Основная особенность метода состоит в том, что он обеспечивает наиболее полное соответствие передаваемого изображения оригиналу.
Впервые ее осуществил итальянский физик Дж. Казелли в 1855
году.
Свет, отраженный от изображения,
преобразуется в электрические сигналы, которые передаются по проводам или по радио на даленный приемник, где восстанавливаются на бумаге или пленке в виде копии оригинала. Факсимильная связь используется службами для рассылки новостей и фотоснимков газетам и телецентрам, государственными службами, банками,
авиакомпаниями и железными дорогами - для передачи содержания документов, а также многими другими предприятиями и организациями как вспомогательное средство при обработке данных, сборе и регистрации информации.
Последовательность работы факсимильной системы следующая: оптическое сканирование, кодирование сигналов,
модуляция, передача сигналов, демодуляция, декодирование и изготовление копий.
Рассмотрим каждую стадию подробнее.
1. Сканирование.
Сканирование в факсимильных системах выполняется аналогично тому, как это делается в телевидении. Оригинал, например фотоснимок, освещают и систематически последовательно считывают малыми соседними частками, которые называются пикселями (picture element - элемент изображения). Свет, отраженный от каждого пикселя, преобразуется в электрический ток каким-либо электронным стройством - фотоэлементом,
фотодиодом либо прибором с зарядовой связью (ПЗС). Одно такое стройство можно использовать для последовательного считывания по одному пикселю друг за другом, перемещаясь вдоль строки, строка за строкой, сверху вниз до тех пор, пока все изображение не будет преобразовано в электрические импульсы. Так осуществляется линейное сканирование. Возможно также выполнять сканирование целой строки сразу,
используя для этого группу расположенных в строку воспринимающих приборов;
такое сканирование называется матричным. При многоточечном сканировании вертикальный ряд фотодиодов движется поперек изображения, сканируя колонки пикселов одну за другой. Каждый фотоприбор в процессе сканирования дает набор токовых импульсов. Однако передача токовых импульсов на даленный приемник производится последовательно по одной линии. Чтобы обеспечить получение в репродуцируемом изображении мелких деталей, надо использовать пиксели очень малого размера. Согласно стандарту Международного консультативного комитета по телеграфии и телефонии (МККТТ), каждый пиксель должен иметь форму прямоугольника размером 0,12-0,13
мм. По этому стандарту копия, изготовляемая с оригинала размером 20-28 см,
содержит 3,6 млн. пиксель (для сравнения кажем, что телевизионное изображение содержит около 200 тыс. пиксель).
Пиксели, используемые в факсимильных системах связи высокого разрешения, имеют размер впятеро меньший, чем рекомендует стандарт МККТТ, тогда как в системах низкого разрешения эти размеры могут быть вдвое больше стандартных. Независимо от того, как освещается сканируемое изображение
(последовательно, как это делается при линейном сканировании, или сравнительно большими площадями), фотоприбор, воспринимающий свет, отраженный от изображения через апертуру объектива, ограничивается в каждый данный момент всего одним пикселем.
В используемой для факсимильной связи системе сканирования,
изобретенной Ф. Бейкуэллом в 1848 году, оригинал наворачивают на барабан. Остро сфокусированное световое пятно направляется на оригинал, и свет, отраженный от данного элемента изображения, воспринимается фотодиодом. Источник света,
установленный на каретке, перемещается параллельно оси барабана, так что световое пятно описывает линию поперек оригинала, освещая поочередно каждый пиксель. Барабан поворачивается, и по мере вращения барабана сканируется вся поверхность оригинала. По меньшей мере, один раз за оборот барабана сигнал,
передаваемый на синтезирующее факсимильное стройство, контролирует синхронизацию последнего со сканером. При сканировании с барабана возможно освещение оригинала широким лучом и считывание фотоприбором с объективом.
Оригинал не всегда бывает добно наворачивать на барабан. Плоский оригинал сканируют световым пятном, перемещаемым поперек оригинала подвижным зеркалом.
Сканирование с помощью зеркала можно также использовать при работе с оригиналом, навернутым на барабан, или с оригиналом, вытягиваемым с ролика.
Излучение лазера позволяет получить очень тонкий пучок, сканирующий оригинал в поперечном направлении строка за строкой, в то время как оригинал протягивается в продольном направлении. В одной из схем для перемещения луча поперек оригинала используется качающееся зеркало. В другой схеме сканирования применяется вращающееся многогранное зеркало с 18 плоскими зеркальными поверхностями, каждая из которых может сканировать ряд пикселов. Быстрое вращение зеркала в сочетании с соответствующим перемещением по вертикали позволяет получить высокую скорость сканирования. Электронное сканирование плоского оригинала можно также выполнять с помощью линейной матрицы фотодиодов или приборов с зарядовой связью. Когда надо получить скорости сканирования более 6 строк в секунду, предпочтительнее использовать лазер в сочетании с многогранными зеркалами и матрицами фотоприборов.
2. Кодирование сигнала.
В первых системах факсимильной связи импульсы тока (или аналоговые сигналы), получаемые в результате сканирования, посылались непосредственно по телеграфным или телефонным линиям. В наше время сигнальный ток преобразуют (кодируют) перед передачей. При этом используют две формы факсимильных сигналов в зависимости от типа оригинала и особенностей записывающей среды. Если оригинал черно-белый (как, например, газетная полоса),
можно довлетвориться двухуровневым кодированием сигналов, т.е. сигнал будет иметь одно значение тока для черного и другое - для белого. Если же оригинал содержит также промежуточные между белым и черным тона, называемые серыми, то требуется сигнал с многоуровневым кодированием. В таком случае сигнал,
получаемый от сканера, может быть закодирован в виде двоичных цифр и
"слов", используемых в вычислительной технике. При этом каждое слово представляет определенное значение на шкале серого в пределах от черного до белого.
3. Модуляция.
На ранней стадии развития факсимильных систем связи получаемый от сканера сигнал использовали для изменения ровня несущей, но этот метод, известный под названием "амплитудная модуляция", при записи копии вызывал изменения в тенях (аналогично затуханиям, связанным с замираниями при радиопередачах). В современных системах используется плавное изменение частоты несущей (частотная модуляция).
4. Передача.
Для передачи факсимильного сигнала с частотной модуляцией несущей чаще других используются телефонные каналы.
Телефонные линии большой протяженности обычно имеют звенья, в которых связь осуществляется на сверхвысоких частотах или через спутниковые каналы.
5. Демодуляция и декодирование.
После передачи закодированного и модулированного сигнала он демодулируется частотным детектором. При этом восстанавливается аналоговый сигнал или его закодированный вариант. Затем декодируются закодированные сигналы, и восстанавливается аналоговая версия сигнала, полученного при сканировании. Далее этот сигнал подается на синтезирующее факсимильное стройство, которое маркирует среду записи (бумага или пленка) с той же самой последовательностью строк и колонок, какая использовалась при сканировании оригинала.
1. КРИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
1.1. История факсимильной аппаратуры.
Первый телефакс был запатентован в
1843 году шотландским изобретателем А. Бейном. Его "записывающий телеграф" работал на телеграфных линиях и был способен передавать только черные и белые изображения, без полутонов. Однако для того времени это было огромным достижением. Спустя несколько лет некоторые идеи А. Бейна нашли свое применение в различных сферах. В 1865
г. возможности факсимильной техники впервые были использованы в коммерческих целях Д. Кассели. Его пантелеграф (Pantelegraph)
обеспечивал передачу документов по линии, соединяющей Париж с Лондоном. Позднее к ним присоединились и многие другие города. Сконструированный Д. Кассели электромеханический аппарат мог передавать изображение текста, чертежа или рисунка, предварительно нанесённого на свинцовую фольгу специальным изолирующим лаком так, что оригинал представлял собой совокупность перемежающихся элементов с большой (фольга) и ничтожно малой (лак) электропроводностью. Передающее устройство посредством контактного штифта, скользящего по оригиналу,
"считывало" элементы изображения, передавая в линию связи токовые и бестоковые сигналы. Принятое изображение записывалось электрохимическим способом на влажнённой бумаге, пропитанной раствором железосинеродистого калия
(феррицианида калия).
Несовершенство таких аппаратов и главным образом необходимость переноса передаваемого изображения на фольгу ограничили область их применения. К 30-м годам XX в. системы, использующие основные принципы, разработанные А. Бэйном и Дж. Кассели, же широко применялись в офисах издательств (для передачи свежих выпусков газет), служб защиты правопорядка (для передачи фотографий и других графических материалов).
