Учебное пособие Санкт- петербург 2010 удк 778. 5 Нестерова Е. И, Кулаков А. К., Луговой Г. М., Якимович В. С

Вид материала

Учебное пособие

Содержание Технические характеристики профилометра- профилографа бюджетного класса 3.2.2. Программное обеспечение для измерительных микроскопов 3-х осевой измерительный микроскоп 3.2.4. Программное обеспечение металлографических микроскопов 3.2.5. Программное обеспечение дефектоскопов, толщиномеров 3.3. Виртуальные измерительные приборы LabVIEW, BridgeVIEW, LookOut 4.Программные продукты для решения квалиметрических задач 4.1. Программное обеспечение психофизических квалиметрических экспертиз 4.2. Программное обеспечение функциональных квалиметрических экспертиз 5. Программное обеспечение сертификации CALS (Continuous Acquisition and Life Cycle Support

Подобный материал:

• Учебное пособие Санкт-Петербург 2011 удк 621. 38. 049. 77(075) Поляков, 643.33kb.
• Учебное пособие санкт Петербург 2010 удк 001. 8 Ббк, 1217.72kb.
• Учебное пособие Санкт-Петербург 2009 удк 802., 485.15kb.
• Учебное пособие Санкт-Петербург 2005 удк 662. 61. 9: 621. 892: 663. 63 Ббк г214(я7), 546.15kb.
• Учебное пособие Санкт-Петербург 2007 удк алексеева С. Ф., Большаков В. И. Информационные, 1372.56kb.
• Учебное пособие Санкт-Петербург 2011 удк 1(075., 3433.28kb.
• Учебное пособие санкт-петербург 2005 удк 339. 9 (075. 80) Ббк, 703.64kb.
• Учебное пособие Санкт-Петербург 2000 удк 681, 344.56kb.
• Учебное пособие для студентов среднего профессионального образования специальности, 2287.59kb.
• Учебное пособие Санкт-Петербург 2004 удк рецензент: доцент кафедры экономики и управления, 1396.44kb.

Технические характеристики профилометра- профилографа бюджетного класса

измеряемые поверхности	плоские, цилиндрические и конические поверхности, сечение которых в плоскости измерения представляет прямую линию
вертикальное увеличение	от х200 до х100000, (выбирается оптимальное автоматически)
горизонтальное увеличение	х20 до х2000 (выбирается автоматически в зависимости от длины трассы измерения)
определяемые параметры:	Ra, Rz, Rmax, Sm, tp, Rк -параметры по спец.заказу
диапазон измерений по параметрам:
Ra, мкм	0,04...12,5
Rz, Rmax, мкм	0,16...50
Sm, мкм	8...250
tp, %	0,1...99,9
диаметр измеряемого отверстия / на глубине, мм	6...50 / 6...20
длина трассы сканирования, мм	0,25...7,5
формат вывода на печать	А4

3.2.2. Программное обеспечение для измерительных микроскопов

Функциональные возможности измерительных микроскопов БМИ, ММИ, УИМ, ДИП и других могут быть расширены, например, с помощью компьютерной программы "СКБ ИС Инструментальный Микроскоп" 11], которая предназначена для автоматизации измерений, расчетов и составления отчетов о геометрических параметрах объектов, установленных на измерительный стол инструментального микроскопа. Программа представляет собой программный комплекс, сопрягаемый с оптическими измерительными средствами.

Основные возможности программы:

• расчет параметров круглости, концентричности, диаметра, параллельности, радиуса, прямолинейности, допуска угла, перпендикулярности, линейного расстояния или позиции исследуемого объекта;
  

• измерение таких геометрических элементов, как точка, окружность и прямая;
  
• конструирование и преобразование типа средняя точка, средняя линия, прямая через точку параллельная прямой, прямая через точку перпендикулярная прямой, прямая по двум точкам, перенос окружности на заданное расстояние вдоль прямой, перенос точки на заданное расстояние вдоль прямой;
  
• создание удобных отчетов на основе полученных об объекте данных;
  
• экспорт созданных отчетов в различные переносимые форматы: pdf, html, rtf, xml, xls (Microsoft Excel), txt, csv, bmp, gif, jpeg, png, tiff и emf (Windows Metafile).
  

