автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Автоматизация финишной обработки выпрямительных полупроводниковых диодов

РГб и«

1 ' *'

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА. ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.Э.БАУМАНА

На правах рукописи

АРШУК ЕВГЕНИЯ ПАВЛОВИЧ

АВТОМАТИЗАЦИЯ ФИНИШНОЙ ОБРАБОТКИ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ диодов

Специальность 05.13.07 ■ Автоматизация технологических процессов и производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1994 г.

Рабата выполнена в Московском ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени государственной техническом университете им. М.Э.Баумана

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

Рябов В.Т.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор, ■*, действительный член международной академии информатизации Капустин Н.М.. - кандидат технических наук /сов Б. А.

• Ведущая организация - А00 "ТЗПП"

Зацита состоится * / " года на заседании

специализированного совета К.053.15.15 в Московской государег венной техническом университете им. Н.Э.Баумана по адресу: 107005. Москва. Б-5, 2-я Бауманская ул.. дом 5.

С диссертацией иогно ознакомиться в библиотеке ИГТУ ич. Н.Э.Баумана.

Ваи отзыа иа автореферат в одной экземпляре, завереиныл печатью, просим направлять но указанному адресу.

Автореферат разослан ш^СОлА^ 1994 г.

Ученый секретарь диссертационного Соаета кандидат технических наук, доцент

В.Т.Рнбоь

Надписано к печати оя___1991 г. Заказ Н

Ойьем 1 П.л. Тирах 100 зкз. Тшюграфля МШ им. Н.Э.Ка;№н^

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Выпрямительный полупроводниковый диод является одним из самых широко распространённых приборов в электронной технике. Большинству предъявляемых требований вполне устраивает последние разработки - диффузионные полупроводниковые диода в пластмассовом цилиндрическом корпусе с осевыми проволочными выводами (КД226, КД243. КД247 и т.д.) и аналогичные в стеклянном корпусе (КД257. КД258). Обладая малыми габаритами и хорошими электрическими параметрами, эти приборы способны вытеснить практически все ранее выпускаемые выпрямительные диоды малой и средней мощности. Спрос на них на мировом рынке определяется величиной в несколько миллиардов диодов в год. Постепенное же вхождение России в мировые рыночные отношения ставит отечественные предприятия электронной промышленности в условия жесткой конкуренции с такими мощными компаниями, как Philips, Siemens и другими. Выжить возможно, лишь значительно снизив себестоимость и резко повысив качество производимой продукции при обеспечении требуемых объемов выпуска. Этого можно достигнуть лишь за счет повышения уровня автоматизации производства и качества выпускаемой продукции на основе прогрессивных технологий, разработки высокопроизводительного технологического оборудования и объединения его в автоматизированные технологические комплексы (АТК) с безлюдным и круглосуточным режимом работы. Созданием автоматизированного оборудования для производства диодов занимаются КБ предприятий Московского региона, Санкт-Петербурга, Твери, Бого-родицка и др. Известны разработки В.А.Нейштадта, И.Я.Покатиловг Н.А.Покатиловой, Б.С.Самойлова, Г.Г.Басова, В.Н.Иваненка. Имеется и опыт создания АТК, например ГАУ на Томилинском заводе полупроводниковых приборов. Однако проблема создания прогрессивного технологического оборудования, способного удовлетворить растущие потребности гроизводс гва. остается открытой и актуальной. Необходимы новые подходы кж к формулирования требования к технологическому оборудованию, так и к методам его разработки.

Цель работы - повышение технико-экономических показателей автоматизированного технологического оборудования на основе комплексной разработки его механических, электронных и программных компонентов.

В соответствий с целью были определены следующие задач»!.*

1. Разработка концепции открытой технологической систекы (ОТО, определившей свойства оборудования, встраиваемого в ЛТК. •iopidipoaaime требований к прогрессивному оборудована», способному удовлетворить потребности производства.

2. Разработка методики комплексной проработки механических, ьлектроиных н программных компонентой технологического оборудования.

3. Разработка аппаратных а программных средств поддерет разработанной методики.

4. Апробация разработанной не годики на примере автомата илиссн*ий.ации диодов типа КД226, повышенно качества и произыздл-'itijiLUOCTH класси&дащпч даодоо, реализация сервисных фупишш аз-томата.