Используемые в те годы факсимильные аппараты не были стандартизованы и отличались большим многообразием как используемых для изготовления технологий,
так и основных принципов, что затрудняло или даже делало невозможным их совместное применение.
В 1868 немецкий изобретатель Б. Мейер предложил способ записи принимаемого изображения с помощью одновитковой спирали, покрытой слоем типографской краски. На обычной бумаге, прижимаемой в определённые моменты времени к вращающейся спирали, оставались мелкие штрихи,
из которых и складывалось изображение. Этот способ применяется в усовершенствованном виде и в современных факсимильных аппаратах
Качественно новые способы и технические средства факсимильной связи начали развиваться с 20-х гг. 20 в.
после открытия фотоэффекта, изобретения электронных ламп, силителей электрических колебаний и создания разветвленной сети линий и каналов связи, по которым осуществляется факсимильная передача. В 30-х гг. вбыли разработаны и получили распространение фототелеграфные аппараты (например,
ЗФТ-А4, ФТ-37, ФТ-38), основанные на использовании при записи изображения фотографических методов и материалов. В Германии подобная аппаратура носила название бильдтелеграф, в США - телефакс, телеавтограф. С 50-х - 60-х гг.
факсимильная связь применяется для передачи не только фототелеграмм, но и изображений картографических материалов и газетных полос.
Кроме фотографического, появились и другие методы записи изображения, поэтому ранее использовавшийся термин
"Фототелеграфная связь" по рекомендации Международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии (МККТТ) в 1953 был заменен более общим Ц
"Факсимильная связь".
Сегодня большинство компьютерных модемов могут работать в качестве факса. Простые факсы (имеются в виду факсы как отдельные стройства, не имеющие дополнительных функций типа сканера,
принтера и т.п.) могут исчезнуть в течение ближайшего десятилетия.
На сегодняшний день можно выделить 4
основных направления выпуска аппаратуры факсимильной связи:
производство универсальных стационарных факсимильных аппаратов;
производство портативных малогабаритных факсимильных аппаратов;
разработка высокоскоростных телефаксов для работы по специальным цифровым каналам связи;
разработка встраиваемых в ЭВМ факсимильных контроллеров с модемами на основе сверхбольших интегральных схем (СБИС) и правляющего программного обеспечения.
Рисунок 1.11.
Принцип работы (Рисунок 1.12.):
Важнейшим конструктивным элементом ксерокса является вращающийся барабан, с помощью которого производится перенос изображение на бумагу.
Барабан представляет собой металлический цилиндр, покрытый тонкой пленкой светопроводящего полупроводника
(оксида цинка). На поверхности барабана равномерно распределяется статический заряд. Для этого служит тонкая проволока, называемая коронирующим проводом. На этот провод подается высокое напряжение, вызывающее вокруг него светящуюся ионизированную область называемой короной. Отраженное изображение от оригинала проходит через щель, отклоняющее зеркало и попадает на вращающийся барабан. Под действием лучей света полупроводниковый слой барабана изменяет электрический заряд. Таким образом, на барабане возникает скрытая копия изображения.
На следующем рабочем шаге, на фотобарабан наносится тонер (мельчайшая красящая пыль). Под действием статического заряда эти мелкие частицы легко притягиваются к поверхности барабана в точках, подвергнувшихся экспозиции, и формируется видимое изображение.
Бумага втягивается из подающего лотка и с помощью системы валиков перемещается к барабану. Перед барабаном бумаге сообщается статический заряд. Бумага под действием заряда соприкасается с барабаном и притягивает,
благодаря заряду, частицы тонера от барабана.
Для фиксации тонера бумага пропускается между двумя нагретыми до температуры около 180º С роликами.
После процесса печати барабан полностью разряжается и очищается от прилипших частиц.
Функциональная схема ксерокса.
Рисунок 1.12.
1.3.2. Копировальный аппарат Canon IR 1018.
Схема копировального аппарата Canon IR 1018.
Рисунок 1.13.
1 - главная плата. Используется для правления всеми злами и схемами копировального аппарата
2 - плата копировальной лампы
3 - плата питания постоянного тока. Она формирует напряжения для питания элементов и злов копировального аппарата
4 - плата панели правления. Используется для индикации режимов работы и правления аппаратом
5 - плата разрядной лампы
6 - плата нейтрализующей лампы
7 - плата сенсора автоматической экспозиции
8 - плата сенсора наличия кассеты с бумагой. Используется для определения наличия кассеты в аппарате и правления подачей бумаги
9 - зел высоковольтного трансформатора. Используется для формирования высоких напряжений
10 - плата правления двигателем зеркал
Все основные технические данные сведём в таблицу 1.6.
Технические характеристики.
|
Тип
|
настольный
|
|
Максимальный формат оригинала
|
A4
|
|
Форматы копий
|
кассета: A4 стройство ручной подачи: A5 - A4, конверты
|
|
Разрешение
|
при копировании: 600x600 т/д, эквивалент 1200x600 т/д при
печати: 1200 т/д эквивалент x 600 т/д (PCL, UFRII LT) 256 оттенков серого
|
|
Скорость копирования/печати
|
A4: 18 копий/мин.
|
|
Увеличение
|
масштабирование: 50-200% фиксированное: 50%, 70%, 100%,
141%, 200%
|
|
Время выхода первой копии
|
8 с или менее
|
|
Время разогрева
|
прибл. 16,5 с
|
|
Количество копий/отпечатков за цикл
|
1 - 99 листов
|
|
Двусторонняя печать
|
втоматическая без использования лотка
|
|
Плотность бумаги
|
кассета: 64 - 90 г/м²
стройство ручной подачи: 56 - 128 г/м²
двусторонняя печать: 64 - 80 г/м²
|
|
Кассета
|
A4
|
|
Ресурс бумаги
(при плотности 80 г/м²)
|
Стандартно: 1 кассета на 500 листов
стройство ручной подачи: 100 листов
С дополнительно приобретаемым оборудованием: 1 кассета на 500 листов
макс. ресурс бумаги: 1100 листов
|
|
Процессор
|
Canon Custom Processor с тактовой частотой 192 Гц
|
|
Память
|
128 Мб
|
|
Интерфейсы (возможные):
|
Ethernet
(100Base-TX/10Base-T), USB 2.0
|
|
Источник питания
|
220 - 240 В перем. тока 10% (50/60 Гц)
|
|
Потребляемая мощность (Вт)
|
1 кВт макс.
|
|
Габариты (Ш x Г x В)
|
520х457x378 мм
|
|
Вес
|
прибл. 22
кг
|
| ФУНКЦИИ
ПРИНТЕРА
|
|
Языки драйвера принтера (PDL)
|
UFRII LT
|
|
Разрешение
|
эквивалентное 1200x600 т/д (PCL, UFRII LT), 1200x1200 т/д
(UFRII LT с опцией PCL)
|
|
Память
|
128 Мб
|
|
Процессор
|
Canon Custom Processor 192 Гц (используется процессор
основного блока)
|
|
Шрифты PCL
|
Roman 113 (включая шрифты для штрих-кодов)
|
|
Поддерживаемые ОС
|
PCL:
Windows 98/Me/2/XP/2003 Server UFRII LT: Windows 98/Me/2/XP/2003
Server, Mac OS 10.2.8-10.4.3
|
|
Интерфейс (стандартный)
|
USB 2.0
|
|
Сетевые протоколы
|
TCP/IP ( LPD /RAW/
Port 9100)
|
Таблица 1.6.
Федеральное агентство по культуре и кинематографии
Федеральное государственное образовательное чреждение
высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский Государственный ниверситет
Кино и Телевидения
Факультет приборов и систем кино и телевидения
Кафедра киновидеоаппаратуры
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
на разработку дипломного проекта телефаксимильного аппарата
Шифр: ПбГКиТ ДП 11 00 00 ТЗ
Санкт - Петербург
2008
1. Цель и назначение разработки.
Цель разработки - создание факсимильного аппарата системы телефакс для приёма и передачи штриховых изображений.
2. Источники разработки.
Задание по подготовке дипломного проекта, тверждённое кафедрой КВА.
Богданов - Катьков Н.В., Струйные принтеры для дома и офиса - Пб.: БХВ - Петербург; Арлит, 2002г.
Шарыгин М.Е., Сканеры и цифровые камеры - Пб.: БХВ - Петербург; Арлит, 2001г.
3. Технические требования.
Состав изделия: факсимильный аппарат включает в себя анализирующее стройство, печатающее стройство, приводной механизм.
Требования к конструкции:
Конструкция аппарата должна обеспечивать равномерное поступательное перемещение бланка оригинала.
