автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Развитие теории, разработка технологии растрового динамического копирования изображений и создание гравировальных станков с ЧПУ

На правах рукописи

МИКОВ ИГОРЬ НИКОЛАЕВИЧ

РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ, РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ РАСТРОВОГО ДИНАМИЧЕСКОГО КОПИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ И СОЗДАНИЕ ГРАВИРОВАЛЬНЫХ СТАНКОВ С ЧПУ

Специальность

05.03.01 -Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

г7

Москва 2004

Работа выполнена в ОАО « Экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущих станков » (ОАО «ЭНИМС») Московском государственном горном университете

Научный консультант

доктор технических наук, профессор ЛЕВИН А.И.

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор МУХИН А.В. доктор технических наук, профессор ЭСТЕРЗОН М.А. доктор технических наук, профессор ГРИДИН О.М.

Ведущая организация - ОАО «Национальный институт авиационной технологии (НИАТ)»

Защита диссертации состоится"_18_ " июня_2004 г. в_1000 час на заседании диссертационного совета Д.520.002.01 в ОАО' 'Экспериментальный научно-исследовательский институт

металлорежущих станков" по адресу: 119991, г. Москва, 5-й Донской проезд, 21-б.

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке института.

Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по указанному адресу на имя учёного секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан " ¿2 " _2004 г.

Учёный секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

В.М. Гришин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Применяемые ранее ручные технологии гравировки и чеканки художественных полутоновых изображений на плоских поверхностях не обеспечивали высокой производительности и качества, в том числе факсимильное™.

В настоящее время гравировка может осуществляться на фрезерных станках с ЧПУ, имеющих традиционное векторное управление. Однако, в этом случае производительность гравировального процесса остаётся крайне низкой, а управляющая программа является сложной и большой по объему.

Одной из новых технологий, которая может обеспечить высокую производительность при резком уменьшении объёма управляющей программы, является компьютерное станочное растровое гравирование плоских художественных изделий на металлах, камне, керамике, стекле и т.д. Использование этой технологии целесообразно при внешней отделке сооружений ( фасадов зданий, фонтанов, наружных лестниц, покрытий площадей, невысоких крыш и т.д. ), а также деталей интерьеров ( покрытий стен и полов, витражей, плафонов и т.д. ) при этом применяется камень, металл и стекло, на которые наносятся разные изображения.. При изготовлении копий рисунков на гравюрах, ювелирных украшениях, орнаментах, матрицах и мемориальных плитах с обязательным условием является обеспечением факсимильности изображения, что при ручной технологии сделать практически невозможно.

Ранее, во НИИПОЛИГРАФМАШ ( г. Москва ) проводились работы ( получен ряд авторских свидетельств ), а «Одесское СКБ полиграфического машиностроения » серийно выпускало устройства ЭГА, которые применялись для производства ( гравировки ) клише. Это были безкомпьютерные аналоговые устройства, узко направленные, дающие невысокие производительность и качество изображения.

Проведённые экспериментальные работы показали, что художественные образы должны воспроизводится гравированием заготовки на факсимильно-гравировальных станках, оснащенных компьютерными устройствами числового программного управления (€N0). На таких станках возможно осуществление всего технологического цикла: от ввода и редактирования художественного образа методами компьютерной графики до последующего автоматического формирования управляющей программы и механической обработки.

Характерными особенностями этих станков являются высокая производительность и высокое качество ( в том числе факсимильность ) гравирования.

Если учесть, что потребность строительной индустрии в перечисленных выше изделиях составляет около 4,5 млн. долларов США в год, то становится очевидной экономическая значимость проблемы и, как следствие, актуальность работы, направленной на её решение.

Таким образом, использование новой технологии компьютерного станочного гравирования может обеспечить:

J

1. факсимильность отображения, что является непременным условием при гравировке художественных изображений (портретов, рисунков), антиквариата, клише и т.д.,

2. повышение производительности, при том же качестве, в сравнении с ручной гравировкой в 6...7 раз,

3. повышение уровня качества гравировки с минимального, при ручном (шаг точек более 100 мкм - обычный класс ), до высшего, при станочном, ( шаг точек менее 5 мкм -высокий класс ),

4. отсутствие экологического ущерба при гравировании материалов, за счёт удаления вредной пыли (стекло, "напыленные" горные порды т.д.).