Мзтодч исследозапи!!__Теоретические исследования проводилась

на основе работ по физике тоердзго тела Я.А. О-здотоаа, О.Л.Ароно-са. Р.Маллера, теории производительное!!! к гвтопатнзацш1 Г.А.Сау-иана. А.II.Баичкевнчг:. теории вычнештешшх сетей, теории сетей Петра ь теории Бзаиюдзйсюувзйк процессов Ч.Хоара. Достозер-аость теоретических предпосылок прозерялась путей сравнин:з нх с результатш-й! экспериментальных исследований.

Экспериментальные ti экспяуатациолние нссяздозшйй просодн-г.ась в лаборатории кафедры "Электронное иа'-лшсстроелке" Ш'0 i.:s. Л. Э. Бауиапа, a так^е с дейенгуедеж» вра&идошои производстве I» ПО "Тор" с пршшасшен современного шпрошю-изшрггтежшго оборудовании и аппарата теории вероятностей и 1сатег-ит»:ч2сксд сштисинси.

А£1 то]) bi.ipa;,iasr искрам;;:,;) благодарность главкому гаеггазру 1)0 "Тор* Ю.Б.¿'¡робшу, гшчал^ишеу отдела С 0«Б В. А.Не$'итйдту а сотрудникам отдела за ачазанлуи покори и содепстиас.

liaXHdSSJiSUilSia- Разработана шщзшда отсритой технологи~ чгсиой снетии (ОГС). определяемая совокупность требовали!! » ¿уц;;ц,;опалиюиу и структурному построении iсинологического ебо-рудоашшя И оЙесяечиеалчм uiy высокие тс>шико-экоа&:ш!1еш12 характеристики при Супкцношфоаашш и состази АТП.

Разработай штодииа коккпехсиоЯ проработки механических, элекгроших и программах гоппонентоз, баанруи-з^лся на процессной подхода, методе формального описания ш&иш в пндс дзухкоп-2

поиентно:! комплексно/! модели и многоэтапном да годе формального описания и реализации програкмлсо обеспечения на основе Е-сете-воЯ модели и языка високого уровня Паскаль-Квант.

Обоснован и разработан зондовиЯ метод классификации лиолов. позволяет^ резко повысить качество сортировки диодов за счет уменьшения минимально возможного времени измерения параметроп.

Обоснованы перспективные варианты реализаций процессов автомата классификации н разработана стратегия развития участки финкиюЯ обработки в соответствии с концепцией ОТС.

Практическая ценность. С применением предложенной методики разработан роторный автомат классификации диодов АСД-1 с посла-ловательно-параллелыпи агрегатированием измерительных средств.

Разработана элективная стратегия поддержания работоспособности автомата с многоканальной измерительной системой, основанная на предлагаемом методе статистической диагностики.

Разработан язык высокого уровня Паскаль-Квант.

Разработана система автоматизации программирования СПРУТ для микроконтроллера УТН-6Н, включающая кроес-компилятор Г018 языка Паскаль-Квант и базсвиЯ про "раюсяЯ тшлект микроконтроллера (ОС РВ ОЗИУТО и библиотеку стшдартных подпрогрян-г АНЬШ.

£еащмцщ^^зхльта1ш_щбот|!. ¡¡аучкые и практические результаты работы использезаш при разработке рабочего проекта автомата классификации • днодсв АСД-1 я изготовлении его макета. Разработан ряд ревереппкцх внеоковольтпых источников тестового модуля для реализации зондового метода классификации.

ДпщбайШЗЛ'зботц. Основные результаты работы докладывались на научно-технических семинарах кафедры "Электронное пагиностр -ение" !!ГТУ им. Н.Э.Баумана, на отраслевом семинаре "Опыт разработки и практического применения автоматизированных программно-управляемых средств контроля и диагностирования изделий радио электроники, приборостроения и связи при реализации программ;! "Ннтенсификааня-ЭО' в г. Ленинграде (1906 г.), на Международно! симпозиуме "Ш"0-89" н г. Минске (19Ь!> 1.), на конференция:, ш ционального комитета международной ассоциации по математическому и машинному моделированию "Пнбор и принятие решений в САПР" (г. Воронеж, 1989 г.), "Автоматизация проектирования и управления и технологических системах" (г. Воронеж. 19ЭО г.).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в 5 печатных работах.