Конструкция аппарата должна обеспечивать возможность быстрой и простой зарядки бланка оригинала в тракт транспортирования вручную.
Конструкция аппарата должна обеспечивать автоматическую остановку механизма транспортирования бланка после выхода оригинала из аппарата.
Конструкция аппарата должна обеспечивать сохранность оригинала.
Конструкция аппарата должна обеспечивать свободный доступ к механизмам транспортирования бланков оригинала и кипи анализирующего и печатающего стройств.
Конструкция аппарата должна обеспечивать возможность быстрой замены носителя.
В анализирующем стройстве применить способ развёртки изображения на основе граданов.
Масса аппарата должна быть не боле 5
кг.
Габаритные размеры должны быть не более:
- длина - 350мм;
- ширина - 230мм;
- высота - 100мм.
Показатели назначения:
Модуль взаимодействия М = 350.
Скорость развёртки не менее 120 строк/мин.
Время передачи документа формата А4: 15 секунд.
Полезная длина строки 205 мм.
Ширина бланка оригинала не должна превышать 210 мм.
Разрешающая способность печатающего стройства не менее 16 лин/мм.
Требования к надёжности:
Режим работы аппарата - по требованию.
Изготовитель должен гарантировать безотказную работу аппарата в течение гарантийного срока при соблюдении потребителем словий эксплуатации. Наработка на отказ.
Требования к технологичности:
Технологически аппарат должен быть рассчитан на мелкосерийное производство в словиях приборостроительного оптико-механического завода.
В конструкции аппарата должны быть использованы детали из серийно выпускаемой продукции промышленности средств связи и копировальной аппаратуры, не снижающие качественных показателей технологичности, требований техники безопасности, эстетическиха и эргономических показателей.
Конструкция аппарата должна обеспечивать возможность приведения в рабочее состояние после транспортировки или хранения не более чем за 30 минут.
Конструкция аппарата должна обеспечивать добство сборки и регулировки.
Требования к безопасности:
Меры безопасности при работе с аппаратом должны удовлетворять Правилам технической эксплуатации электроустановок потребителем и правилам техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителем, ГОСТ 12.1.019-79.
Требования безопасности к конструкции аппарата должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.007.0-75. Все источники электропитания и элементы аппарата, находящиеся под напряжением более 3В должны иметь защиту от случайных проникновений оператора.
Корпус аппарата должен быть выполнен из токонепроводящего материала.
В конструкции аппарата должна быть исключена возможность накопления статического заряда.
Эстетические и эргономические требования:
Внешний вид конструкции аппарата должен соответствовать современным требованиям технической эстетики.
Конструкция аппарата должна довлетворять требованиям эргономики.
Условия эксплуатации:
Рабочая среда: относительная влажность 30-80%.
Диапазон рабочих температур: +10 - +40
Воздействие солнечной радиации: случайное,
преимущественно при транспортировке.
Пониженное воздействие пыли.
Периодическое обслуживание.
Обслуживающий персонал: оператор без спецподготовки (пользователь).
Требования к паковке:
Транспортировку аппарата осуществлять в специальной паковке.
Другие требования:
Конструкция аппарата должна обеспечивать возможность оперативного контроля (индикации)
показателей качества функционирования аппарата.
В конструкции аппарата должны быть предусмотрены меры защиты от резкого неквалифицированного обращения.
Уровень шума при работе не должен превышать 20 ДБ.
Мощность,
потребляемая аппаратом, должна быть не более 120 Вт.
Составил 31.03.2008
Кагальникова Е.А.
Согласовано 02.04.2008
Трубникова Т.А.
3. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБРАННОЙ КОНСТРУКЦИИ
Данный дипломный проект посвящён модернизации факсимильного аппарата. Разработанный факсимильный аппарат обеспечивает хорошее качество приёма и передачи текстовой и графической информации формата А4.
Разработанный аппарат относится к наиболее распространенной группе - факсам с термопечатью. Хотя сегодня широкое распространение получают факсы на основе лазерной печати, но их эксплуатация обходится намного дороже, ведь они нуждаются в периодической смене тонера и барабана. Тогда как принцип работы термофаксов очень прост, поставил рулон термобумаги и не требуется больше никаких расходных материалов и технического обслуживания. Себестоимость одной копии на телефаксе с термопечатью составляет около 40-70 копеек. Ещё одним достоинством этого аппарата является то, что используется рулонная термобумага. Ширина, по которой ограничивается размер получаемого бланка, составляет 205
мм, по длине ограничения нет. Такая бумага всегда есть в наличии, и различается по качеству и плотности. Соответственно от качества бумаги зависит и качество печати.
Разработанный аппарат имеет достаточно хорошие характеристики (7-10 точек/мм и порядка 20 - 40 ровней серого). Этого разрешения достаточно для неплохой чёткости документов,
включающих в себя текст и фотографии.
Печать полученных документов в факсимильном аппарате осуществляется с помощью граданов. Граданы - это класс волоконно-оптических элементов, способных самостоятельно формировать и передавать оптические изображения. Градиентные линзы представляют собой отрезки самофокусирующихся волноводов. Единичный градан эквивалентен линзе. Для изображения строки оригинала применён блок из ряда одиночных граданов со стандартным диаметром оболочки, равным 0,1 мм. Искажений оптического изображения граданы не создают. Фокусировка изображений элементов строки оригинала производится прямо на фоточувствительную поверхность линейки ПЗС. Всё это значительно лучшает качество изображения, передаваемого по каналу связи, а также сокращает габариты аппарата (фокусные расстояния граданов не превышают 20 мм).
В разработанном факсе используется плоскостная электромеханическая развёртка - закрепление документа происходит автоматически во время транспортирования документа. Такая конструкция обеспечивает возможность быстрой и простой зарядки бланка-оригинала в тракт транспортирования. Плюс ко всему такой аппарат довольно компактный и простой при сборке.
Приводной шаговый электродвигатель с помощью транспортирующего вала копию в направлении кадровой развёртки и обеспечивает неподвижное положение копии в процессе синтеза изображения строки.
В целом, конструкция факса максимально добна, проста в эксплуатации и компактна. Человек, даже никогда не имевший опыта работы с факсами, может за несколько минут становить и настроить аппарат. Всё техническое обслуживание может производить сам пользователь, не имея специальной подготовки.
Для снижения стоимости в конструкции аппарата используются детали из серийно выпускаемой продукции промышленности средств связи и копировальной аппаратуры, что нисколько не снижает качественных,
эстетических и эргономических показателей. Наоборот, такой подход позволяет снизить до минимума стоимость производства факса. Используется блочно-модульная сборка. Это прощает в случае поломки какой-либо детали замену. Ещё одной немаловажной особенностью конструкции данного аппарата является взаимозаменяемость отдельных групп деталей. Да и в конструкции общее количество деталей снижено до минимума.
4. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ
4.1. Расчёт информационной плотности системы.
Принцип действия фототелеграфной системы (ФТС) заключается в том, что в передающем аппарате осуществляется построчное считывание оптических плотностей (или коэффициента отражения)
передаваемого изображения и последовательное преобразование светового сигнала в пропорциональный ему электрический, который затем передаётся по каналу связи. В приёмном стройстве происходит обратный процесс. По окончании передачи - приёма одной строки, оригинал изображения и его копия передвигаются на шаг дискретизации Y*, и процесс повторяется до тех пор, пока не будет передано и записано всё поле изображения. Таким образом, ФТС является примером дискретно - аналоговой системы, где аналоговая запись - воспроизведение осуществляется по оси Х, пространственная дискретизация - по оси Y, то есть система анизотропна по этим осям.
Поскольку ФТС анизотропна вдоль осей X и Y, её эквивалентные схемы по этим осям различны (Рисунок 4.1.). При становлении стандартов на ФТС стремятся к тому,
чтобы свойства системы вдоль обеих осей были как можно ближе.
Фильтрацию временных частот на входе ФТС осуществляется оптическая система ОС, формирующая элементарную площадку оригинала, также считывающий элемент ЭС фотопреобразователя. На выходе фильтрацию обеспечивает воспроизводящий элемент ЭВ и зрительный анализатор ЗА.
Канал связи КС ограничивает временные частоты в спектре передаваемого сигнала,
что равносильно дополнительной фильтрации по оси Х.
Объективными показателями качества чёрно-белого неподвижного изображения, воспроизводимого любой системой записи,
тиражирования и воспроизведения информации, являются информационная ёмкость H<´, информационная плотность H<´
Эквивалентная схема фототелеграфной системы.
Рисунок 4.1.