В связи с вышеизложенным разработка автоматизированной технологии растрового факсимильного механического копирования изображений и создание гравировальных станков с ЧПУ является актуальной научной проблемой.

Работа выполнялась в рамках Федеральной Целевой Научно - Технической Программы (ФЦНТП) "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского направления", подпрограмма « МАШИНЫ, ТЕХНОЛОГИИ и ПРОИЗВОДСТВА БУДУЩЕГО ».

Целью работы является автоматизация процесса нанесения полутонового изображения на различные твёрдые материалы вместо ручных операций, не отвечающих по производительности, качеству и факсимильности современным требованиям, в том числе: 1. разработка технологии получения растрового изображения на поверхности материала, обеспечивающей получение заданной интегральной оптической плотности за счёт силовых ударных импульсов амплитудно-частотно промодулированных параметрами видеосигнала, 2. создание станков факсимильного растрового динамического копирования полутоновых изображений на плоских поверхностях хрупких материалов, позволяющих получать художественные изображения при производительности в 6 - 7 раз превышающей существующие технологии с переводом качества из обычного класса в высокий.

Основные научные положения, выносимые на защиту.

1. Развитие теории растрирования, обеспечивающее повышение качества гравирования, которое заключается в замене непрерывной функции видеосигнала решетчатой функцией, при этом для увеличения чёткости и резкости изображения амплитудная характеристика последней откорректирована добавлением первой и второй разностей соседних дискретных значений.

2. Математическая модель интегральной оптической плотности дискретного видеосигнала, которая позволяет определить глубины амплитудной и частотной модуляций при растрировании.

3. Математическая модель пропорционального электромеханического преобразователя в динамике, которая воспроизводит его частотные характеристики, позволяет выбрать необходимые конструктивно - настроечные параметры и задавать необходимые частотные корректирующие воздействия в систему управления.

4. Критерий оптимизации процесса разрушения поверхностного слоя при растровом гравировании, каковым является соответствие энергозатрат индентора при взаимодействии с материалом, формализованное в виде графо-аналитических передаточных характеристик, учитывающих физическо-механические свойства материала и определяющих взаимосвязь между вводимой индентором в материал энергии с глубиной, образующейся лунки.

5. Принципы компьютерной технологии растрового динамического копирования изображения на поверхности материала, обеспечивающие повышение производительности и качества гравирования.

6. Принцип структурного построения факсимильно- гравировальных станков с €N0, включая их узлы, и метод создания двухуровневой цифровой системы управления повышенной надёжности.

Обоснованность и достоверность научных положений выводов и рекомендаций обусловлены использованием теории растрирования, теории передачи факсимильных изображений, теории анализа и синтеза дискретных и цифровых систем автоматического регулирования, теории колебаний.. Экспериментальная проверка и промышленное использование факсимильно - копировальных станков, как разновидности специальных станков, и цифровых систем управления для них подтверждает результаты теоретических исследований. Научная новизна состоит в следующем.

• Формализована качественная оценка макроструктуры видеосигнала в виде амплитудной характеристики дискретных значений его оптических плотностей, а также качественная оценка его микроструктуры - чёткости изображения (минимальный фрагмент), как первой разности соседних дискретных значений, и резкости изображения (контура минимального фрагмента), как второй разности этих же соседних дискретных значений, что позволяет целенаправленно ввести коррекции в дискретные значения видеосигнала, передаваемого из компьютера в контроллер

• Предложены математические модели, описывающие зависимость интегральной оптической плотности и относительной площади растрового элемента от приведённой величины внедрения, позволяющие определить глубины амплитудной и частотной модуляций токового импульса при растрировании дискретного видеосигнала.

