Система автоматического упора для рольганга

Применение автокоррекции программы вращения БЧЭ позволило снизить исправленное значение средне-квадратических круговых ошибок автономной ИНС за час полета с 2798 м (ИНС без коррекции) до 2216 м., что на 25% меньше аналогичных ошибок ИНС без коррекции.

Список литературы

1. Бражнев С.М., Шепеть И.П. Методика оценки навигационных свойств геофизических полей // Инновационные направления развития в образовании, экономике, технике и технологиях: сб. трудов Междунар. науч.-практ. конф. (Ставрополь, 20-21 мая 2014 г.). Ставрополь: ТИС (филиал) ДГТУ, 2014. С. 118-121.

2. Губарь М.Н., Лопаткин Д.В., Ипполитов С.В., Ше-петь И.П. Перспективные направления развития бортового оборудования летательного аппарата, обеспечивающего маловысотный полет // Инновационные направления развития в образовании, экономике, технике и технологиях: сб. трудов Междунар. науч.-практ. конф. (Ставрополь, 20-21 мая 2014 г.). Ставрополь: ТИС (филиал) ДГТУ, 2014. С. 133136.

3. Литвин Д.Б., Шепеть И.П. Способ решения дифференциальных уравнений // Аграрная наука, творчество, рост: сб. трудов IV Междунар. науч.-практ. конф. (Ставрополь, 10-14 февраля 2014 г.). Ставрополь: СтГАУ., 2014. С. 232-234.

4. Литвин Д.Б., Гулай Т.А., Долгополова А.Ф., Шепеть И.П., Протасов К.А. Декомпозиция системы линейных дифференциальных уравнений // Финансово-экономические и учетно-аналитические проблемы развития региона: сб. трудов 78-й научно-практической конференции. Ставрополь: СтГАУ., 2014. С. 237-241.

5. Пат. 2362977 Российская Федерация, МПК G01C21/10. Способ компенсации инструментальных погрешностей бесплатформенных инерциаль-ных навигационных систем и устройство для его осуществления / Шепеть И.П., Онуфриенко В.В., Иванов М.Н., Бондаренко Д.В., Захарин А.В., Сле-саренок С.В., Иванов И.М., Кучевский С.В., Коваленко В.Ф., Кучевский К.В., заявитель и патентообладатель авторы изобретения - № 2008121099/28,.

заявл. 26.05.2008, опубл. 27.07.2009, Бюл. № 21 - 9 с.: ил.

6. Шепеть И.П., Бражнев С.М., Литвин Д.Б., Алабанов А.Б., Литвина Е.Д. Оценка возможности применения пространственной модуляции погрешностей измерительных элементов в информационно-управляющих системах // НаукаПарк. 2014. № 2/2 (22) март-апрель. С. 15-18.

7. Шепеть И.П., Бражнев С.М., Литвин Д.Б., Литвина Е.Д., Протасов К.А. Решение систем алгебраических уравнений в среде MATLAB // Инновационные направления развития в образовании, экономике, технике и технологиях: сб. трудов Междунар. науч.-практ. конф. (Ставрополь, 20-21 мая 2014 г.). Ставрополь: ТИС (филиал) ДГТУ, 2014. С. 158-162.

8. Шепеть И.П., Бражнев С.М., Литвин Д.Б., Балабанов А.Б., Литвина Е.Д. Разработка условного алгоритма контроля и диагностирования информационно-измерительных систем // НаукаПарк. 2014. № 2/2 (22) март-апрель. С. 19-22.

9. Шепеть И.П., Варнавский А.А. Дуальное управление по неполной информации в информационно-измерительных системах // НаукаПарк. 2013. № 6 (16). С. 113-117.

10. Шепеть И. П., Напольский В. П. Метод повышения точности измерения векторных параметров в автономных инерциальных навигационных системах летательных аппаратов // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. 2007. N 5. С. 10-11.