) - вдоль оси Х
б) - вдоль оси Y
ЭС - элемент считывающий передающего стройства
Д - дискретизатор
КС - канал связи
ЭВ - элемент воспроизводящий передающего стройства
ЗА - зрительный анализатор
Ф1, Ф2 - фильтры пространственной частоты на входе и выходе системы
Исходные данные:
1. Формат бланка оригинала: А4 (210х297
мм)
2. Диаметр считывающего и воспроизводящего элементов: dэс = dэв = 0,1мм
3. Шаг дискретизации по оси Y:а
4. Время считывания бланка: T=15
секунд
5. Коэффициент, учитывающий время перемещения ЭС на начало следующей строки: с=1,5
Будем также считать, что размеры оригинала и копии одинаковы.
Так как диаметр считывающего и воспроизводящего элементов равен шагу дискретизации, то можем найти частоту дискретизации по формуле:
(4.1.)
(4.2.)
Теперь найдём максимальное количество строк:
(4.3.)
где k Ц высота бланка оригинала.
Таким образом:
(4.4.)
Для определения коэффициента информативности ФТ необходимо найти пространственную частотную характеристику
(ПЧХ) считывающего и воспроизводящего элементов. ЭС и ЭВ обладают круговой симметрией,
поэтому вдоль осей x и y ПЧХ одинаковые. При словии, что d<=
(4.5.)
Зададимся при этом рядом значений частот
Пусть x<=1, тогда:
(4.6.)
ПЧХ канала связи Ккс(x) имеет вид прямоугольника с амплитудой,
равной единице, и частотой среза max. Найдём частоту max:
(4.7.)
Для того чтобы ограничить передаваемые в изображении частоты до max,
необходимо обеспечить максимальную временную частоту передачи сигнала:
(4.8.)
где Vx - относительная скорость перемещения бланка и считывающего элемента, которую найдём по формуле:
(4.9.)
где L - путь считывающего элемента по оси Х,
Т - время считывания бланка,
С - коэффициент, учитывающий время перемещения считывающего элемента на начало следующей строки.
Подставим все значения в формулы:
(4.10.)
Для определения коэффициента информативности ФТ необходимо также найти пространственную частотную характеристику зрительного анализатора Кза(c). Для расчёта ПЧХ ЗА необходимо пересчитать частоты на бланке копии x к частотам на сетчатке c. Необходимо отметить, что при определении коэффициента информативности для каждой системы ЗТВ нужно учитывать условия рассматривания изображения, формируемого данной системой.
Линейное величение ЗА определим по выражению:
(4.11.)
где
L - расстояние от наблюдателя до рассматриваемого бланка, равное 300мм.
Подставим числовые значения в формулу и получим:
(4.12.)
Теперь приведём пространственные частоты на носителе к пространственным частотам сетчатки глаза:
(4.13.)
Подставим числовые значения для
(4.14.)
Пространственно-частотную характеристику зрительного анализатора найдём по формуле:
(4.15.)
Получим числовые значения для частоты
c<=18,75:
(4.16.)
Итоговую ПЧХ фототелеграфной системы определим из выражения:
(4.17.)
Результаты вычислений пространственно-частотных характеристик по приведённым формулам сведём в таблицу 4.1.
Расчёт ПЧХ системы вдоль оси Х.
|
fx
|
fc
|
Кэс(fx)
|
Кэв(fx)
|
Кза(fc)
|
Китог
|
|
0
|
0
|
1,
|
1,
|
1,
|
1,
|
|
1,0
|
18,75
|
0,9922
|
0,9922
|
0,9061
|
0,8919
|
|
2,0
|
37,50
|
0,9691
|
0,9691
|
0,6739
|
0,6329
|
|
3,0
|
56,25
|
0,9317
|
0,9317
|
0,4115
|
0,3573
|
|
3,3
|
62,50
|
0,9164
|
0,9164
|
0,3342
|
0,2806
|
|
4,0
|
75,00
|
0,8819
|
0,8819
|
0,2063
|
0,1604
|
|
5,0
|
93,75
|
0,8217
|
0,8217
|
0,0849
|
0,0573
|
|
6,0
|
112,50
|
0,7537
|
0,7537
|
0,0287
|
0,0163
|
|
7,0
|
131,25
|
0,6805
|
0,6805
|
0,0080
|
0,0037
|
|
8,0
|
150,00
|
0,6049
|
0,6049
|
0,0018
|
0,7
|
|
9,0
|
168,75
|
0,5293
|
0,5293
|
0,3
|
0,1
|
|
10,0
|
187,50
|
0,4559
|
0,4559
|
0,1
|
0,
|
Таблица 4.1.
По полученным данным построим все ПЧХ по оси Х (Рисунок 4.2.).
Пространственно-частотная характеристика вдоль оси Х.
Рисунок 4.2.
Теперь необходимо найти все ПЧХ вдоль оси Y.
Пространственная частотная характеристика считывающего и воспроизводящего элементов вдоль оси Y одинаковая с ПЧХ вдоль оси Х, так как ЭС и ЭВ обладают круговой симметрией.
Итоговая ПЧХ фототелеграфной системы определяется выражением:
(4.18.)
Поскольку в фототелеграфной системе вдоль оси Y происходит пространственная дискретизация сигнала изображения, то могут появиться искажения I и II рода. Искажения I рода возникают из-за неудовлетворительной фильтрации пространственных частот фильтром Ф1 на входе системы и проявляются в виде муар-эффекта и исчезновения мелких деталей изображения.
Если предположить, что спектр входного сигнала Sвх(y) равен 1, тогда спектр исходного сигнала (Рисунок 2.1.(б).):
(4.19.)
Спектр дискретизированного сигнала определяется выражением:
(4.20.)
Коэффициент искажений I рода описывается функцией:
(4.21.)
Искажения II рода возникают из-за неудовлетворительной фильтрации пространственных частот фильтром Ф2 на выходе системы и проявляются в виде заметности растровой структуры изображения.
Предположим, что спектр входного сигнала Sвх(y) равен 1 и на входе системы имеется идеальный фильтр Кид(y), тогда спектр исходного сигнала:
(4.22.)
Спектр дискретизированного сигнала определяется выражением:
(4.23.)
Спектр выходного сигнала найдём из выражения:
(4.24.)
В результате в выходном сигнале могут возникнуть искажения второго рода, оценить которые позволяет коэффициент искажений II рода:
(4.25.)
Вычисление коэффициентов искажений I и аII рода, спектра дискретизированного сигнала, также спектра выходного сигнала найдём с помощью электронных таблиц Excel, полученные данные сведём в таблицы 4.2. и 4.3.
Расчёт ПЧХ системы вдоль оси Y.
|
fy
|
fc
|
Кэс(fy)
|
Кэв(fy)
|
Кза(fc)
|
Китог
|
Sвых
|
|
0
|
0
|
1,
|
1,
|
1,
|
1,
|
1,
|
|
1
|
18,75
|
0,9922
|
0,9922
|
0,9061
|
0,8919
|
0,7955
|
|
2
|
37,50
|
0,9691
|
0,9691
|
0,6739
|
0,6329
|
0,4006
|
|
3
|
56,25
|
0,9317
|
0,9317
|
0,4115
|
0,3573
|
0,1276
|
|
4
|
75,00
|
0,8819
|
0,8819
|
0,2063
|
0,1604
|
0,0257
|
|
5
|
93,75
|
0,8217
|
0,8217
|
0,0849
|
0,0573
|
0,0033
|
|
6
|
112,50
|
0,7537
|
0,7537
|
0,0287
|
0,0163
|
0,3
|
|
7
|
131,25
|
0,6805
|
0,6805
|
0,0080
|
0,0037
|
0
|
|
8
|
150,00
|
0,6049
|
0,6049
|
0,0018
|
0,7
|
0
|
|
9
|
168,75
|
0,5293
|
0,5293
|
0,3
|
0,1
|
0
|
|
10
|
187,50
|
0,4559
|
0,4559
|
0,1
|
0
|
0
|
Таблица 4.2.
Расчёт коэффициентов искажения I и II рода.
Таблица 4.3.
По полученным данным стоим пространственно-частотную характеристику вдоль оси Y.
Пространственно-частотная характеристика вдоль оси Y.
Рисунок 4.3.
Информационная плотность HТp анизотропных систем определяется следующим образом:
(4.26.)
где Nсист - разрешающая способность системы,
Nс - частота на поверхности сетчатки глаза, при которой функция ПЧХ достигает значения уровня шума,
yc* - шаг дискретизации, приведённый к поверхности сетчатки глаза, который определяется по формуле:
(4.27.)
- показатель степени аппроксимирующей функции, который определяется следующим образом:
(4.28.)