• Предложена математическая модель пропорционального электромеханического преобразователя, которая позволила обосновать метод стабилизации амплитуды колебаний якоря посредством изменения величины входного воздействия.

• Описан механизм разрушения материалов ударом при малых энергиях с использованием введённых энергетических передаточных характеристик, что позволяет определить технологические характеристики процессов чеканки и гравировки и ввести дополнительные коррекции в исходную управляющую импульсную последовательность.

• На основе анализа объёмов и скорости обработки и передачи информации, обосновано применение двухуровневой цифровой системы управления,

организованной базе компьютера и контроллера, в которую для повышения надёжности включён аппаратно-программный диагностический комплекс. Практическое значение работы заключается :

• в разработке технологии компьютерного факсимильного гравирования полированной поверхности материала сканерно-растровым способом,

• в проектировании, изготовлении и опытной эксплуатации партии факсимильно-гравировальных станков, защищёных патентами; прошедшими регистрацию в Госстандарте и получивших сертификат безопасности,

• в разработке и практическом применении методики расчёта и конструирования пропорциональных электромеханических преобразователей; в создании и внедрении таких преобразователей.

• в изготовлении и эксплуатации диагностического программно-аппаратного комплекта, повышающего достоверность показателей исправности систем управления цикловым оборудованием, в том числе факсимильно - гравировальными станками,

• в проектировании, изготовлении, опытной эксплуатации и формировании рекомендаций по построению двухуровневых цифровых систем управления для оборудования с переменным алгоритмом функционирования, защищенных авторскими свидетельствами.

• Реализация выводов и рекомендации работы. Разработанные в диссертации метод гравирования, технологические рекомендации и конструкции станков прошли опытную эксплуатацию и положены в основу конструкций серийно изготавливаемых факсимильно -гравировальных станков в НПО "Багус Универсал" ( г. Екатеринбург ), НПФ"САУНО" и ООО "Гравировальная техника" ( г. Москва ). Структура двухуровневой системы управления и резидентное математическое обеспечение использованы Львовским НПО Факсимильно-Телеграфной Аппаратуры (Украина) при выпуске аналогичных станков. Кроме того, двухуровневые системы, состоящие из программируемых контроллеров и персональных компьютеров, нашли широкое применение для управления цикловым автоматическим металлорежущим оборудованием (автоматические линии, в том числе переналаживаемые). Результаты работы внедрены:

• в конструкции станка модели «Полутон» (ТУ N 3816-001-09804102-97, дата введения 01.05.1998г., дата регистрации 05.11.1997г., реестр N 200\016463) и производство станков модели «Полутон» в ООО "Спецстанок" и ООО "Мастер -ТХОМ,

• при выпуске программируемых контроллеров серии "МИКРОДАТ" заводами "Точэлектроприбор", "Электроприбор" - г. Киев и "ЗИП" - г. Краснодар,

• при создании цифровых систем управления и оснащении ими факсимильно -гравировальных станков, автоматических линий, в том числе 1Л315П, МА2999, и агрегатных станков на заводах "С. Орджоникидзе", "Станкоагрегат",

" Станкоконструкция" и др,

• при создании ремонтного центра программируемых контроллеров фирмы "ФЕСТО" при ЭНИМС,

• при постановке учебного курса по программируемым контроллерам и многолетнем проведении обучения на базе ИПК Минстанкопрома.

Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на следующих конференциях:

1. 3-й Международный симпозиум ИМЕКО, г. Москва, 1983 г.,

2. МГГУ, „Неделя горняка" в 1999г. - 2004г,

3. ЭНИМС, Учёные советы с 1976 г. по 1988 г.,

4 УДН, конференции в 1974 и 2001г.,

5 МГУ, международная конференция "Управление природными и техногенными рисками", г. София, Болгария, 2001 г.и "7-я Национальная Конференция по открытой добыче полезных ископаемых", Варна, Болгария, 2003г.

7. ИГЭУ, международные конференции "10 Бенардосовские чтения", Иваново 2001г.; "11 Бенардосовские чтения", Иваново 2003 г.;

7 "3 International Symposium МЕР 01", Белград, Югославия, 2001г.; "4 International Symposium МЕР 0 3", Белград, Югославия, 2003г.

