой,

изображенной

на рис. 205.

ЯП^ И ЯП2 на рис. 206 выполнены в виде

 

Ячейки «памяти»

ана­

логовых запоминающих ячеек

соответственно

АЗЯі и АЗЯ2 (на

ри-

Г •

Рис. 206. Вариант принципиальной электрической схемы блока формиро­ вания оптимального подналадочного импульса

сунке собственно аналоговые запоминающие ячейки

АЗЯі и

АЗЯі

показаны пунктиром). Работа этих ячеек описана в § 50.

 

На рис. 206 положения

контактов реле Р\ РІ

соответствуют

режиму хранения. В момент подачи на вход схемы

величины xn-t

подается синхроимпульс СИи

При этом срабатывают

реле Рі и Р2

и происходит

перебрасывание контактов ІРі и и

соответствую­

щих реле Pu

а также контактов 2 и 2, соответствующих

реле

Р2, и АЗЯ\ переводится в режим запоминания входного напряжения. В этом режиме на вход АЗЯі поступают величины, пропорцио­ нальные хп и ы„_і с соответствующими весовыми коэффициента­

ми. Реализация весовых коэффициентов а и ft осуществляется

уста­

новкой

соответствующих значений

сопротивлений Ri

и R2

по

отно­

шению

к величине сопротивления

R3 в зависимости

от

известных

статистических характеристик процесса:


На выходе АЗЯІ

В данный момент времени образуется величина

оптимального подналадочного импульса ип,

которая подается на

вход исполнительного механизма После отработки

исполнительным

механизмом

величины ип в схему

подается

синхроимпульс СИ2.

При этом происходит запоминание величины ип в

АЗЯг-

Схема

готова

к формированию

следующего

подналадочного

импульса Н

п + і .

 

 

 

 

При компенсации трента в схеме весовой коэффициент m опре­ деляется соотношением сопротивлений Rz и Rw'-

R,

m = —. Rw

Для обеспечения малой погрешности за счет сеточных токов при длительном хранении напряжений в схему периодически подаются тактовые импульсы ТИ от генератора такта. При этом срабатывают реле РІ и Р3 и в схеме происходит компенсация погрешности, вы­ званной сеточным током. Частота следования тактовых импульсов может быть определена в соответствии с методикой расчета схемы, приведенной в § 50.

Рассмотрим

теперь случай, когда

случайная функциональная

составляющая

п}

имеет корреляционную функцию

(т) вида

 

 

К(4) = о2е-а

I т 1

cos

<«-.

 

В соответствии

с результатами

§

18

оптимальный

подналадоч-

ный импульс вычисляется в этом случае в соответствии с рекуррент­ ной формулой (240) :

un = аип-\

4- Ьхп4-

cun_2 4

dxn-2.

(535)

(я — 1,2,

')

 

 

 

На рис. 207 приведена

структурная

схема

блока

формирования

оптимального подналадочного импульса в соответствии с выраже­ нием (535). В отличие от схемы на рис. 205 в данном случае необ­ ходимо запоминать информацию о двух предыдущих тактах про­

цесса. На вход блока в конце

(п— 1)-го такта поступает величина

отклонения размера (п—1)-го

изделия

от заданного уровня

хп-і-

В схеме предусмотрены

четыре ячейки

«памяти» ЯПИ

ЯП2,

ЯП3

и # Я 4 . В ячейках ЯП у и ЯП2

хранится

информация об

(п—1

)-ом

такте процесса, а в ЯП3

и # Я 4 — информация об (п — 2)-ом

такте.

При замыкании ключа Кі все компоненты выражения (535)

с соот­

ветствующими значениями весовых коэффициентов а, Ь, с и d по­

ступают на вход ЯПІ.

Значение весовых коэффициентов устанавли­

вается в зависимости

от известных статистических характеристик

технологического

процесса.

На выходе # Л 4

образуется величина оптимального подналадоч­

ного импульса un,

которая поступает затем на исполнительный ме­

ханизм системы подналадки.

432


После отработки подналадочного импульса

ип

происходит

раз­

мыкание ключа КІ и замыкание

ключей Кг и КІ.

При этом в

ЯП3

и #/74 происходит запоминание величин х„_2 и u n _ t .

Затем ключи

Кз и КІ размыкаются и происходит замыкание

ключа Кг- При

этом

в ЯП2 запоминается величина ип.

Схема подготовлена

к

формиро­

ванию подналадочного импульса в следующем такте процесса.

 

Если гармоническая составляющая в корреляционной

функции

Ку. (т) близка к нулю (со » 0), то и весовые

коэффициенты

с и d

также близки к нулю. В этом случае структурная

схема блока

фор-

Рис. 207. Функциональная схема блока формирования опти­ мального подналадочного импульса (случайная функциональ­ ная составляющая {р.п } образует марковский процесс второго порядка)

мирования подналадочного импульса аналогична схеме, приведен­

ной

на

рис. 205.

 

 

 

 

 

 

При реализации оптимальных алгоритмов контроля и управле­

ния

предполагалось,

что статистические характеристики

известны

и неизменны в течение всего

хода

технологического

процесса.

Однако

параметры

технологического

процесса под

воздействием

различных факторов

могут изменяться.

 

 

 

Причиной таких изменений

может

быть изменение

температур­

ных условий, изменение материала заготовок изделий и режущего инструмента и т. п. Поэтому для оптимального ведения технологи­ ческого процесса требуется непрерывное или периодическое «обнов­ ление» априорной информации, т. е. возникает необходимость в пе­ риодическом или непрерывном определении статистических характе­ ристик процесса. Ниже рассматриваются возможные пути реализа­ ции этого требования.

На рис. 208 приведена блок-схема системы подналадки техноло­ гического процесса, в которой одновременно с процессом управле­ ния происходит определение статистических характеристик про-

433