где e - пространственная частота, при которой коэффициент передачи контраста K(e)=0.37, отложив это значение графике
(Рисунок 4.2.), получим
Подставим числовые значения в формулу и получим значение информационной плотности для нашей фототелеграфной системы:
(4.29.)
Чтобы связать количественную оценку системы записи, тиражирования и воспроизведения с её восприятием зрительным анализатором человека, вводится понятие коэффициента информативности:
(4.30.)
где HТ
(4.31.)
где Nза - частота на поверхности сетчатки,
при которой функция ПЧХ достигает значения ровня шума, равная 110 мм,
nза - показатель степени аппроксимирующей функции, приведённый к сетчатке глаза.
Подставим числовые значения в формулу и получим:
(4.32.)
Теперь можем найти числовое значение коэффициента информативности:
(4.33.)
Субъективное восприятие изображения оценивается чёткостью, объективное - коэффициентом информативности. График,
устанавливающий связь между субъективной и объективной оценкой качества изображения называют сенсорной характеристикой зрительного анализатора
(Рисунок 4.4.).
Сенсорная характеристика по параметру лчёткость.
Рисунок 4.4.
По графику видно, что оценка качества изображения довольно низкая, поэтому попробуем пересчитать, изменив исходные данные. Проведём аналогичный расчет для шага дискретизации эс и dэв равны 0,05мм. Время считывания бланка оставим прежним Т=15 секунд.
Используя приведённые выше формулы произведём расчёт ПЧХ вдоль оси Х. Полученные данные сведём в таблицу 4.4.
Расчёт ПЧХ системы вдоль оси Х.
|
fx
|
fc
|
Кэс(fx)
|
Кэв(fx)
|
Кза(fc)
|
Китог
|
|
0
|
0
|
1
|
1
|
1
|
1
|
|
1
|
18,75
|
0,9980
|
0,9980
|
0,9061
|
0,9025
|
|
2
|
37,5
|
0,9922
|
0,9922
|
0,6739
|
0,6634
|
|
3
|
56,25
|
0,9825
|
0,9825
|
0,4115
|
0,3972
|
|
4
|
75
|
0,9691
|
0,9691
|
0,2063
|
0,1937
|
|
5
|
93,75
|
0,9521
|
0,9521
|
0,0849
|
0,0769
|
|
6
|
112,5
|
0,9317
|
0,9317
|
0,0287
|
0,0249
|
|
6,67
|
125
|
0,9164
|
0,9164
|
0,0125
|
0,0105
|
|
7
|
131,25
|
0,9083
|
0,9083
|
0,0079
|
0,0066
|
|
8
|
150,0
|
0,8819
|
0,8819
|
0,0018
|
0,0014
|
|
9
|
168,8
|
0,8529
|
0,8529
|
0,3
|
0,2
|
|
10
|
187,5
|
0,8217
|
0,8217
|
0
|
0
|
Таблица 4.4.
По полученным данным построим все ПЧХ по оси Х (Рисунок 4.5.).
Пространственно-частотная характеристика вдоль оси Х.
Рисунок 4.5.
Теперь необходимо найти все ПЧХ вдоль оси Y.
Пространственная частотная характеристика считывающего и воспроизводящего элементов вдоль оси Y одинаковая с ПЧХ вдоль оси Х, так как ЭС и ЭВ обладают круговой симметрией.
Для этого также произведём аналогичный расчёт и полученные данные сведём в таблицу 4.5.
Расчёт ПЧХ системы вдоль оси Y.
|
fy
|
fc
|
Кэс(fy)
|
Кэв(fy)
|
Кза(fc)
|
Китог
|
Sвых
|
|
0
|
0
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
|
1
|
18,75
|
0,9980
|
0,9980
|
0,9061
|
0,9025
|
0,8145
|
|
2
|
37,50
|
0,9922
|
0,9922
|
0,6739
|
0,6634
|
0,4401
|
|
3
|
56,25
|
0,9825
|
0,9825
|
0,4115
|
0,3972
|
0,1578
|
|
4
|
75,00
|
0,9691
|
0,9691
|
0,2063
|
0,1937
|
0,0375
|
|
5
|
93,75
|
0,9521
|
0,9521
|
0,0849
|
0,0770
|
0,0059
|
|
6
|
112,50
|
0,9317
|
0,9317
|
0,0287
|
0,0249
|
0,6
|
|
7
|
131,25
|
0,9083
|
0,9083
|
0,0080
|
0,0066
|
0
|
|
8
|
150,00
|
0,8819
|
0,8819
|
0,0018
|
0,0014
|
0
|
|
9
|
168,75
|
0,8529
|
0,8529
|
0,3
|
0,2
|
0
|
|
10
|
187,50
|
0,8217
|
0,8217
|
0,1
|
0
|
0
|
Таблица 4.5.
Вычисление коэффициентов искажений I и аII рода найдём с помощью электронных таблиц Excel, полученные данные сведём в таблицу 4.6.
Расчёт коэффициентов искажения I и II рода.
Таблица 4.6.
По полученным данным построим ПХа вдоль оси Y.
Пространственно-частотная характеристика вдоль оси Y.
Рисунок 4.6.
Теперь пересчитаем информационную плотность HТp .
Информационная плотность HТp анизотропных систем определяется следующим образом:
(4.26.)
где Nсист - разрешающая способность системы,
Nс - частота на поверхности сетчатки глаза, при которой функция ПЧХ достигает значения уровня шума,
yc* - шаг дискретизации, приведённый к поверхности сетчатки глаза, который определяется по формуле:
(4.27.)
- показатель степени аппроксимирующей функции, который определяется следующим образом:
(4.28.)
где e - пространственная частота, при которой коэффициент передачи контраста K(e)=0.37, отложив это значение графике
(Рисунок 4.5.), получим e = 65.
Подставим числовые значения в формулу и получим значение информационной плотности для нашей фототелеграфной системы:
(4.34.)
Ч
Чтобы связать количественную оценку системы записи, тиражирования и воспроизведения с её восприятием зрительным анализатором человека, вводится понятие коэффициента информативности:
(4.30.)
где HТ
(4.31.)
где Nза Ц частота на поверхности сетчатки,
при которой функция ПЧХ достигает значения ровня шума, равная 110 мм,
nза - показатель степени аппроксимирующей функции, приведённый к сетчатке глаза.
Подставим числовые значения в формулу и получим:
(4.35.)
Теперь можем найти числовое значение коэффициента информативности:
(4.36.)
Субъективное восприятие изображения оценивается чёткостью, объективное - коэффициентом информативности. График, станавливающий связь между субъективной и объективной оценкой качества изображения называют сенсорной характеристикой зрительного анализатора
(Рисунок 4.7.).
Сенсорная характеристика по параметру лчёткость.
Рисунок 4.7.
На основании полученных результатов приходим к выводу, что для получения хорошего качества получаемого изображения шаг дискретизации и диаметр считывающего и воспроизводящего элементов должны быть 0,05 мм. Такая система хорошо помехоустоичива.
2.2. Расчёт линейки ПЗС для рассматривания отпечатка невооружённым глазом.
В процессе формирования сигнала изображения при помощи ПЗС матрицы он подвергается пространственной дискретизации как по горизонтали, так и по вертикали (по осям Х и Y), причём параметры дискретизации одинаковы для обеих осей.
Если оптическое разрешение задаётся в количестве пикселей на дюйм (
(4.37.)
Подставим числовые значения и получим:
(4.38.)
Здесь 25,4 - количество миллиметров в дюйме.
Считая ПЗС матрицу изотропной по обеим осям, можно воспользоваться выражением для определения её
пространственно-частотной характеристики:
(4.39.)
В свою очередь, для систем с пространственной дискретизацией сигнала выражение для ПЧХ выглядит следующим образом:
(4.40.)
Тогда можно записать:
(4.41.)
Сократим и, следовательно, получим:
(4.42.)
Подставим в формулу (2.42) числовые значения и получим:
(4.43.)
Для того чтобы оценить величину разрешающей способности матрицы, необходимо привести полученное значение от матрицы сначала к плоскости отпечатка, затем - к плоскости сетчатки глаза.
Величина разрешающей способности в плоскости отпечатка может быть найдена следующим образом:
(4.44.)
βотп - коэффициент увеличения от поверхности матрицы до отпечатка.
Для его определения зададимся определёнными размерами матрицы из стандартно выпускаемых. Тогда:
(4.45.)
Нотп - высота отпечатка выбранного формата отпечатка, в нашем случае Нотп=210 мм.
hм - высота матрицы.