8. Technical University in Kosice, 10-th International Conference , Кошица, Словакия, 2002 г.'

9 Маг.ГТУ, конференция "Добыча, обработка и применение природного камня ", Магнитогорск, 2002 г., 2003 г.,2004 г.

10. Universitatea din Petrosani, Lucrarile Stiintifice ale Simpozionului International, Петрошане, Румыния, 2003г.

Станок демонстрировался с получением дипломов на следующих выставках: INTERTOOL - 1998, "ОБРАЗОВАНИЕ и КАРЬЕРА 2000","ЭКСП0КАМЕНЬ 2000, 2001,2002".

Публикации. По теме работы опубликовано 53 печатные работы, в том числе в изданиях, зарегистрированных ВАК - 18, одна монография, получены два патента и три авторских свидетельства.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения,7-ми глав и заключение, изложенных на 381 листе машинописного текста, содержит 149 рисунков и 9 таблиц, библиографический список использованной литературы из 176 наименований.

Автор выражает благодарность д.т.н. проф. Морозову В.И. за содействие и помощь. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении рассмотрены устройства, принципиально позволяющие реализовать растровое гравирование для нанесения полутоновых изображений. К ним следует отнести «КОРУНД» и «ДИНА» производства ЛНИИ ФТА (г. Львов, Украина) и БАГУС УНИВЕРСАЛ (г. Екатеринбург, Россия ). Однако, эти устройства без технологии, имеющей теоретическое обоснование, без конструкторских решений как отдельных узлов, прошедших стендовые испытания, так и всего станка в целом, без системы управления, которая совместно со станком серийно выпускается, остаются макетными образцами. Кроме того, фирма Cielle ( Италия ) оснащает свои

станки, как дополнительным узлом, гравировальной головкой, создающей силовые ударные импульсы

Далее, при общей цели этой работы - автоматизации процесса нанесения полутонового изображения, подробно сформулированы её отдельные части:

1. совершенствование процесса получения растрового изображения на поверхности материала, обеспечивающего получение заданной интегральной оптической плотности за счёт амплитудно - частотно промодулированных силовых ударных импульсов, учитывающих параметры видеосигнала, физикомеханические параметры материала и частотные характеристики исполнительных механизмов;

2. развитие теории растрирования, которое заключается

• в определении периода и амплитуды растрирования для значения дискретизированного видеосигнала,

• в построении амплитудной характеристики решетчатой функции (массива дискретных значений) видеосигнала и её корректировке по первой или второй разностям;

3. разработка энергетических характеристик ударного разрушения материалов устанавливающих величину необходимой энергии долбёжного инструмента для создания воронки разрушения заданной глубины;

4. разработка алгоритма вычисления суммарной электромагнитной силы для создания необходимой величины энергии долбёжного инструмента; эта величина в дальнейшем служит основанием при определении глубины амплитудной модуляции;

5. разработка математической модели, описывающей работу пропорционального электромеханического преобразователя в динамике, которая позволяет системе управления, учитывая частотные характеристики последнего, откорректировать амплитуды токовой импульсной последовательности при определении глубины амплитудной модуляции;

6. разработка методики построения цифровой системы управления факсимильно-копировальными станками, позволяющей снизить число иерархических уровней до двух и резко повысить достоверность исправности.

Перечень задач, решение которых позволяет достичь поставленную цель работы.

1. Создание: а) компьютерной технологии факсимильного гравирования материалов, содержащую технологические этапы станочного растрового долбления материала в соответствии с энергетическими характеристиками, посредством электромеханического преобразователя; б) методики построения энергетических характеристик по физико-механическим параметрам материала и её испытание на математической модели.

2. Создание: а) методики построения амплитудной характеристики решетчатой функции видеосигнала, состоящей из массива дискретных значений, её корректировка по первой или второй прямой или обратной разности соседних дискретных значений; б) методики определения периода растрирования и уровня растрового импульса по величине дискретного значения.