11. Система контроля условий транспортировки ценных грузов / Литвин Д.Б., Шепеть И.П., Бражнев С.М., Протасов К.А., Литвина Е.Д. // Экономические, инновационные и информационные проблемы развития региона: сб. трудов Междунар. науч.-практ. конф. (Ставрополь, 15-16 апреля 2014 г.) / СтГАУ. Ставрополь, 2014. С. 184-186.

12. Шепеть И.П., Хабаров А.Н., Гривенная Н.В., Сер-бин Е.М., Чернавина Т.В. Автономная компенсация случайных возмущений в инерциальных навигационных системах // Труды международного симпозиума Надежность и качество. Пенза: Из-во Пенз. гос. ун-та, 2014. Том 2. С. 232-234.

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПОРА ДЛЯ РОЛЬГАНГА

Смольников Александр Дмитриевич

Студент гр. АПМ-10-1, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», г. Санкт-Петербург

Петров Павел Андреевич

Канд. техн. наук, доцент кафедры автоматизации технологических процессов и производств, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», г. Санкт-Петербург

«Рольгангом называется транспортер, на котором прокатываемая полоса перемещается по вращающимся роликам» [3, с. 3]. Это наиболее распространенный тип машин для осевого перемещения прокатываемого материала. В основном используются для перемещения несыпучих грузов (контейнеров, поддонов, ящиков, коробок, паллет) и длинномерных грузов (металлопрокат, пиломатериалы, бруски и т.д.). Рольганги отличаются различной

грузоподъемностью, габаритами, диаметром и длиной роликов, материалом роликов, и назначением. В нашем случае используется рольганг для нарезки алюминиевого профиля согласно его габаритным размерам.

В настоящее время на линиях по нарезке алюминиевого профиля зачастую не используют автоматических упоров для установления точной длины отрезаемого мате-

риала. При таком подходе нельзя добиться высокого качества и точности отрезаемых профилей. Даже если использовать для этих целей упор с ручной подачей, то из-за человеческого фактора, люфта упорного механизма, случайных внешних воздействий сложно добиться хорошей точности. Тем более точность резко ухудшается, когда упорный механизм не используется вообще. Например, когда измерение происходит с помощью линейки вдоль края рольганга. Поэтому необходимо использовать систему автоматического упора для рольганга, на котором производится нарезка алюминиевого профиля. Данная система обладает следующими преимуществами:

- минимизация влияния человеческого фактора на процесс;

- надежный тормозной механизм, обеспечивающий жесткую фиксацию упора в одном положении;

- ускорение процесса нарезки профиля путем более быстрого перемещения упора в сравнении с ручным приводом;

- уменьшение отходов за счет точности производимых измерений;

- возможность настройки программы под определенные задачи.

Отличным примером реализации рассматриваемой задачи является система автоматического упора фирмы Wise Service. К примеру, автоматический упор этой компании имеет следующие важнейшие характеристики [1]:

- сила удержания упора - 20 кг;

- скорость передвижения электропривода при выставлении заготовки - до 1м/с;

- точность установки рабочего инструмента: 0,1 - 0,2 мм;

- наличие порта USB 2.0;

- сетевые адаптеры Wi-Fi 802.11 b/g/n, Fast Ethernet. Из приведенного перечня основных характеристик

видно, что при своей относительной простоте, данное устройство выполняет достаточно важные функции, причем качественно и надежно.

В качестве наглядности выгоды от установки автоматического упора в материалах компании Wise Service говорится о том, что раньше, на производстве одного клиента из Украины нарезали на трех штапикорезах вручную 310 окон. Теперь столько же окон нарезают на одном станке с автоматическим рольгангом. Экономия расходов на персонал: 312.5$ в месяц умножаем на 2 специалиста и на 12 месяцев. Получаем экономию 7500$/год. Оптимизация производственной площади: 11 кв. м (площадь одного станка) умножаем на 2 (так как освободилось место от 2-х станков) умножаем на арендную стоимость за квадратный метр 3.75$. Получаем экономию 82.5$ в месяц. Умножаем на 12 месяцев и получаем 990$/год. Суммарная экономия за первый год после установки автоматического рольганга: 7500$ + 990$ = 8490$ [1].

