УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОВЕДЕНИЯ ХРОНОМЕТРАЖА ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ТРУДОЕМКОСТИ ОПЕРАЦИЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ

Полезная модель относится к устройствам проведения такого вида наблюдений, при котором изучаются отдельные элементы технологического процесса механической обработки деталей машиностроения, а именно, регистрация, индикация и запись времени выполнения технологических операций.
Известен хронометражный прибор для определения суммарной продолжительности отдельных циклов технологического процесса, содержащий пружинный привод, набор счетчиков времени, счетчик памяти и клавиатуру управления, при этом устройство дополнительно содержит механизм перезаписи показаний счетчиков, реверсивный электропривод которого кинематически соединен со счетчиком памяти и с одним из счетчиков времени (А.с. 232627 СССР, МКИ G01q, G07q. Хронометражный прибор / В.М. Биатов, Х.Г. Барам, Г.А. Нанкин, П.Л. Доля, Е.В. Новиков, С.Н. Кошель, М.К. Сало. Опубл. 11.12.1968. Бюл. №1).
Основным недостатком устройства можно считать большое количество используемых механических деталей, что значительно снижает его надежность, кроме этого прибор затруднительно использовать при исследовании трудоемкости отдельных операций технологического процесса.
Наиболее близким к заявленному, является устройство для измерения и регистрации структурных элементов времени выполнения технологических операций, состоящее из пластмассового корпуса, на котором с помощью магнитных прижимов закрепляется наблюдательный лист, дополнительно к корпусу винтами прикреплен блок регистрации, выполненный на основе промышленного микроконтроллера с таймером, оперативным запоминающим устройством, энергонезависимой памятью, клавиатурой, дисплеем и портом ввода-вывода информации (Пат. 35454 Российской Федерации, МПК G07C 5/10. Электронный хронометражист / Н.И. Зубов, Н.И. Ладоша, В.П. Сараев; заявитель Российский научно-исследовательский институт по испытанию сельскохозяйственных технологий и машин. №2003121890/20; заявл. 17.07.2003; опубл. 10.01.2004).
Недостатком данного устройства можно считать его недостаточную эргономичность: отсутствие хорошо различимых индикаторов отсчета времени и удобных средств управления прибором, что затрудняет проведение хронометража в условиях механообрабатывающих цехов. Кроме этого механические элементы устройства усложняют его конструкцию и снижают надежность.
Технической задачей заявленной полезной модели является автоматизация проведения хронометража при исследовании трудоемкости операций механической обработки деталей машиностроения, выполняемых на универсальных токарно-винторезных станках, и повышение удобства работы нормировщика за счет использования в устройстве современных светоиндикаторных элементов.
Указанная задача решается за счет того, что устройство содержит пластиковый корпус, на котором закреплены блок семисегментной индикации, состоящий из четырех семисегментных индикаторов и светодиода, визуально разделяющего индикаторы на две группы по два индикатора в каждой, блок информационной индикации, отображающий данные о выполняемой технологической операции, блок ввода данных, выполненный в виде шестандцатикнопочной клавиатуры, две клавиши и два светодиода, с помощью которых осуществляется включение и выключение отсчета времени выполнения технологической операции, а также индикация текущего состояния устройства, при этом блок управления выполнен на основе восьмиразрядного микроконтроллера, содержащего память программ и данных, универсальные восьмиразрядные двунаправленные порты ввода-вывода, контроллер прерываний, универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик, таймеры-счетчики; устройство дополнительно содержит блок преобразователя интерфейсов, использующийся для подключения к персональному компьютеру, и блок энергонезависимой памяти, содержащий данные о технологических операциях, при этом блоки семисегментной индикации, информационной индикации, ввода данных, две клавиши и два светодиода, а также блоки преобразователя интерфейсов и энергонезависимой памяти подключены к портам ввода-вывода восьмиразрядного микроконтроллера.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является автоматизация рабочего места нормировщика в условиях механообрабатывающего цеха при проведении хронометража операций механической обработки деталей машиностроения на токарно-винторезных станках за счет применения эргономичных индикаторов и средств управления устройством, использованием дополнительных блоков энергонезависимой памяти и преобразователя интерфейсов для хранения данных о выполняемых на станке операциях и возможности передачи результатов хронометража на персональной компьютер для их последующей обработки.
Полезная модель поясняется чертежами, при этом на фиг. 1 приведен эскиз внешнего вида устройства, на фиг. 2 - структурная схема устройства.