Программа обеспечивает полноценное автоматизирован-ное рабочее место оператора измерительного комплекса.

Примером новых решений в разработке программного обеспечения для измерительных микроскопов может быть 3-х осевой измерительный микроскоп Hawk 5000 [12], сочетающий возможности программного обеспечения с высоким качеством оптического изображения и прецизионным предметным столиком (рис. 7).

Hawk 5000 VED – это первый микроскоп для бесконтактных измерений, предоставляющий возможность выполнять как автоматизированные видео измерения, так и оптическое измерение в ручном режиме во время выполнения одного и того же измерительного процесса, позволяя оператору выполнять серию многочисленных видео измерений или с высокой точностью проводить единичные измерения важных параметров деталей.




Рис. 7. Измерительный микроскоп Hawk 5000


Система цифрового считывания данных Quadra-Chek (QC) и измерительное программное обеспечение являются основными системами для выполнения двух- и трехмерных измерений и контроля геометрических объектов.

Метрологическое программное обеспечение QC-5000 представляет собой главный интерфейс управления в семействе систем бесконтактного измерения Hawk , обеспечивает поддержку оператора на всех этапах процесса измерения, предоставляя возможность видеоопределения границ.

Центральным элементом программного обеспечения является окно визуального отображения деталей с традиционной панелью инструментов для определения параметров измерительных процессов. Для выполнения измерений устанавливается режим измерения, программа сама определяет тип измеряемого параметра. Поля итоговых значений можно настроить в соответствии с особыми требованиями к измерениям и для выполнения расчетов путем внедрения формул (например, автоматический расчет площади или длины окружности при каждом измерении окружности или выполнение расчетов на основе коэффициентов, полученных исходя из значений нескольких параметров).

Автоматизация измерений подразумевает:

- возможность создания программы для выполнения сложных или повторяющихся измерений, например, в одинаковом количестве точек в одной и той же последовательности ;

- возможность «запомнить» последовательность операций по измерению, величину допусков и функции создания отчетов для выполнения измерений;

- импорт файлов из программ по обработке деталей;

- сохранение графических результатов измерения деталей для обеспечения непрерывного процесса контроля и создания архива справочных данных;

- получение, архивирование и восстановление данных в разных формах: создание собственных электронных таблиц для упрощения выполнения сложных или нестандартных расчетов;

- обмен данными, создание баз данных.

3.2.3. Программное обеспечение для твердомеров

В качестве одного из наиболее типичных твердомеров с точки зрения функциональных возможностей программного обеспечения может быть рассмотрен SwissMax 600 - универсальный цифровой твepдомер для определения твepдости по шкалам Poквелла, Супер Poквелла, Бpинeлля, Bиккeрса и Кнупа (рис.8) [13].




Рис. 8. Универсальный цифровой твepдомер SwissMax 600


Обобщенный перечень функциональных возможностей включает:

 автoмaтическое измерение отпeчатков;

 разрешающую способность оптической системы 0,1 мкм в режиме автоматических измерений ;

 полностью автоматизированный процесс тестирования;

 программное обеспечение GSM специально разработанное для твepдомеров с автоматической системой анализа отпeчатков;

 статистическую обработку результатов, построение гистограмм ;

 автоматическую корректировку при измерениях на выпуклых и вогнутых поверхностях;

 сохранение изображений oтпeчатков;

• возможность экспорта данных в формате ACCESS и вывода данных на печать;
  

 сохранение калибровок и настроек пользователя;

 возможность измерения твepдости по нестандартным методикам с параметрами, задаваемыми пользователем;

 автоматическую систему диагностики ошибок и неисправностей.

Примером cпециализированного программного обеспечения для измерения твepдости, совместимого с различными типами цифровых твepдомеров, может быть KB HARDWIN.  Методы тестирования:  по Poквеллу ГОСТ 9013-59 (DIN EN ISO 6508), по Bиккepсу ГОСТ 299-75 (DIN EN ISO 6507), по Бpинeллю ГОСТ 9012-59(l DIN EN ISO 6506), по Кнупу ISO 4545 и DIN ISO 4516. Обеспечивается автоматический расчет чисел твepдости, статистическая обработка и протоколирование результатов, автоматический учет кривизны поверхности объектов контроля, вывод результатов в виде таблиц или графиков.