3. Создание: а) макетных образцов факсимильно-гравировальных станков ( безкомпьютерных ) и проведение их опытной эксплуатации, б) опытных и серийных

образцов этих станков, оснащённых €N0 с математическим обеспечением, и проведение их опытной эксплуатации, в) гаммы макетных образцов электромеханических преобразователей и стендов для их испытаний, г) опытных серийных образцов электромеханических преобразователей со стендовыми испытаниями и опытной промышленной эксплуатацией

4. Определение передаточной функции электромеханического преобразователя и его амплитудной характеристики, которая позволяет системе управления при изменении частоты растрирования откорректировать амплитуды токовой импульсной последовательности, формируемой для электромеханического преобразователя.

5.Анализ иерархических систем управления, позволяющий целенаправленно организовать цифровое двухуровневое управление повышенной надёжности для факсимильно-гравировальных станков.

В главе 1 проведён анализ существующих методов и технических средств, используемых для получения художественных плоских изображений. Рассмотрены особенности зрительного восприятия полутоновых градаций. При этом в качестве оценки степени почернения отдельных участков изображения принят параметр оптической плотности: й = 1% (1/рх,у), где рхо, -коэффициент отражения. Практически значения Л изменяются от 0,03 - 0,04 ( белое поле ) до 1,6 -3,0 ( чёрное поле ), а р изменяется от 0,9 для белых полей до 0,03 для чёрных.

Ранее, в полиграфии, в работах Орловского Е.Л. и Лебедя Г.Г. качество изображения может быть определено следующими тремя параметрами видеосигнала:

1. Распределением тонов или тональность отдельных участков, т.е. градационные свойства видеосигнала изображения, описываются его

амплитудной характеристикой в макромасштабе.

2. Чёткость изображения, воспроизводящая микроструктуру, т.е. мелкие детали - её первой производной

3. Резкость изображения, воспроизводящая микроструктуру, т.е. контуры мелких деталей - её второй производной.

Таким образом, электрооптический анализ изображений и воспроизведение полутоновых градаций показывает на необходимость коррекции видеосигнала по чёткости и резкости при воспроизведении изображения на заготовке.

Для преобразования непрерывного полутонового изображения в дискретное точечное или микроштриховое используется растрирование. Замена непрерывного полутонового изображения дискретизированным растровым возможна без ущерба для зрительного восприятия на основании теоремы Котельникова В.А., в соответствии с которой функция / (х,у) двух пространственных аргументов х и у, пространственный спектр которой ограничен частотами ух ^ и у,, ,р полностью определяется своими значениями отсчитанными через интервалы аргументов &с = 0,5 Чг гр и 8у = 0,5 V, гр Считают, что репродукция в спектральном отношении изотропна, т.е:5х = 5у = 0,5 V* = Т, где Т - период растрирования. Линеатура ( количество растровых элементов на единицу длины ) должна быть в 2 раза больше верхней частоты спектра изображения видеосигнала /(дг,>>):

Однако, более логично выбирать растровую линеатуру не из характеристик спектра изображения, а из частотных свойств зрительной системы, т.е. её амплитудно-частотных характеристик. Эта характеристика получена экспериментально Андреевым Ю.С. в виде АЧХ зрительного анализатора, при этом:

где Ж(у) - коэффициент передачи зрительной системы ( степень восприятия глазом ), V - пространственная частота в 1\мм ( частота линий). Если принять коэффициент передачи W(v) = 0,5; то это соответствует V = 2 [1Лмм], т.е. для обычного класса изображений применяют L= 2v ,р = 4лииий /мм t для среднего класса -L = 40...50 тший/мм.

Кроме того, на этом же рисунке показана полученная Максутовым Д.Д. зависимость угла разрешения \|/ глаза от диаметра зрачка D глаза. В условиях при D «• 2 мм, V)/ « 130 мин = 0,5 10 "5 * 130 = 0,65 10 "3 рад. с расстояния а = 250 мм число чёрных линий с белыми зазорами на 1 мм составит L = 1 / \|/а = 1/ (0,65 10 "3 *250 ) = 6,5 линий\ мм» что соответствует данным, полученным по Андрееву Ю.С.