Структура и объём работн. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 199 страницах и содержит 147 страниц машинописного текста. 47 рисунков. 9 таблиц, список литературы из 76 наименований.

>

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Вр введении обосновывается актуальность, формулируются основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе обоснован выбор объекта исследования, приведен анализ уровня автоматизации существующего производства.

Показано, что проблема комплексной автоматизации участка финишной обработки диодов является наиболее сложной и важной. Это обусловлено поштучной обработкой диодов, в отличие от групповых методов на других участках, разветвлением случайным образом единого материального потока на несколько потоков с различной интенсивностью в соответствии с электрическими параметрами диодов, а также тем, что участок является завершающим в технологическом процессе, что приводит к ужесточению требований к качеству финишной обработки диодов, так как брак на этих операциях грозит убытками из-за штрафов по рекламациям от потребителя либо за счет снижения цены на диод при занижении его группы. С другой стороны, именно на этом участке возможно выделение информации о состоянии всего техпроцесса в целом и организации соответствующих обратных связей для регулирования производства.

Далее в главе сделан обзор и анализ существующих финишных производств. Совокупность известного оборудования распределена на четыре группы в соответствии с видом агрегатирования основных измерительных средств. Установлено, что в настоящее время в электронной промышленности наиболее распространено классифицирующее оборудование с последовательным агрегатированием измерительных средств как относительно простое и дешевое. Цикловая производительность машин этого семейства ограничена длительностью измерительного теста и может достигать не более 15-20 тысяч диодов в час при времени тестирования не более 0.15 с. Однако наиболее перспективны!® являются автоматы с последователь -4

но-параллельным агрегатированием измерительных средств, для которых цикловая производительност-- не лимитируется длительностью измерительных тестов и может превышать 100 тысяч диодов в час при времени тестирования 1-2 с. Появлению таких машин препятствуют проблемы обеспечения стационарного контактирования и реализации эффективной многоканальной автоматической системы измерения. Приводится анализ результатов эксплуатационных исследования типового действующего оборудования. При коэффициенте использования т^,вп»0.47 наибольшими являются организационные потери (275!), в основном из-за партионности. и потери из-за плохого качества классификации (20%). Потери производительности из-за отказов механизмов сравнительно невелики (6%). однако при малой наработке на отказ в условиях "безлюдного" производства они будут значительными. Анализ отта разработки и внедрения АГК финишной обработки "Финиш" ,(в соответствии с программой КЦП АП-12 МЭП СССР) показал, что принятая в середине 80-х годов стратегия создания ГАП путем модернизации существующего оборудования и объединения его в комплекс была ошибочной. При проектировании ГАП необходимо учитывать внешние и внутренние возмущающие факторы на периоде внедрения и эксплуатгции, оборудование же должно обладать специальными свойствами, которые могут быть заложены, как правило, лишь при его разработке.

Результатом проведенного анализа является вывод, что существующее оборудование не пригодно для создания эффективных автоматизированных производств. Это и определило цель и задачи исследования, которые приводятся в заключении главы.

Вторая глава посвящена формированию требований к прогрес сивному технологическому оборудовании и разработке методики комплексной проработки компонентов такого оборудования.

Основным требованием к разрабатываемому оборудованию предлагается считать соответствие концепции открытой технологической системы (ОТС). Фун.сциональ-юе и структурное построение машины и её компонентов должно удовлетворять некоторому набору соглашений. точность выполнения которых гарантирует возможность взаимодействия с другими ОТС АТК, а также изменения структуры машины без существенной модернизации компонентов. Основу машины составляют два вида потоков: материального и информационного. Они тесно взаимосвязаны. Информационная система отражает текущее состояние материалопотока, и наоборот, та же информационная систем:-

5

несет в себе образ будущего состояния материалопотока в виде управляющих директив для исполнительных механизмов, воздействующих на обрабатываете объекты. Различаясь физическими формами, эти два вида потоков должны описываться одними законами поведения, к ним Могут быть применимы и общие механизмы организации. На уровне автомата. по аналогии с уровнем АТК, существуют сеть исполнительных механизмов, объединённая материальными потоками, и сеть микрокод роллеров, объединенная информационными каналами. Как на урсине АТК. так и на уровне автомата эти две сети долясны описываться совместно. При этом элементы этих сетей должны обладать унифицированными материальными и информационными интерфейсами.