Как видно из примера, автоматизация производства улучшает не только характеристики конечного продукта производства, но и экономическую ситуацию на предприятии в целом.

Покупка готового станка с встроенной системой автоматического упора - это наиболее простое и быстрое, но

не самое дешевое решение. Обычно так поступают при создании нового производства или же при полной замене старого оборудования на современное. Наше предложение заключается в модернизации оборудования, что, несомненно, намного выгоднее в цене, несмотря на требования индивидуального подхода к каждому производству.

Ориентируясь на опыт уже готовых систем, несложно представить наиболее подходящее решение для предлагаемой задачи. Ключевыми вопросами при разработке схемы автоматизации были:

- выбор типа механической передачи;

- выбор типа двигателя;

- расчет параметров необходимого двигателя;

- выбор интерфейса управления двигателем;

- написание программы для управления двигателем;

- разработка визуального интерфейса для задания координат и других параметров для упора.

Рассмотрим подробнее эти вопросы. Основные

типы механической передачи в данном случае - это ШВП (шарико - винтовая передача), зубчатая рейка и зубчато-ременная передача. Выбирая из этих трех типов необходимо учитывать следующие цели:

- высокая точность позиционирования;

- достаточно высокая скорость перемещения упора;

- простота и надежность крепежа конструкции.

Главным параметром системы автоматического

упора является точность позиционирования. Исходя из этого, можно не рассматривать зубчато-ременную передачу, так как наличие провиса ремня и высокая вероятность соскока зубьев шестерни не могут гарантировать хорошую точность. ШВП имеет большую точность по сравнению с зубчатой рейкой, но из-за гораздо меньшего отношения (оборот)/ (метр перемещения) в сравнении с зубчатой рейкой ШВП уступает в скорости перемещения упора. Тем более что зубчатая рейка обладает достаточной точностью (0,2 мм на метр перемещения). Таким образом, отдаем предпочтение зубчатой рейке.

Самый распространенный тип двигателя для данной задачи - шаговый двигатель. Он обеспечивает достаточную точность позиционирования благодаря возможности смены разрешающей способности. Также для его корректного позиционирования нет необходимости использовать обратную связь. Поэтому был выбран шаговый двигатель.

Исходя из необходимой нагрузки, массы двигателя, каретки, упора, шестерни и диаметра шестерни, был рассчитан требуемый момент на валу двигателя [4]:

Ы=Е • ¿=0,784 Н • м

По необходимому моменту подбирается подходящий двигатель.

Управление ШД (шаговым двигателем) производится за счет подачи кратковременных импульсов поочередно на его обмотки. То есть интерфейс управления - это А и В фазы этого двигателя.

На рисунке 1 представлена функциональная схема взаимодействия элементов системы управления упором.

Рисунок 1. Функциональная схема

Нами было принято решение смоделировать управ-

С помощью дополнительно установленной библио-

ление ШД при помощи лабораторного оборудования, а теки «Motion» [2] была написана программа по управле-

именно:

- Шаговый двигатель Pittman 9232S003-Я1;

- Драйвер ШД MID-7654;

- Плата коммутации PXI 7350;

- Программное обеспечение № LabVIEW 5.6.

нию шаговым двигателем. Преимущество пакета Lab-V^EW заключается в том, что одновременно с написанием программы разрабатывается и визуальный интерфейс. Окончательный вид программы представлен на рисунках 2 и 3.

Рисунок 2. Язык Block diagram

Скорость пере

мещения б м/с 1 екущая скорость

fM 0

Необходимый размер 1 екущии размер

Ч л '

ff

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

0 100 200 300 400 500

Ноте

HOME 1

1 1 -—- I-IL. 1

stop

I

_F 1 _ 1 1

Рисунок 3. Экран оператора

На рисунке 2 показан листинг программы в LabVIEW. Программа изначально выполняет инициализацию двигателя, выбор режимов работы и перемещения. После этого необходимо указать скорость перемещения и необходимый размер заготовки. Эти действия производятся уже на экране оператора (Front panel). После достижения необходимой координаты производится остановка двигателя. Кнопка «Home» нужна для обозначения позиции базы (сброса координат в ноль). Кнопка «Stop» нужна для остановки выполнения программы. Данный алгоритм относительно прост, но эффективен. Он способен справляться с необходимыми нам функциями.