В работах Орловского Е.Л., Рабиновича А.Д., Лебедя Г.Г., Духовного И.Я., Копничева Л.И. и др. рассмотрено получение факсимильных копий изображений на печатных матрицах для полиграфии при помощи электрогравировальных автоматов ( ЭГА ). В основу этих машин был положен принцип аналогового фототелеграфа. Технологически они были предназначены только для гравирования металла печатных матриц, а организационно и схемно-конструктивно не содержали цифровой вычислительной техники, что приводило это направление в тупик. Успешная реализации задачи растрирования требует использования компьютерноуправляемых растрово - сканерных факсимильных станков.

В главе 2. рассмотрено развитие теории растрирования, а именно применение математического аппарата решетчатых функций для сканированного изображения, формализация получения полутонового изображения посредством растрирования видеосигнала, формализация определения и коррекция качества исходного изображения путём использования амплитудной характеристики для видеосигнала

При факсимильном копировании изображений для получения на поверхности материала полутоновых и штриховых изображений механическим путём с использованием станка применяется метод растрирования, который заключается в замене полутонового оригинала микроштриховым, состоящим из линейных или точечных элементов, при этом имеет место импульсное модулирование - импульс удара Х^идео = Уsign *Z{f, А), где f- частота импульсов удара, А - амплитуда импульсов удара.

Изображение, хранимое в памяти персонального компьютера в виде массива дискретных значений, получается в результате квантования по времени непрерывной функции t/цндоо и превращения её в решетчатую. Причём аналогом первой производной непрерывной функции для решетчатой функции является первая

разность значений соседних пикселей её решетчатой функции, а второй производной

- вторая разность. Методика построения амплитудной характеристики решетчатой функции посредством разработанного программного обеспечения Сор1г, полученной при сканировании изображения, показана на рис. 1

При этом устанавливается указатель на выбранном фрагменте ( точка 1 ) и по полутоновому клину определяется градация яркости этого фрагмента (точка 2); далее определится численное значение пикселя этого фрагмента (точка 3).

Эта функция, в дальнейшем, используется для построения первых и вторых разностей, которые формализуют качество изображения.

Для определения чёткости в случае решетчатой функции и,ялео служат, как уже отмечалось, первые разности полученные по рис. 1:

Л/Н =/[«+!] -/[«] или V/[и] = /[»] -/[и-1]. ( 2 )

Для определения резкости в случае решетчатой функции служат, вторые

разности полученные по рис. 1:

Л2/[и] =ЛЛ«+1] - Л/[и] =/[«+2] - 2/[и+1] +/[«]

или У2/[и] =УЯи] - У/[л-1] =/[«] - 2/[«-1 ] + /[и-2]. ( 3 )

Электромеханические преобразователи, ранее широко применяемые при динамических испытаниях станков, для ФКС конструктивно содержат сплошной магнитопровод с якорем или подвешенным на гофрированных мембранах, играющих роль возвратной пружины и одну катушку (однокатушечный), или подвешенным на гофрированных мембранах, играющих роль фиксатора, и две катушки (рабочая и возвратная - двухкатушечный). Пропорциональная зависимость электромагнитного усилия от импульсного управляющего тока обеспечивается конструкцией магнитопровода и нелинейной передаточной характеристикой усилительного тракта. Анализ статических характеристик и стендовые испытания электромеханических преобразователей показали, что наиболее желательной является линейная внешняя характеристика ( зависимость перемещения якоря от тока управления ). В этом случае, она позволяет легко сопрягать вход и выход этого элемента с предыдущими и последующими каскадами системы управления и позволяет применять аппарат линейного анализа. Эта линейность достигается рациональным конструированием магнитопровода ( усечённо-конические полюса со «стопом» - утолщением магнитопровода под якорем ) и мембранно-гофрированной якорной подвески, а также созданием осциллирующего режима работы якоря. При небольших зазорах ( в нашем случае до 0,5 мм), когда усилие в рабочем зазоре значительно больше соленоидной составляющей, увеличение длины стопа приводит к увеличению электромагнитной силы ( кроме того, резко уменьшается масса якоря и это улучшает его динамические характеристики).