Основными свойствами ОТС определены следующие. 1. Модульность стру турного построения люшки. Предполагается высокая унификация модулей. Каждый из них может иметь локальную микропроцессорную систему управления, которая входит в малую локальную сеть, представляющую распределенную автоматическую систему управления и измерения ОТС.

Z. Полнота набора реалазуедых функций (функциональная завершенность) и незаяисилюсяь ¡ругосций от спяаражной реализации. Для функционирования в составе АТК автомат должен иметь более полный набор функций, а степень поддержки реализуемых функций со стороны программного обеспечения должна быть максимально возможной.

3. Многоуровневое иерархическое функциональное построение модулей систелы. Для описания ОТС применим семиуровневую эталонную модель взаимодействия открытых систем (ЭМВОС). определяющую стандарты, соединения и взаимодействия элементов сети, которая была принята и рекомендована по линии международной организации по стандартизации (МОС) для информационных вычислительных систем. Особенностью применения ЭМВОС в отношении ОТС является то. что физическая среда открытой технологической системы содержит две различные формы потоков: материалов (изделий) и информации, в чем нашли отражение соответствующие аспекты взаимодействш! прикладных процессов. При этом атрибуты этих двух взаимосвязанных форм БОС. различаясь совершенно на низких уровнях, будут . ¡¡меть много общего на высших уровнях, полностью сливаясь в прикладных процессах.

Крон! соответствия ОТС, проектируемый автомат должен обладать такой производительностью, чтобы на двух машинах при 50-% резервировании молю было выполнить ожидаемую годовую программу 6

выпуска, а также обеспечивать брак классификации 1-го рода менее 0.5*, 2 рода - менее 0.2%.

Далее в главе рассмотрены особенности проектирования автоматизированного оборудования, предназначенного для встраивания в АТК. Показано, что для определения необходимого набора функций автомат должен разрабатываться совместно, комплексно с другими подсистемами АТК с учетом его стратегии развития. Под стратегией развития АТК подразумевается план технико-экономических мероприятий. обеспечивающих выполнение целевой функции при сохранении экономической эффективности производства. Другими словами, это план адаптации комплекса к изменениям внутренних и внешних возмущающих факторов его функционирования. Стратегия развития должна разрабатываться при проектировании АТК на основе прогностических моделей и затем корректироваться при эксплуатации комплекса. При таком подходе возможно получение оптимального набора функций автомата по критерию минимума приведенных затрат.

Далее подчеркивается, что при проектировании ОТС, для которых трудоемкость разработки программного обеспечения составляет 75% от трудоемкости всего проекта, необходима комплексная разработка механических, электронных и программных компонентов автомата. При этом в качестве наиболее общих и информативных объектов описания предлагаются концепции - ресурс (комплект технических средств системы) и процесс (действия ресурсов по выполнению функций системы). Дано новое определение процесса: это относительно независимая, информационно обособленная часть директивной технологии либо действия по обеспечении) ее выполнения, объединенные единой физической природой, средствами и объекта'^ управления (ресурсами). Отмечается, что процедуры агрегатирования процессов и соответственно ресурсов при синтезе структурно-компоновочного решения автомата более содержательны, чем регатирование технологических операций.

В дальнейшем дается обзор методов формального описания (МФО) ОТС. При анализе МФО использовались требования и кри-лтч сформулированные целевой рабочей группой МФО. созданной Международной организацией стандартов.

Предлагается метод формального описания ОТС в виде двухком-понентной модели машины - интегрированной принципиальной схемы (ресурсной модели) и процессной модели, включающей Е-сеть и таблицу процессов системы. Модель позволяет проводить сквозное п' -

7

раллельное проектирование механических, электронных и программных компонентов машины. Установлено, что для описания процессной модели наиболее пригодны Е-сети. так как позволяют строить достаточно полные модели технологических систем, отражающие не только их структуру и логику работы, но и внутренние операции над информационными и материальными потоками. В работе дано подробное описание аппарата Е-сетей и приведена его новая интерпретация д, 1 МФО ОТС. При этом предлагается расширить аппарат Е-сети в процедуре перехода разрешить операции с внутренними и аппаратными переменными, которые в атом случае станут связуюадами элементами между процессной моделью и интегрированной принципиальной схемой.