В справочной литературе размер матрицы задаётся как её диагональ=1/2,5(дюйм-1). учитывая, что стандартное соотношение ширины и высоты матрицы составляет 4/3, мы можем определить, что высота матрицы будет равна 0,319 мм.
Подставим полученные значения в формулу (4.45.) и получим:
(4.46.)
Чтобы оценить чёткость полученного на отпечатке изображения, нужно привести полученное значение разрешающей способности к плоскости сетчатки глаза и сравнить результат с разрешающей способностью зрительного анализатора, которая известна и составляет от 130 до
150 мм-1 для разных словий рассматривания изображения. Приведённая к сетчатке глаза разрешающая способность отпечатка находится по следующей формуле:
(4.47.)
Подставим числовые значения и получим:
(4.48.)
Сравнив полученный результат, можем сказать, что такая матрица нам подходит.
2.3. Кинематический расчёт механизма транспортирования бланка оригинала.
Передача движения от приводного электродвигателя транспортирующим элементам механизма осуществляется с помощью прямозубых цилиндрических зубчатых колёс.
Кинематическая схема передаточного механизма показана на рисунке 4.8.
Диаметры транспортирующих валов примем одинаковыми и равными 10
мм.
Рассчитаем частоту вращения транспортирующих валов, для всех она будет одинакова и равна:
(4.49.)
- гловая скорость вращения валов
(рад/с).
(4.50.)
V - линейная скорость транспортирования бланка оригинала (м/с),
r - радиус транспортирования вала (м).
(4.51.)
L - длина бланка оригинала (м),
Тy - время передачи бланка (с).
Подставим числовые значения в формулы и получим:
(4.52.)
Кинематическая схема передаточного механизма.
Рисунок 4.8.
1, 2, 3, 4, 5, 6 - зубчатые колёса.
7 - приводной электродвигатель.
8, 9, 10 - транспортирующие валы.
Так как приводной электродвигатель обеспечивает частоту вращения выходного вала равную частоте вращения транспортирующих злов, то передаточные числа всех зубчатых передач одинаковы и равны i=1. Следовательно, модули и числа зубьев всех зубчатых колёс также равны.
Из конструктивных соображений принимаем межосевое расстояние передач а=30 мм. Тогда модули зубчатых колёс найдём:
(4.53.)
Подставим значения и получим:
(4.54.)
Число зубьев каждого колеса найдём из соотношения:
(4.55.)
z1 - число зубьев шестерни,
z2 - число зубьев колеса.
Так как 1=2=
(4.56.)
Сократим и подставим числовые значения в это выражение:
(4.57.)
Найдём теперь делительный диаметр каждого колеса:
(4.58.)
(4.59.)
Найдём ширину каждого зубчатого колеса по формуле:
(4.60.)
Ψba - коэффициент ширины, для прямозубых колёс Ψba=0,2.
Тогда:
(4.61.)
Найдём диаметр вершин каждого колеса по формуле:
(4.62.)
Определим диаметр впадин каждого колеса:
(4.63.)
5. ОПИСАНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ КОНСТРУКЦИИ
В данном дипломном проекте был разработан факсимильный аппарат для передачи текстовой и графической информации формата А4.
Разработанный факсимильный аппарат
(ПбГКиТ ДП 11 00 00 СБ) состоит из корпуса 1, панели правления 2, крышки 3 и телефонной трубки 4. На основании 17а находится отверстие под радиатор 15.
Технические показатели изображены на шильдике 16, расположенном на основании
17. Факсимильный аппарат стоит на пяти ножках 11. На задней панели расположен выключатель 12, разъем под сетевой кабель 14 и телефонный вход 13. Бумага,
предназначенная для подачи в печатное стройство станавливается в отсек 19,
закреплённый двумя винтами 26 и транспортируется валом 20 с резиновой накладкой
21. Документ для отправки станавливается в бумагодержатель 5 и закрепляется при помощи фиксатора 6. Отсек для бумаги закрывается крышкой 3. В корпусе 1
находится механизм транспортирования бумаги и печатные платы электронного обеспечения аппарата.
Панель правления (ПбГКиТ ДП 11 02
00 СБ) предназначена для правления функциями факсимильного аппарата. К основанию 10 прикрепляется электронный блок 3 при помощи шести винтов 25 и два вала 4. В основание 10 вкладывается сборочная плата 2, состоящая из микросхемы и прокладки. На плату 2 кладываются кнопки и клавиши 12, 13, 14, 15, 16, 18 и
19, предназначенные для правления функциями факса. На кнопки наносятся условные обозначения методом гравировки и закрашиваются чёрной эмалью МЛ-158.
Также на панели правления расположен дисплей 1 для вывода информации,
защищённый стеклом 20. Для наглядного отображения информации на панели управления расположены индикаторы состояния 17.
Механизм транспортирования бумаги
(ПбГКиТ ДП 11 07 00 СБ) состоит из основания 8, приводного электродвигателя
20, трёх транспортирующих валов 1 и оптоэлектронного преобразователя 2.
Транспортирующие валы приводятся во вращение от электродвигателя 20.
Передаточный механизм анализирующего стройства состоит из шести зубчатых колёс
5. Валы вращаются во втулках 9, которые держиваются в пазах разжимными кольцами 7. Электродвигатель 20 закреплён на основании 8 четырьмя винтами 15.
Для транспортирования бумаги на валах 1 одеты резиновые накладки 10.
6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
В предыдущих разделах данного дипломного проекта был произведён расчёт телефаксимильного аппарата и предложена его конструкция.
1. Шаг дискретизации - y*<=0.05
(мм).
2. Тип печати - термопечать.
3. Формат печати - А4.
4. Время передачи документа - 15 (с).
5. Габаритные размеры - 350х230х100
(мм).
6. Тип развёртки - плоскостная электромеханическая.
7. Количество зубчатых колёс в приводном механизма - 6 (шт).
8. Масса аппарата - 3,2 (кг).
9. Разрешающая способность - 16
(лин/мм).
В связи с отсутствием информации о стоимости используемых материалов, трудоёмкости работ на разных стадиях технологического процесса изготовления соответствующих моделей, объективная и достоверная количественная оценка экономической эффективности разработанной конструкции во временных и информационных словиях дипломного проектирования затруднена. Поэтому в данном разделе проведено сравнение разработанной модели с моделью-аналогом
(факсимильный аппарат Штрих) методом построения диаграммы Паук-ЦИС, при котором сравниваются основные показатели качества. Для количественной оценки предельных значений показателей качества (хорошо и плохо) привлекалась группа экспертов - специалистов, компетентных в данной области техники.
Диаграмма Паук-ЦИС представляет собой круг, внутри которого обозначаются две области: ближе к центру - область лплохих значений показателей, ближе к периферии - область хороших значений.
От одной области к другой строятся радиусы, количество которых равно количеству сравниваемых критериев. Каждый из них представляет собой шкалу, на которой обозначены числовые значения показателей таким образом, чтобы лучшие значения располагались ближе к внешней окружности, худшие - к центру.
7. ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
7.1. Обеспечение словий безопасности труда и мероприятия по защите от потенциальных опасностей.
Безопасность жизнедеятельности (БЖД) - это защита человек в техносфере от негативных воздействий техногенного и естественного происхождения и создание комфортных словий для жизнедеятельности.
Для обеспечения БЖД и экологичности в условиях производства и эксплуатации проведём анализ словий безопасности труда и мероприятий по защите от потенциальных опасностей.
1. Назначение и описание объекта проектирования.
Факсисимильный аппарат относится к электронным приборам настольного типа. Данный аппарат предназначена для подключения к розетке сети переменного тока, снабженной защитным (третьим) проводом заземления.
Данный факсимильный аппарат служита для передачи факсимильных сообщений по городской телефонной сети. Для приёма данных используется писчая бумага формата А4, для отправки рулон термобумаги, вставляемый в отсек печатающего стройства. Нормальная работа аппарата гарантируется при становке его на ровную горизонтальную поверхность.
2. Анализ потенциальных опасностей,
оказывающих воздействие на окружающую среду и на человека в процессе трудовой деятельности.
Отключить аппарат от сети и обратиться в сервис если:
сетевой шнур аппарата повреждён или истёрся;
внутрь аппарата попала жидкость;
аппарат не работает нормально при соблюдении инструкций по эксплуатации;
аппарат упал или был физически повреждён;
в работе аппарата появились заметные изменения (шум, скрежет, на дисплее выдаётся сообщение об ошибке, получаемые и отправляемые документы плохого качества).
Все перечисленные выше пункты могут не только привести к поломке аппарата, но и нанести существенный вред человеку и окружающей среде.