Введены расчётные соотношения для определения статических характеристик пропорционального электромеханического преобразователя.

Предварительно рассчитывается основной конструктивный параметр - ядро электромагнита, а все дальнейшие параметры рассчитываются исходя из него. Таким параметром является диаметр сердечника ( якоря ) <!„ который определяется из выражения:

где Fym - развиваемое усилие, ¿ь - осевой рабочий воздушный зазор, к - комплекс коэффициентов запаса.

Развиваемое электромагнитное усилие

F^={(Iw)2 /2} * (dGs /dz),

где I - величина тока в катушке, W - число витков в катушке, Gg - магнитная проводимость в рабочем зазоре вдоль оси г. Значение изменения магнитной проводимости Gg вдоль хода якоря для цилиндрических полюсов, образующих зазор усечённо-конической формы

AGS! dz = Цо(я42 / 4¿ь 2sin 2а) {1 - [(1 - п)*((1 - П + 2(<У dc ))sin 2а / cos а, - ( 5 )

где, - угол конуса якоря, - магнитная проницаемость воздуха, длина

усечённого конуса, Н - длина полного конуса.

Применяемый однокатушечный преобразователь всегда статически устойчив. Для получения чистого удара (статически неустойчивый режим) необходимо приложить к якорю значительное по величине усилие F34 » F„Pt ( где F„p- усилие пружины ). При этом, повышение коэффициента осевой жёсткости с, благодаря которому поднимается собственная частота колебательного звена, приводит высокому усилию пружины Fnp и к увеличению времени трогания

Применяемый двухкатушечный электромеханический преобразователь всегда статически неустойчивый, т.к. коэффициент осевой жёсткости с пружины-мембраны минимален, i-^ « 0 и tv~» min. Начало возвратного движения определяется передним фронтом F3M „я, то есть имеет место короткий по длительности ударный импульс.

Импульсная последовательность напряжения переходит в импульсы тока /у ( t ), которые с учётом индуктивности катушки экспоненциально нарастают и возбуждают импульсный магнитный поток в магнитопроводе, приводящий к возникновению импульсов электромагнитной силы F3„. Сила F3tt, приложенная к якорю, преодолевая противодействие пружины, разгоняет его массу с долбяком и приводит к импульсным колебаниям z(t), сообщая долбёжному инструменту энергию

Q(t).

Структурная схема математической модели однокатушечного преобразователя содержит следующие элементы La = w 2Цо$5 / Sq - начальное значение индуктивности для плоского зазора, - установившееся значение тока, 8а - начальный рабочий зазор магнитопровода, R - активное сопротивление обмотки, /ГЭм = ( у?/2) ( ЦоS^/Sj2) -коэффициент передачи электромагнитной части, kM = 1/с •- коэффициент передачи ( усиления ) механической части, 7\ = q/c , Ti = т, /с - постоянные времени, т% масса якоря с долбяком, q - обобщённый коэффициент трения, с- коэффициент упругости пружины, Ss - площадь магнитопровода в воздушном зазоре, w - число витков.

Далее, рассмотрена математическая модель для определения динамических характеристик электромеханического преобразователя, работающего в условиях долбления хрупких материалов. На рис. 2 приведена структурная схема однокатушечного электромеханического преобразователя, работающего в ФКС.

Передаточная функция электромеханического преобразователя запишется следующим образом

Колебания г(1) приводят к колебательным изменениям рабочего воздушного зазора ( 5о + 2 ) и, соответственно, к изменениям его магнитной проводимости <Л7/И5, которые:

по 1 -й цепи обратной связи приводят к колебательным изменениям индуктивности катушки и, соответственно, искажают экспоненту тока ,

по 2-й цепи обратной связи приводят к дополнительным изменениям в импульсных колебаниях

Проведённые испытания серийных электромагнитов постоянного тока, осцилограмма управляющего тока которых показанная на рис. 4, получена при подвижном якоре и показывает, что в данном случае влияние противо-Э.Д.С. на управляющий ток может быть существенным.