При проектировании программного обеспечения (ПО) ОТС рекомендуется использовать многоэтапный метод формального описания и реализации ПО, включающий 1) разработку процессной спецификации ПО и описание взаимодействия процессов в виде Е-сети процессов; 2) разработку текстов программ процессов на специальной языхе высокого уровня Паскаль-Квант (РО). 3) трансляцию процессов, компоновку и отладку загрузочных модулей с использованием оптимизирующих программных средств в среде системы автоматизации программирования (САП).

Лалее в гласе разрабатывается язык высокого уровня Паскаль-Квант (РО). которыП обладает пеобходжш набора:] операторов. синтаксисом н элзмвнтшш структурирования програш для реализации рассмотренного процессного подхода к проектировании ирограшкого обеспеченна.

ЙЛЖЕШЪШШб разрабатызаится аппаратные и программке сродства поддержи кстодяш шяиексиоа проработки ОТС.

Прздязгается типозай состав необходимого комплекса средств аьтсадтпзацш! (КСАЛ):

1) опргдзшишй иаСар »апфокоатролпгроз ШО.

2) базосыЗ програкжй ко:ишакт (БШ'Л для каедого типа П!Г. содерхаедй операционную систему реального времени (ОС РВ> и библиотеку стандартных подпрограу-м (БСП).

3) унифицированный набор плат сопряжения с объектом со своими драйвера;;;!,

4) унифицированный набор ингерфайсоз.

5) специализированные система свтокат1!зац;ш прогрма¡провалил н отладки, орие.чтнроааш-.ца на определенны!) комплект средств.

а

Установлено, что для построения САУ достаточно в КСАП иметь три типа МК в соответствии с тремя уровнями иерархии: МК объекта (встраиваемый МК), узловой МИ. управляющую вычислительную машину. В качестве УВМ предлагается ПЭВМ 1ВМ РС АТ, узловых МК -УТК-6Н, . УТК-7, МК объекта - однокристальные микро-ЭВМ семейства 1МСЗ-48. 11113-51. 1МС5-96.

Показано, что эффективность реализаций ОС РВ, кросс-компилятора с языка РО и соответственно всего ПО значительно повышается за счет передачи функции планирования использования ресурсов системы разработчику ПО при квантовании каждого процесса. Далее приводится пример разработки базового программного комплекта для УТК-6М или МК семейства 1МСЭ-48 (К18168Е48), включающего ОС РВ ОвМУТи и БСП АЯНВ. При использовании комплекта в реальных разработках удалось сократить объем загрузочных модулей минимум в 2-3 раза при объёме рабочей программы 0-10 страниц РПЗУ, по сравнению с традиционным программированием.

Рассматриваются вопросы разработки системы автоматизации программирования СПРУТ для У1К-6М. Предлагается единый подход к разработке систем автоматизации программирования: кросс-компилятор с языха РО. написанный на языке Паскаль, содержит единую для всех Ж часть, реализующую нисходящ«"! грамматический разбор путем просмотра на один с шло л языка плюс один входной синзол вперёд без возврата, и генератор кода, который форгарует на конце гра'а разбора соответствуйте команды ассемблера н требует коррекции для калдого применяемого типа Ш и его БПИ. Эффективность разрабатываемого ПО повышается, если кросс-ко:шилятор создавать как препроцессор. транслируя:^ Г-ГЬгрогржлу на язык ассемблера !!К, что позволяет в особых случаях корректировать получеину» управлявшую программу "вручнуа".

В заключении главы приводится методика комплексной разработки механических. электронных I! программных ко::понентоз иапи-1!И, базируется па рассмотренных коицетрик. нетодзх "ориалмю-го описания и комплексе средств автоматизации проектирования. Методика включает следуйте этапы:

1) форгароаанне вектора требований к автомату н выбор требуемого набора функций;

2) разработка первичной процессной иодэлп;

3) анализ процессов и синтез вариантов СКР их реализации:

4) разработка комплексной кодеки автомата:

- агрегатирование процессов.

- агрегатирование ресурсов по процессам.

- реализация вспомогательных процессов, разработка стратегии развития операции:

5) разработка рабочего проекта автомата параллельно для механических (в среде САПР,например AutoCad), электрических (в среде САПР PCad) и программных (в среде САП СПРУТ) компонентов.

В дальнейшем в работе приводятся результаты апробации методики на примере автомата классификации диодов типа КД226.

В четвертой главе проводится анализ основных процессов автомата классификации и разработка вариантов их реализаций.