3.2.4. Программное обеспечение металлографических микроскопов

Вопрос о возможности проведения точного анализа изображений, получаемых при помощи микроскопа, всегда стоял достаточно остро и существуют различные методики проведения такого анализа с различной степенью точности.

Как только появилась техническая возможность совмещения микроскопа, цифровой камеры и персонального компьютера, на рынке стало появляться программное обеспечение, позволяющее не только визуально оценивать получаемое изображение, но и осуществлять операции по его обработке и проводить его количественный анализ. Одним из типичных представителей такого программного обеспечения является программный продукт Altami Studio [14].

Универсальность программы заключается в возможности работы с любыми типами камер, с различными типами оптики, установленной на микроскопах. Для каждого микроскопа при этом можно произвести калибровку изображения с помощью специальных программных инструментов. Изменение масштаба изображения осуществляется при помощи объект–микрометра, в базе Altami Studio могут содержаться все полученные изображения с результатами измерений, которые можно извлекать в любой момент и подвергать дальнейшему редактированию. Интерфейс программы снабжен двухкоординатной линейкой (рис.9), с помощью которой можно производить оперативную оценку линейных размеров объектов. Программа позволяет производить измерения в условиях статики и динамики, при этом изображение поступает с видеокамеры, подключенной к микроскопу.

Программа может работать на системных платформах Windows, Linux и Mac OS, что обязательно следует учитывать при установке драйверов для цифровых камер. Кроме возможности проводить линейную оценку объектов, в программе предусмотрены возможности для количественных измерений, градиентного и качественного анализа изображений, поступающих с микроскопа.




Рис. 9. Поле зрения цифрового металлографического микроскопа

3.2.5. Программное обеспечение дефектоскопов, толщиномеров

Программное обеспечение DLogger, UdPar, UdOscill, Scale [15] дает возможность обрабатывать результаты измерений, полученные такими приборами, как дефектоскопы, толщиномеры покрытий, предоставляет возможность статистической обработки и анализа результатов, сохранения их на персональном компьютере и оформления отчетов и протоколов контроля (рис.10).

Возможности программного обеспечения:

• чтение результатов; сохранение результатов в файле; просмотр ранее сохраненных результатов; поддержка файловой системы памяти результатов;
  
• возможность давать комментарии как ко всем результатам, так и к каждому файлу отдельно;
  
• расчет статистических данных отдельно по каждому типу результата;
  
• печать протокола измерений;
  
• возможность переноса результатов с использованием в любую программу Windows.
  

Программа предназначена для воспроизведения результатов неразрушающего ультразвукового контроля при использовании современных методов цифровой обработки сигналов. В реальном времени, на дисплей выводятся результаты работы дефектоскопа в любой форме представления (рис. 10).

Поддерживает работу с приборами: дефектоскопами УД2В-П45; УД2В-П40; УД2В-П46, УД2В-П46.LD; с низкочастотными дефектоскопами УД2Н-П, УД2Н-ПМБ.





Рис.10. Вид диалогового окна при работе с программным обеспечением дефектоскопов

3.3. Виртуальные измерительные приборы

Использование персональных компьютеров и современного математического и программного обеспечения способствовало широкому распространению компьютерно – измерительных систем, называемых виртуальными информационно- измерительными системами, виртуальными приборами (Virtual Instruments). Такие системы могут выполнять все функции специализированного измерительного оборудования, сохраняя такие достоинства компьютера, как гибкость и перенастраиваемость интерфейса. Эти системы объединили измерительную, информационную и компьютерную технику.

Виртуальный прибор создается на базе компьютера, включает аппаратные средства ввода-вывода сигналов и специализированное программное обеспечение, определяющее конфигурацию и функционирование системы. Программная часть виртуального прибора может создать на дисплее виртуальную панель управления реального измерительного прибора (вольтметра, осциллографа, анализатора спектра, генератора и пр.), которая становится панелью управления виртуального прибора, при этом виртуальный прибор выполняет функции реального прибора. Виртуальный прибор может содержать только те индикаторы и органы управления, которые необходимы для данной задачи. Виртуальная модель может быть многократно перестроена в процессе работы. Виртуальные кнопки, ручки, переключатели отличаются от реальных тем, что изменение их положения осуществляется с помощью «мыши» или клавиатуры.