Таким образом, для разработки системы автоматического упора были решены следующие задачи:

- проанализированы существующие готовые решения в сфере автоматизированных систем подачи упора;

- выполнен анализ экономической эффективности внедрения данной системы;

- разработан проект по модернизации рольганга с внедрением системы автоматического упора;

- проведено моделирования процесса;

- выполнен анализ результатов моделирования.

Идея создания системы автоматического упора не нова. Есть несколько серьезных компаний, успешно занимающихся этим вопросом. В нашем случае интерес состоял в прокладывании нового пути в этой сфере. Благодаря программному обеспечению от National Instruments было создано новое решение для данной задачи, которое может быть внедрено на металлообрабатывающих предприятиях, в том числе для нарезки алюминиевого профиля.

Список литературы

1. Автоматизация оконного производства и бизнеса [Офиц.сайт]. URL: http://wise-service.com.ua/ (дата обращения: 17.02.2015).

2. Джеффри Тревис. LabVIEW для всех: Пер. с англ. Клушин Н.А.-М.:ДМК Пресс; Прибор Комплект, 2005. - 544с.

3. Петров И.Н. Конструкции и расчет рольгангов прокатных станов: Свердловск, 1967. - 37 с.

4. Расчет мощности шагового двигателя [Форум]. URL: http://forum.rcdesign.ru/f110/thread145751/ (дата обращения: 15.01.2015).

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ИЗГИБОВ НА ОПТИЧЕСКОЕ ВОЛОКНО

Из всех возможных воздействий на оптическое волокно следует особенно выделить механические, так как все остальные приводят именно к ним.

Механические воздействия приводят как к увеличению коэффициента затухания, так и поляризационно-мо-довой дисперсии.

Все механические воздействия можно разделить на статические и динамические; к статическим относятся: изгибы, растяжения при хранении на барабанах, скручивание при изготовлении кабеля; к динамическим следует отнести: растяжение при воздействии ветра, сжатие и растяжение материалов при воздействии температур.

Стенина Татьяна Андреевна

студентка УрТИСИ СибГУТИ, г.Екатеринбург

Изгибы делятся на микроизгибы и макроизгибы. Микроизгибы, согласно [3, с. 43], вызваны несовершенством волокна: искривлением оси при производстве; а так же недостаточной гладкостью внешних покрытий. Микроизгибы могут существенно увеличивать коэффициент затухания, так как существуют на всей протяжённости волокна. Изображение микроизгиба на оптическом волокне представлено на рисунке 1 [1, с. 24]. Периоды микроизгибов представляют собой единицы миллиметров либо сантиметров, амплитуда составляет доли либо единицы микрометров. [1, с. 23]

Часть световой энергии выходит из волокна

Рисунок 1. Микроизгиб оптического волокна

Макроизгибы - изгибы, возникающие при монтаже и укладке кабеля. Радиус такого изгиба обратно пропорционален величине потерь. Согласно [2, с. 17] потери, возникающие при изгибе оптического волокна, можно разделить на две составляющие: потери при переходе от прямого волокна к изогнутому и обратно, потери непосредственно на изгибе. Потери в месте соединения прямого и изогнутого волокон обусловлены смещением центра модового пятна в изогнутом волокне относительно оси

волокна на некоторую величину, зависящую от радиуса изгиба, следовательно, моды оказываются смещёнными друг относительно друга, поэтому мощность моды прямого участка волокна передаётся моде изогнутого волокна не полностью. Та часть мощности, что не передалась преобразуется в оболочечные моды и теряется.

Изображение оптического волокна с макроизгибом представлено на рисунке 2 [1, с. 24].