Установлено, что для процесса загризки наиболее перспективными являются вибророторные устройства загрузки. АЗУ с электромагнитной ориентацией (для диодов с выводами из ферромагнитных материалов). Рассмотрены по быстродействию вертикальные и наклонные лоткн-накопители как типовые элементы конструкции АЗУ. Быстродействие устройств с вертикальными лотками:

тыс шт./час,

где d - диаметр корпуса дне '.a. S - сирина паза ротора. С наклонными лотками (с углом наклона а) - лежит в диапазоне:

ОцС[/(Eina-fctí • cosa)• cosa-g/d- (S-d/2- (l+tga))/l:

/(sina-(2fKftlt/d) • cosa) -cosa-g/d-(S-d/2• (1+tga))/l];

Q,,£[ll тыс/час; 30 тыс/час j.

Для процесса шзгрузки предложены новые методы: фиксации заслонок, позволяющий повышать быстродействие существующих устройств в два раза лишь за счет модернизации программного обеспечения, н метод параллельной разгрузки, в котором одновременно в один лоток могут разгружаться несколько диодов и может быть обеспечен очень малый цикл сортировки (0,,» 2тЗ тысячи диодов в минуту). Рассмотрена прогревшая реализация процесса. Для алго-10

ритма сортировки предлагаются метод параллельных очередей и кольцевой метод. Реализация последнего позволит сэкономить память данных МК при количестве групп классификации более семи.

В следующем параграфе рассмотрен процесс измерения постоянного обратного напряжения и определения типа диода. Проведено исследование качества классификации существующего оборудования и анализ причин брака. Основной причиной плохого качества классификации действующего оборудования (ц, до 96%. г^ до 20Я на средних группах) является большая величина времени переходных процессов установления режима измерения (Цвр.ср=Ю.35 с) из-за нестабильности во времени токов утечки по поверхности р-п-перехода при малой длительности измерительного теста (^Э)|=0.15 с).

Предлагается зондовъл метод классификации диодов, реализующий следующие основные идеи.

1. Форсирование процессов^ - для ускорения перераспределения зарядов в диодной структуре необходимо создать в ней как можно большую напряженность электрического ноля, стараясь не ограничивать обратный ток. Для этого в начальный момент диод вводится в режим лавинного пробоя. Кроме ускорения переходных процессов, удержание диода под нагрузкой в течение определенного времени в режиме глубокого лавинного пробоя также приведет к высокоэнерге-таческой тренировке "слабых" мест поверхности р-п-перехода и соответствующему выявлению потенциального брака по параметру "надежность".

2. "Зондирование" обршшоа вети ВАК диода_- определение типа диода будем проводить не по одной точке Ц}йр<1обр.пор' - а п0 участку графика обратной ветвн ВАХ от нулевых значений до лавинного пробоя, воспроизводимой в памяти МК в Биде набора дискретных точек ШО0р:1Ойр). При этом классификационные критерии могут быть различают.

3. Обнарушение затухания перехоЗных процессов - подразумевается переход из режима форсирования в точку минимального тока пробоя Т и выдержку со времени, пока не выполнится одно из условии:

({Г'т <Г„ор) л (Г<0> 1V <п>п,род), где Гт. Г"т - первая и вторая производные функции Ц^р Н) в точке Т, - пороговое значение для первой производной, п -

число опросов, а,рЭд - предельное число опросов, соответствующее максимальной временной выдержке.

Зондовмй метод реализован с помощь» схемы балластного мс,;-

11

та, на основе которой был разработан реверсивный источник тестового модуля РИТМ-1. Источник позволяет проводить измерения характеристик диода в любом его подключенном состоянии. Применение зондового метода позволит сократить длительность измерительного теста до 0.15-0.18 с при приенлемом качестве классификации.

В пятой главе описаны синтез структурно-компоновочного решения автомата классификации, реализация вспомогательных процессов и разработка стратегии развития операции.

Разработана комплексная модель автомата, включающая процессную модель в виде Е-сети, интегрированную принципиальную схему и таблицу привязки. Модель включает 27 процессов, в том числе ю процессов измерения постоянного обратного напряжения и определения типа диода УПМ н 5 процессов низковольтных измерений <ипр и *»ооот) НПМ.

Рассматривается реализация вспомогательных процессов. Разработаны процесс контроля функционирования, процесс управления качеством, а для наблюдения за состоянием многоканальной части автомата классификации предлагается метод статистической диагностики.