Виртуальные приборы могут иметь последовательную или параллельную структуру (архитектуру). При последовательной структуре блоки системы, преобразующие сигналы, работают в последовательном режиме. При параллельной структуре прибор состоит из параллельных каналов измерения, каждый из которых имеет отдельные блоки преобразования сигналов, при этом только процессор компьютера работает в режиме мультиплексирования.

Наиболее известными виртуальными приборами являются системы LabVIEW, BridgeVIEW, LookOut. Кроме того, можно пользоваться библиотеками виртуальных приборов. Однако необходимо иметь в виду, что в данном случае виртуальным прибором называется соответствующая программа, а измерительный сигнал формируется на выходе чувствительного элемента, учитывающего физический принцип измеряемого параметра.

Среди преимуществ виртуальных измерительных приборов следует назвать такие, как возможность использования разнообразных прикладных компьютерных программ, обеспечивающих решение различных метрологических задач (обработку и анализ сигналов, получение результатов измерений от различных датчиков, управление объектами и процессами); возможность передачи полученных результатов по локальным и глобальным компьютерным сетям; возможности совершенствования графического интерфейса пользователя для обеспечения эффективного взаимодействия с системой; возможность использования различных устройств для регистрации результатов измерений.


4.Программные продукты для решения квалиметрических задач


Использование экспертных методов без применения информационных технологий в настоящее время нецелесообразно и неэффективно. Квалиметрические процедуры предполагают применение широкого спектра различных программных продуктов [16].


4.1. Программное обеспечение психофизических квалиметрических экспертиз


При проведении психофизических квалиметрических экспертиз программное обеспечение включает программные средства модулирования физических параметров изображения и звука, средства для обработки и визуализации результатов оценивания (рис. 11,12).





Рис.11. Программные средства в психофизической квалиметрии




Рис.12. Использование среды Photoshop для модулирования параметров изображения


4.2. Программное обеспечение функциональных квалиметрических экспертиз

Широкое использование методов функциональной квалиметрии связано с разработкой разнообразных программных продуктов, основанных на элементах Soft computing – «мягких вычислений» (рис.13).


Рис.13 . Наиболее распространенные программные продукты, используемые в функциональной квалиметрии


Такой известный метод функциональной квалиметрии, как метод анализа иерархий (Т.Саати) [17] имеет многочисленные программные реализации. Метод основан на использовании матриц парных сравнений, содержащих кратные предпочтения (превосходство) в k раз, при расчете приоритета оцениваемых объектов, при вычислении весовых коэффициентов и т.п. Одной из универсальных компьютерных программ может быть система вычисления приоритетов, предложенная в работе [17] , эта программа разработана для расчета матриц парных сравнений.

Система реализована в виде библиотеки «системы выбора и ранжирования» СВИРЬ-Р, с помощью которой задаются перечень сопоставляемых объектов, размерность и тип матрицы. Тип матрицы парных сравнений (кратности предпочтений, частот предпочтений) может задаваться в системе или вводиться извне.

Матрицы парных сравнений заполняются экспертами через клавиатуру либо из табличного процессора Excel, содержащего известные предпочтения – экспертные или объективные. Матрица может формироваться автоматически на основе вектора приоритетов, заданного в интервальной шкале. Такая матрица имеет стопроцентную согласованность и в случае количественных предпочтений называется сверх-транзитивной. Пример задания вектора приоритетов (в процентах) для четырех признаков приведен на рис.14. В правой части вкладки «Задание» выбираются тип матрицы парных сравнений, максимальная кратность предпочтения (по умолчанию -10), а также способ автоматического формирования матрицы.

Сформированная матрица парных сравнений, фиксируется на вкладке «Предпочтения» (рис.15).Ручное задание и редактирование предпочтений осуществляются в правой стороне вкладки. В верхней ее части фиксируются названия оцениваемых объектов.

Каждому типу матрицы соответствуют три ряда окошек ввода. При вводе предпочтения в выбранное окошко его значение пересчитывается в окошках других типов матриц.