Также непоправимый ущерб может нанести неправильная тилизация факсимильного аппарата и расходных материалов (тонер-картридж, барабан, батарейки).
Падение аппарата может нанести травму,
поэтому стоит избегать неправильной становки факса. Масса факсимильного аппарата составляет 3.2 кг,
а его габаритные размеры: 350мм х 230мм х 100мм.
При соблюдении мер безопасности разработанный факсимильный аппарат неа может нанести никакого вреда.
3. Перечень мероприятий по защите от опасных и вредных факторов при эксплуатации факса.
все необходимые предупреждения и инструкции нанесены на корпусе аппарата;
корпус аппарата выполнен из нетоксичных материалов;
несущие массы, также все металлические нетоконесущие элементы в конструкции занулены;
токоведущие части аппарата хорошо заизолированы и обеспечена их недоступность при включенном в сеть приборе;
во избежание поражения током нельзя разбирать прибор, при необходимости технического обслуживания необходимо обратится в сервисный центр, так как неправильная сборка может привести к поломке аппарата;
необходимо оберегать аппарат от пыли, высокой температуры, вибрации и от воздействий прямого солнечного света;
при неправильнома использовании органов правления и настройки, есть гроза воздействия опасного лазерного излучения;
подключать только в рекомендованные розетки (сеть 22В, розетка с заземлением).
в конструкции аппарата отсутствуют острые и режущие кромки.
В целом конструкция разработанного факсимильного аппарата не несет вреда человеку и окружающей среде при правильной эксплуатации, своевременном техническом обслуживании и грамотной утилизации. Предъявляемые требования полностью соответствуюта ГОСТ 12.1.019-79.ССБТ. Электробезопасность.
Общие требования и номенклатура видов защиты.
Основная информация о работе факсимильного аппарата отображается на встроенном двухстрочнома дисплее на русском языке, который находится на панели правления.
Существует 4 основных режима работы:
1. режим ожидания - н дисплее отображается дата, время, режим работы факса (автоматический приём, факс отключен, прием с помощью оператора);
2. режим отправки/приёма - на дисплее отображается время соединения (мин./сек.), количество переданных/принятых страниц, номер абонента;
3. режим настройки - отображается настреваемый пункт меню, вызываемого при помощи кнопки лменю, его параметры;
4. режим сообщения об ошибке - отображается ошибка (лвызовите сервис, лоткрыта крышка, кончилась бумага и т. д.).
В случае появления на дисплее сообщения об ошибке необходимо попробовать странить неполадку или вызвать специалиста.
7.2. Повышение устойчивости проекта (БЖД в ЧС).
Среди многообразия ЧС, которые возникают при производственных авариях, катастрофах, стихийных бедствиях,
террористических и военных действиях, наиболее частыми бывают ЧС, вызываемые воздушной волной, образующейся в результате взрывов взрывчатых веществ или газовоздушной смеси.
При оценке воздействия дарной волны на какие-либо элементы объекта необходимо учитывать силу, возникающую в результате действия дарной волны и реакцию элемента на действие этой силы.
Реакция элемента выражается в виде деформации его конструкции. Значительные остаточные деформации приводят к полному или частичному их разрушению. Возможно перемещение или опрокидывание, также внутренние изменения в отдельных элементах объекта в результате его сотрясения.
Произведём расчёт возможных повреждений факсимильного аппарата при воздействии дарной волны ядерного взрыва.
Исходные данные:
Вид взрыва - воздушный.
Тротиловый эквивалент - ТЭ=5 кт.
Удаление - 1,6 км.
7.2.1. Воздействие ударной волны ядерного взрыва.
Характер воздействия дарной волны ядерного взрыва на различное оборудование в значительной степени зависит от вида взрыва.
При воздушном ядерном взрыве образуется сферическая дарная волна, которая в ближней зоне, т.е. на расстоянии от эпицентра, меньшем высоты взрыва, падает вниз и называется падающей. Дойдя до поверхности земли, дарная волна мгновенно отражается,
образуя отражённую волну. В дальней зоне, т.е. на расстоянии от эпицентра, большем высоты взрыва, скорость отражённой волны больше скорости падающей волны. В результате сложения падающей и отражённой волн образуется головная волна, давление в которой в 1,6 - 3 раза больше давления во фронте свободно распространяющейся сферической волны.
Головная волна распространяется вдоль поверхности земли.
Поражающее действие дарной волны воздушного ядерного взрыва в ближней зоне определяется давлением отражённой волны, в дальней зоне - давлением головной дарной волны. Избыточное давление во фронте дарной волны ∆Рфа при воздушном взрыве может быть рассчитано по формуле:
(7.1.)
qув=0,5
q - мощность взрыва (тротиловый эквивалент), кг;
R - расстояние от центра взрыва, м.
Подставим числовые значения и получим:
(7.2.)
Давление скоростного напора может быть рассчитано по формуле:
(7.3.)
Получим числовые значения давления скоростного напора:
(7.4.)
Смещение предмета.
Смещение предмета со своего места произойдёт в том случае, если горизонтальная сила крепления или трения будет меньше смещающей аэродинамической силы Рсм:
(7.5.)
Здесь Fтр Ц сила трения,
f - коэффициент трения,
G - вес предмета, Н.
Следовательно, давление скоростного напора, при котором предмет сдвинется с места, будет:
(7.6.)
Подставив числовые значения, получим,
что:
(7.7.)
Таким образом, получается, что при скоростном напоре, равном 0,43 кПа и более, аппарат будет смещён.
Сваливание (опрокидывание) предмета.
Высокие элементы могу быть свалены или опрокинуты. На аппарат будет действовать сила смещения. Моменту силы смещения будет противодействовать сила тяжести (рисунок 7.1.).
Схема распределения сил.
Рисунок 7.1.
Условием сваливания для незакреплённых элементов будет превышение момента силы смещения над моментом силы тяжести:
(7.8.)
Отсюда видим, что скоростной напор,
при котором произойдёт сваливание аппарата, будет равен:
(7.9.)
Найдём числовое значение скоростного напора:
(7.10.)
При скоростном напоре, большем 3765
кПа, факсимильный аппарат будет опрокинут.
8. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
8.1. Технологическая схема сборки панели правления.
Технологический процесс сборки - процесс, содержащий действия по становки и образованию соединений составных частей изделия.
Схема сборочных элементов - это схематическое изображение деталей и сборочных единиц, отражающее логическую последовательность их соединения. Схема сборочных элементов вследствие своей наглядности, визуальной доходчивости помогает осмыслению возможных вариантов технологического процесса сборки и на этой основе - выбору оптимального варианта.
Для построения схемы сборочных элементов необходимо иметь словное графическое изображение деталей и сборочных единиц. Принято изображать детали и сборочные единицы в виде прямоугольников,
разделённых на 3 поля (рисунок 8.1.).
Условное изображение детали (сборочной единицы).
Рисунок 8.1.
1 - наименование детали (сборочной единицы);
2 - шифр детали (сборочной единицы);
3 - количество деталей
(сборочных единиц), применяемых в данном изделии.
Построение схемы сборочных элементов начинается с выделения базовой детали (сборочной единицы).
Базовой деталью или сборочной единицейа называется деталь (сборочная единица), с которой начинается сборка изделия или сборочной единицы. В качестве базовой следует выбирать ту деталь, поверхности которой будут впоследствии использованы при становки в готовое изделие или при креплении сборочной единицы к ранее собранным сборочным единицам.
Изображение деталей входящей сборочной единицы должно располагаться сверху, изображение входящих в нее сборочных единиц - снизу от горизонтальной линии.
Для отражения существа действий самого процесса сборки схему сборочных элементов дополняют поясняющими краткими указаниями, характеризующими сущность действий, выполняемых в процессе присоединения каждой последующей детали. казания размещаются в тех местах по схеме сборочных элементов, в которых необходимо осуществлять данное действие
(штифтовать, клеить, сверлить, контроль и т.д.).
Схема сборочных элементов,
дополненная краткими казаниями по существу действий соединения и контроля,
называется технологической схемой сборки.
После сборки злов факсимильного аппарата в целом, следуют заключительные проверки работоспособности факса по основным выходным параметрам и характеристикам согласно техническому заданию.
8.2. Метода анализа иерархии для выбора требуемой функциональной модели факсимильной аппаратуры.
Расчётной интегральной квалиметрической моделью, которая используется в методе анализа иерархий,
является линейная свёртка характеристик оцениваемых объектов (альтернатив).
Применим методику анализа иерархий для выбора модели факсимильного аппарата, наиболее целесообразной с точки зрения обеспечиваемыха характеристик.
Этап 1. Формирование структуры критериев.