Предполагается, что входной поток диодов представляет собой ге-еральную совокупность с нормальным законом распределения и неизвестными средним значением обратного напряжения при заданном обратном токе ^ и дисперсией бо- Далее единый входной поток равномерно распределяется на р потоков, для которых соответствующий измерительный канал в результате обработки позволяет определить и Б],. В основу метода диагностики положено то. что каждый из получаемых потоков в случае нормального функционирования АСИ представляет собой нормально распределенную генеральную совокупность с теми же характеристиками, что и входной поток. Проверке подлежат гипотезы: 1) об однородности дисперсий Ир: б/=бог. 3=1.р (используется критерий Фишера): 2) о равенстве средних Н4: Ц|=Ц,, 3=1,р (пршенен ^критерий СТыедента). Их отклонения для 1-го канала свидетельствует о том, что выборки относятся к разным генеральным совокупностям и. следовательно, об отказе 3-го канала. Метод позволяет обнаружить отказ измерительного канала и блокировать его за 54 с работы машины.

В системах с автоматической диагностикой и блокировкой отказавших каналов наиболее эффективна смешанная тдель стратегии группового восстановления: ,) восстановление через регламентиро-12

ванный интервал времени - в начале каждой смены. 2) восстановление по пороговому критерию - числу отказавших каналов, если потери за оставшееся до конца смены Ц из-за отказа ротк каналов будут превышать потери из-за остановки автомата и восстановления:

Рот^Р'" '»осет^Ч'-Ца+Чосст)-

где р'- количество работоспособных каналов с начала смены, tg* - время ожидания наладчика.

На основе полученной комплексной модели разработан рабочий проект роторного автомат классификации диодов с последовательно-параллельным агрегатированием измерительных средств, в котором проблема стационарности контактирования решена за счет размещения многоканальной автоматической системы измерения на валу рядом с контактными устройствами н связи её с блоком управления автомата по последовательному оптическому каналу. Блоки измерения выполняют измерительные процессы, определяют тип диода и в цифровом виде передают его блоку управления, размещенному стационарно в корпусе масины. Автоматическая система измерения и управления включает 3 микроконтроллера УТК-6М, 10 плат РИТМ-1. 5 шит УФР (для низковольтных измерений), 3 платы MBB. плату контроллера пульта, 3 платы импульсных источников питания НШ1, 20-познционный датчик положения ротора, ситему оптических датчиков.

В заключении главы описывается наиболее полно соотетствув-щий концепции ОТС разработанный эскизный проект сцпер-хлиссири-кспора для диодов с вШСдйт из реррелагкшанис ликер иолов, цикловая производительность которого не менее 100 тысяч «кодов в час прн времени измерения до 1 с. Предлагается стратегия автоматизации фишиашх операций, позволяющая наиболее эйективко перейти от существующего уровня производства к прогрессивному комплексно автоматизированному участку финнажи) обработки дно-дог. Реализация стратегии возможна пря условии изменения конструкции диода: saffiñU выводов на стальные, плакированные медной пленкой.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Установлено, что в электронной промышленности в настоящее время наиболее распространено классифицирующее оборудование с

13

последовательным агрегатированием измерительных средств, технические характеристики которого не удовлетворяют потребностям производства. Следует использовать автоматы с последовательно-параллельным агрегатированием измерительных средств, для которых производительность не лимитируется длительностью измерительных тестов.

2. При проектировании ке оборудования для функционирования б составе МК предлагается использовать концепцию открытой технологической системы (ОТО, сущность» которой является соответствие всей машины и входящих в нее компонентов некоторому набору уттерсалыных соглашений, точное выполнение которых гарантирует возможность взаимодействия с другим ОТС АТС, а также изменения структуры макины без существенной модернизации ее компонентов. Основными свойствами ОТС являются: 1> модульность структурного построения машины, 2)полнота набора реализуемых функций(функциональная завершенность) и независимость функций от аппаратной реализации , 3) многоуровневое иерархическое Функциональное построение модулей системы.