За исключением итоговой матрицы «Выигрыши/ Потери», остальные типы матриц симметричны относительно главной диагонали. Это позволяет заполнять клетки только одной треугольной подматрицы, противоположные значения вычисляются.

При формировании матриц парных сравнений большой размерности для упрощения работы экспертов программа формирует подсказки экспертам и автоматически вычисляет предпочтения. Для реализации такой функциональной возможности дополнительная информация основывается на соблюдении условия «неухудшения» согласованности предпочтений, присущих исходной матрице, например, условия порядковой согласованности матрицы парных сравнений. Для матриц с количественными предпочтениями необходимо определить способ нахождения количественных оценок предпочтений. Он основан на нахождении таких чисел в пустых клетках матрицы, которые доставляют максимум функции согласованности. Анализ свойств матриц парных сравнений выполняется на вкладке «Результат» (рис.16,17).




Рис. 14. Вид вкладки «Задание» системы вычисления приоритетов




Рис. 15. Вид вкладки «Предпочтение» системы вычисления приоритетов



Рис. 16. Вид вкладки «Результат» системы вычисления приоритетов




Рис. 17. Графическое представление полученных результатов

Для матрицы кратности предпочтений вычисляется коэффициент количественной согласованности по формуле, предложенной Т. Саати.

В правой части вкладки «Результат» задаются параметры вычисления приоритетов, представленные в абсолютной и порядковой шкалах.

Система вычисления приоритетов также может использоваться для многокритериальной оптимизации по методу Саати. При этом матрицы парных сравнений формируются как экспертами, так и автоматически, по значениям признаков из таблицы системы СВИРЬ-Р. Многокритериальная оценка приоритета сущностей вычисляется перемножением матрицы приоритетов по каждому из критериев на вектор важности этих критериев. Он задается из системы СВИРЬ-Р либо вычисляется на основе экспертных предпочтений в системе вычисления приоритетов.

Результаты однокритериальной и многокритериальной оптимизации возвращаются в таблицы «Решение» системы СВИРЬ-Р. Матрицы парных сравнений с оценками их согласованности и выраженности предпочтений экспортируются в табличный процессор MS Excel для документирования и последующей обработки.


5. Программное обеспечение сертификации


Как и в любой другой области, в сертификации, внедрение информационных технологий, в первую очередь, связано с необходимостью разработки баз данных по обширному накопленному материалу, его систематизации (рис.18).

Также важным направлением применения программных средств при сертификации киновидеотехники является обработка результатов сертификационных испытаний, которые в отличие от результатов традиционных контрольно- диагностических процедур имеют свои особенности [18]:

- в связи с тем, что сертификационные испытания проводятся, в основном, для импортной техники, невозможно контролировать параметры технологических процессов производства;

- отсутствие детальной нормативно- технической документации на отдельные элементы, блоки, иногда – на изделие в целом;

- несоответствие терминологии, положений, методов контроля и оценки киновидеотехники и ее элементов в отечественных и зарубежных стандартах (отсутствие гармонизации).

Вышеизложенные особенности приводят к необходимости разработки оригинальных расчетно- аналитических методик обработки результатов сертификационных испытаний.




Рис. 18. Основные направления использования программных продуктов при сертификации


Широкое использование информационных технологий для такого вида сертификации, как сертификация систем качества предприятий и организаций связано с совершенствованием методов имитационного моделирования процессов, с разработкой программных средств, основанных на элементах теории случайных процессов (рис. 19).

Для разработки и формирования сети процессов, составляющих систему качества, используются такие программные средства, как CALS (Continuous Acquisition and Life Cycle Support) - технологии. Элементом CALS – технологий, формализованным в нормативных документах, является методология структурного системного анализа и проектирования (Structured Analysis and Design Technique, SADT), отличающаяся универсальностью. Наиболее доступным на сегодняшний день SADT-средством является Design/IDEF, в частности, методология функционального моделирования (Integration Definition for Function Modeling, IDEF), являющаяся графической интерпретацией процессного подхода. Для разработки и управления бизнес- процессами систем качества может быть использована методология BPM и программный инструмент Business Process Management System (BPMS), предоставляющий необходимые визуальные средства для разработки схем бизнес-процессов. Визуальный редактор бизнес-процессов, являющийся компонентом BPMS, такой же, как и в IDEF -диаграммах.