В таблице 8.1. приведены характеристики анализируемых объектов моделей факсов. Структура характеристик
(критериев) может быть многоуровневой, но для прощения расчётов ограничимся уровнем 1.
анализируемые объекты (альтернативы) факсимильных аппаратов и их основные характеристики.
| Объект
(альтернатива)
|
Характеристика (критерий)
|
|
Цена
(руб.)
|
Скорость
передачи
(стр/мин)
|
Разрешение
(dpi)
|
Тип
печати
|
|
Panasonic
KX-C962RU
|
2990
|
6
|
480х240
|
термопечать
|
|
Samsung
SCX-5115F
|
8990
|
20
|
1200х960
|
лазерная
|
|
Epson CX
3700
|
3500
|
12
|
800х600
|
струйная
|
Таблица 8.1.
Этап 2. Получение оценки каждой альтернативы по каждому критерию.
Если существуют объективные оценки,
то их значения нормируют. В нашем случае, когда для критерия не существует объективных оценок, процедура Сти рекомендует использовать парные сравнения.
Для результата оценки сравнения пар альтернатив будем использовать шкалу с такими градациями:
1 - равноценность;
3 - меренное превосходство;
5 - сильное превосходство;
7 - очень сильное превосходство;
9 - высшее превосходство.
Результаты парных сравнений альтернатив для критерия Скорость передачи приведены в таблице 8.2.
Результат парных сравнений объектов (альтернатив)а для критерия Скорость передачи.
|
Объект
(альтернатива)
|
Panasonic
KX-C962RU
|
Samsung
SCX-5115F
|
Epson
CX 3700
|
|
Panasonic
KX-C962RU
|
1/1
|
1/5
|
1/3
|
|
Samsung
SCX-5115F
|
5/1
|
1/1
|
3/1
|
|
Epson CX
3700
|
3/1
|
1/3
|
1/1
|
Таблица 8.2.
Результаты парных сравнений альтернатив для критерия Разрешающая способность приведены в таблице 8.3.
Результат парных сравнений объектов (альтернатив)а для критерия Разрешающая способность.
|
Объект
(альтернатива)
|
Panasonic
KX-C962RU
|
Samsung
SCX-5115F
|
Epson
CX 3700
|
|
Panasonic
KX-C962RU
|
1/1
|
1/5
|
1/3
|
|
Samsung
SCX-5115F
|
5/1
|
1/1
|
3/1
|
|
Epson CX
3700
|
3/1
|
1/3
|
1/1
|
Таблица 8.3.
Результаты парных сравнений альтернатив для критерия Тип печати приведены в таблице 8.4.
Результат парных сравнений объектов (альтернатив)а для критерия Тип печати.
|
Объект
(альтернатива)
|
Panasonic
KX-C962RU
|
Samsung
SCX-5115F
|
Epson
CX 3700
|
|
Panasonic
KX-C962RU
|
1/1
|
1/5
|
1/3
|
|
Samsung
SCX-5115F
|
5/1
|
1/1
|
3/1
|
|
Epson CX
3700
|
3/1
|
1/3
|
1/1
|
Таблица 8.4.
Последующая обработка результатов предполагает перевод простых дробей в десятичные и нормирование полученных значений (Таблицы 8.5.,8.6.,8.7.).
Оценка объектов (альтернатив)а для критерия Скорость передачи.
|
Объект
|
Panasonic
KX-C962RU
|
Samsung
SCX-5115F
|
Epson
CX
3700
|
Сумма оценок по строкам
|
Нормир. сумма
|
|
Panasonic
KX-C962RU
|
1
|
0.2
|
0.33
|
1.53
|
0.1
|
|
Samsung SCX-5115F
|
5
|
1
|
3
|
9
|
0.54
|
|
Epson
CX 3700
|
3
|
0.33
|
1
|
4.33
|
0.29
|
|
Сумма
|
-
|
-
|
-
|
14.86
|
1
|
Таблица 8.5.
Оценка объектов (альтернатив)а для критерия
Разрешающая способность.
|
Объект
|
Panasonic
KX-C962RU
|
Samsung
SCX-5115F
|
Epson
CX
3700
|
Сумма оценок по строкам
|
Нормир. сумма
|
|
Panasonic
KX-C962RU
|
1
|
0.2
|
0.33
|
1.53
|
0.1
|
|
Samsung
SCX-5115F
|
5
|
1
|
3
|
8
|
0.54
|
|
Epson
CX 3700
|
3
|
0.33
|
1
|
4.33
|
0.29
|
|
Сумма
|
-
|
-
|
-
|
14.86
|
1
|
Таблица 8.6.
Оценка объектов (альтернатив)а для критерия
Тип печати.
|
Объект
|
Panasonic
KX-C962RU
|
Samsung
SCX-5115F
|
Epson
CX
3700
|
Сумма оценок по строкам
|
Нормир. сумма
|
|
Panasonic
KX-C962RU
|
1
|
0.2
|
0.33
|
1.53
|
0.1
|
|
Samsung
SCX-5115F
|
5
|
1
|
3
|
8
|
0.54
|
|
Epson
CX 3700
|
3
|
0.33
|
1
|
4.33
|
0.29
|
|
Сумма
|
-
|
-
|
-
|
14.86
|
1
|
Таблица 8.7.
Приведённые результаты отражают точку зрения конкретного эксперта. Итоговые результаты альтернатив по критериям сведём в
таблицу 8.8.
Оценка объектов (альтернатив) по критериям 1-го ровня.
| Объект
(альтернатива)
|
Характеристика (критерий)
|
|
Скорость передачи
(стр/мин)
|
Разрешение
(dpi)
|
Тип
печати
|
|
Panasonic KX-C962RU
|
0.1
|
0.1
|
0.1
|
|
Samsung
SCX-5115F
|
0.54
|
0.54
|
0.54
|
|
Epson CX
3700
|
0.29
|
0.29
|
0.29
|
Таблица 8.8.
Этап 3. Определение веса критериев (весовых коэффициентов характеристик).
Проводится аналогично этапу 2. В таблице 8.9. приведены результаты субъективной экспертизы по оценке степени важности отдельных критериев, проведена методом парных сравнений.
Результаты парных сравнений степени важности критериев
(для одного эксперта).
|
Критерий
|
Скорость передачи
(стр/мин)
|
Разрешение
(dpi)
|
Тип печати
|
|
Скорость передачи
(стр/мин)
|
1/1
|
3/1
|
3/1
|
|
Разрешение
(dpi)
|
1/3
|
1/1
|
1/1
|
|
Тип печати
|
1/3
|
1/1
|
1/1
|
Таблица 8.9.
Рассчитанные веса критериев сведём в таблицу 8.10.
Рассчитанные веса критериев 1-го ровня.
|
Критерий
|
Скорость
передачи
(стр/мин)
|
Разрешение
(dpi)
|
Тип
печати
|
Сумма по строкам
|
Вес критерия
|
|
Скорость передачи
(стр/мин)
|
1
|
3
|
3
|
7
|
0.6
|
|
Разрешение
(dpi)
|
0.33
|
1
|
1
|
2.33
|
0.2
|
|
Тип печати
|
0.33
|
1
|
1
|
2.33
|
0.2
|
|
Сумма
|
-
|
-
|
-
|
11.66
|
1
|
Таблица 8.10.
Этап 4. Получение интегральных оценок альтернатив (функций полезности).
Для этого используют линейную свёртку критериев или средневзвешенное арифметическое значение:
Panasonic
KX-C962RU..0.18
Samsung
SCX-5115F
.0.324
Epson
CX 3700..Е.0.174
Этап 5. Анализ отношении функций полезности к нормированной стоимости.
В этом случае приоритетной считается альтернатива, для которой казанное отношение максимально. Для наглядности все необходимые для анализа данные сведены в таблицу 8.11.
Оценка отношения функции полезности
(интегральная оценка) к нормированной стоимости.
|
Объект (альтернатива)
|
Стоимость (руб.)
|
Стоимость нормированная
|
Функция полезности
|
Отношение
|
|
Panasonic
KX-C962RU
|
2290
|
0.15
|
0.18
|
1.2
|
|
Samsung
SCX-5115F
|
8990
|
0.61
|
0.324
|
0.53
|
|
Epson CX
3700
|
3500
|
0.24
|
0.174
|
0.725
|
|
Сумма
|
14780
|
1
|
1
|
-
|
Таблица 8.11.
Таким образом, на основании мнения опрашиваемого эксперта, т.е. лица, принимающего решение в результате использования метода анализа иерархий иа приоритетов альтернатив наиболее целесообразной иза анализируемых моделей факсова оказалась модель