Устройство содержит пластиковый корпус 1, на котором закреплены блок семисегментной индикации 2, состоящий из четырех семисегментных индикаторов и светодиода 3, визуально разделяющего индикаторы на две группы по два индикатора в каждой. Высота и ширина семисегментных индикаторов составляют, соответственно, H=70 мм, L=48 мм, что обусловлено требуемой хорошей различимостью отображаемых символов. Блок информационной индикации 4, выполненный на основе текстового LCD-дисплея, отображает данные о выполняемой технологической операции. Блок ввода данных 5, выполненный в виде шестнадцатикнопочной клавиатуры, необходим для изменения различных установочных параметров устройства. Две клавиши («Пуск» и «Останов») 6, 7 и два светодиода 8, 9, используются для включения и выключения отсчета времени выполнения технологической операции, а также индикации текущего состояния устройства.
Блок управления 10 выполнен на основе восьмиразрядного микроконтроллера Atmel ATMega128L, содержащего память программ и данных, таймеры-счетчики, универсальные восьмиразрядные двунаправленные порты-ввода вывода, универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик.
Блоки семисегментной индикации, информационной индикации, ввода данных, две клавиши и два светодиода, а также блоки преобразователя интерфейсов и энергонезависимой памяти подключены к портам ввода-вывода восьмиразрядного микроконтроллера следующим образом.
Блок семисегментной индикации 2 подключен к портам C и G микроконтроллера. При этом восьмиразрядные коды символов передаются на семисегментные индикаторы через линии PC0-PC7, а выбор конкретного индикатора осуществляется с помощью восьмиразрядного дешифратора DC, к входам которого подключены линии PC0-PC1 микроконтроллера, что обеспечивает управление четырьмя младшими разрядами выхода дешифратора. Управление светодиодом 3 осуществляется с помощью линии PC4.
Блок информационной индикации 4, который может быть выполнен на основе текстового матричного LCD-индикатора, подключен к четырем линиям порта A (PA0-PA3), которые используются для передачи данных, управление блоком осуществляется с помощью линий A0 (выбор адреса символа) и E (синхронизирующий строб-сигнал), подключенных, соответственно, к линиям PG2 и PG3 микроконтроллера.
Блок ввода данных 5, выполненный в виде шестнадцатикнопочной клавиатуры, подключен к порту A микроконтроллера. При этом для реализации алгоритма «бегущая единица», младшие линии порта PA0-PA3 работают как выходы (итерационный перебор столбцов), а младшие PA4-PA7 как входы (сканирование строк).
Клавиши 6 и 7 («Пуск» и «Останов») подключены к линиям PE4(INT4) и PE5(INT5). Указанные линии порта E микроконтроллера ATMega128L имеют дополнительную функцию: сигнал с их входов поступает на вход контроллера прерываний (на фиг. 2 не показано), что позволяет использовать их в качестве счетчика внешних событий, гарантируя обязательную реакцию устройства на нажатие клавиш.
Светодиоды 8 и 9, использующиеся совместно с клавишами 6 и 7, подключены к линиям PG5, PG6 порта C. Они используются для индикации текущего состояния устройства.
Блок преобразователя интерфейсов 11 выполнен на основе микросхемы MAX232, преобразующей сигналы последовательного порта RS-232 в сигналы, пригодные для использования в цифровых схемах на базе ТТЛ или КМОП технологий. В рассматриваемом устройстве блок преобразователя интерфейсов подключен к блоку управления с помощью линий PD2(RXD) и PD3(TXD), являющихся, соответственно, входом и выходом универсального синхронно-асинхронного приемопередатчика восьмиразрядного микроконтроллера.
Блок энергонезависимой памяти 12 выполнен на основе микросхемы семейства AT24 и подключен к блоку управления с помощью линий PD0(SCL) и PD1(SDA), являющихся, соответственно, линией последовательной передачи тактовых импульсов и линией последовательной передачи данных.
Устройство работает следующим образом. После включения устройства наблюдатель (его роль может выполнять и сам рабочий) набирает на шестнадцатикнопочной клавиатуре 5 код операции в соответствии с технологическим процессом обработки детали. Блок управления 10 загружает данные о запрошенной операции, в том числе ее наименование, норму времени на ее выполнение и другие параметры из блока энергонезависимой памяти 12, и пересылает в блок индикации 4. Перед началом выполнения операции наблюдатель переключает устройство в режим таймера с помощью клавиши 6 («Пуск»). После этого блок управления включает светодиод 8 и начинает отсчет времени выполнения операции, с одновременным его отображением на индикаторах 2, входящих в блок индикации, при этом отсчет секунд индицируется включением и выключением светодиода 3. После завершения операции наблюдатель нажимает клавишу 7 («Останов»), после чего блок управления выключает светодиод 8, включает светодиод 9, останавливает отсчет времени операции и сохраняет полученный результат в блоке энергонезависимой памяти. Данные о каждом измерении каждой из выполненных на станке технологических операций могут быть переданы с помощью универсального синхронно-асинхронного приемопередатчика и блока преобразователя интерфейсов 11 на персональный компьютер для дальнейшей обработки, например для вычисления среднего неполного штучно-калькуляционного времени конкретной технологической операции.