3. Предлагается методика комплексной разработки механических, электронных и программных компонентов ОТС. базирующаяся на методе Формального описания ОТС в виде двухкоыпонентной подели, описывающей ресурсы и процегсы системы, а также на многоэтапном методе описания и реализации программного обеспечении ОТС, использующем описание процессов и их взаимодействия в виде Е-ссти к на специально разработанном языке высокого уровня Паскаль-Квант. Сущностью методики является разработка комплексной модели ОТС и дальнейшее ее уточнение и детализация как обцей сквозной модели при параллельном проектирования компонентов машины.

4. Разработан состав и принципы построения комплекса средств автоматизации проектирования (КСАП) ОТС на базе микроконтроллера УТК-6М. Основу его составляют базовый программный комплект, состоящий из ОС РВ и библиотеки стандартных подпрограмм, и система автоматизации программирования и отладки, вкдачаккцая крое -компилятор Р040 с языка высокого уровня Паскаль-Квант. Применение КСАП позволяет на порядок снизить себестоимость проекта и значительно повышать его качественные показателя.

5. Обоснован и разработан зондовый метод классификации диодов, особенностями которою является интенсификация переходных

14

процессов за v.чет теплового испытания диода в режиме лавинного пробоя и дальнейшее "зондирование" обратной сетей ВАХ диода путем квантования особым способом энергии нагрухення диода, что позволяет не ограничивать величину обратного тока. Применение зондового метода позволит сократить длительность измерительного теста до 0.15-0.1G с при приемлемом качестве классификации.

6. Реализация роторного автомата классификации диодов с последовательно-параллельным агрегатирование!! измерительных средств возможна при размещении ¡аюгоканальноЗ автоматической системы измерения на валу рядом с контактными устройствам!! и связи ее с блоком управления автомата по последовательному оптическому каналу.

7. Б автоматических ; иого канал ьних системах измерения и классн£:кигции следует испольгсзать снсзапну» стратегам группового посстаноаления. использукцу» разраСстаннш метод статистической етагасстачи. сукюсть» которого является слежение за равенством ;i однородностью статистических характеристик расяреде-

диодов но типам для каждого канала и всего входного потока.

3. Предлагается стратегия автоматизации {шпнядо опер и'.нй. позь"олпвг;ал нскболее з<:*гктьЕ!Ю перейти от существующего уровн.. производства к открыто« технологическим системам с элсктро::зг-шш:оа ориентацией и транспсртеропанием. пзрзяягльяой разгрузке;!, тгастрэдьио arperamiponaïuina вгперител&тг« средстзага и г'ДгхткзиоЛ стратегией ^¡'зучестн, нострсакясЯ sa рещжр,-.втт и верестрпоа »« структур;.!.

Основное содержание лкс'сертедш отражено п слслуяг.их работах:

1. Дрзуд Е.П.. Еейптадт В.А., Саг.ойлсл B.C. некоторые осо-йзйности гяСкнх ярсиззсдствешшх систем изготовления полупреяед-ккшшх даодог» // Он: it разработан практического применения гв-тектппирезшшя щюгрдгеяю-управлле«« средств контроля и диагностированы пэдзли.'! радиоэлгхтрошда», приборостроения я связи при реализации npcrpaiani "ИитгнсиЗихация-ОО" : Натериаш >-.rr:::!a-ра. - ,1.. 1985. - C.EG-62.

2. Рябов а.Т., ,\гаук Е.П., Ре£яксв Р. Г. Выбср $ун*ц?«Я и кеппктшш разработка структурио-ш-'лснияочкого речении и прог-pantitoro обеспечения технологического оборудования с uixponpo-цессоршч управление // Знбор н принятие реясная а САПР: "еа-нуз.сб.науч.тр-в. - Еорснез. 1909. - С.40-11.

3. Рябов В.Т.. Аршук Е.П.. Рафиков Р.Г. Средства автоматизации программирования и отладки программного обеспечения технологического оборудования // Материалы международного симпозиума "Ш0-89в.- Том г. - Часть 2. - Минск. 1989. - С. 155-160.

4. Рябов В.Т.. Аршук Е.П. Система автоматизации программирования промышленных контроллеров на базе однокристальных микроэвм // Автоматизация проектирования и управления в технологических системах: Межвуз.сб.науч.тр-в. - Воронеж. 1990. - С.70-75.

5. А.с. 1688942 (СССР). Автомат для контроля и сортировки диодов / Е.П.Ариук, В.Т.Рябов. Ю.П.Замчалов, Ю.Б.Утробин. - Опубл. в Б.Я., 1991. N41.