влияние длины хода якоря ¿z на изменение формы тока -управления bit * где 5 «- * начальный рабочий» -воздушный зазор ' ' Г о о5 ^

----- -:----. : Рис.3

Из рисунка видно, что по мере увеличения хода якоря Дz действие противо-ЭДС может привести ток управления /у к нулевому значению и увеличить время срабатывания /ср,в..

Для уменьшения глубины 1-й цепи обратной связи необходима такая настройка, при которой соблюдается условие 4Д„. Уменьшение глубины 2-й цепи обратной связи было достигнуто за счёт применения специальной формы рабочего воздушного зазора. Из эксперимента следует, что наименьшей глубиной обратной связи обладает коническая форма рабочего воздушного зазора якоря со «стопом», которая и была принята за основу.

Аналогична модель для 2-х катушечного преобразователя. Модели позволяют на стадии проектирования ( до изготовления ) установить динамические показатели преобразователей и определить величины наладочных параметров.

На рис. 4 показан общий вид амплитудно-частотных характеристик колебательного звена с "мягкой" пружиной, полученной при моделировании в МЛТИСЛВ. Из рисунка следует, что в случае перехода на более высокие характеристики ( придание больших значений усилий ), легко расширяется частотный диапазон электромеханического преобразователя, что втрое повышает производительность станка, за счёт повышения строчной подачи У5.

На рис 5 приведены зависимости тока в катушке от времени при разных значениях постоянных времени и разных значениях амплитуд импульсов напряжения, полученные при моделировании в МЛТИСЛВ.

Из рисунка следует, что полное нарастание тока в катушке происходит за время t = 0,05 сек, что соответствует длительности импульса напряжения при /«10 Гц. Такая частота как раз имеет место при "чёрных" полутонах При "белых "полутонах, когда частота импульсов растрирования длительность

импульса напряжения составляет 0,005 сек. В этом случае требуется повышение скорости нарастания тока в катушке на необходимую величину и для этого в неё необходимо подать импульс 5 В ( линия Ъ).

Лг,м

Рис 4

В главе 3 приводится обоснование рациональных режимов взаимодействия индентора с материалом заготовки посредством графо-аналитических энергетических характеристик при формировании механизма деформирования горных пород долблением в технологическом процессе копирования изображений. Кроме того, рассматриваются технологический процесс чеканки художественных изображений при нанесении удара на поверхность пластичных материалов.

Процесс дефомирования ударом для пластичных и хрупких материалов различен. Для пластичных это чеканка, для хрупких - гравировка. Дефомирование ударом материала заготовки в станке производится пропорциональным электромеханическим преобразователем посредством индентора.

При копировании художественных изображений на полированную поверхность материала необходимо обязательное выполнение следующих трёх требований: 1 коррозионная устойчивость полированной поверхности материала, в том числе деформированной поверхности, 2 различие оптических плотностей исходной и деформированной частей поверхности в точке деформации, 3 одинаковая оптическая плотность по всей исходной и одинаковя оптическая плотность деформированной частей поверхности в точке деформации. В работах Кондратенко В.Г. ( МГТУ им. Э. Баумана) и В. Прагера отмечается, что очаг деформации, образующийся при

Ш) 1, из -

(. ссЪ

О

О 00313 00023 ОШ 0Ш5 0,0053 ОЯЛИ ОШЗ 0А1

»

внедрении клина в пластическое плоское тело, состоит из двух треугольников АЕС, ADB и кругового сектора между ними с углом при вершине (р. На рис. 6 изображено поле напряжений при вдавливании гладкого клина в полубесконечное тело. Силу деформирования в этом случае можно определить, как Р — 2 (C5-siny+ t- cosy)- S , где S- контактная поверхность клина по образующей АВ.

В этом случае нормальные напряжения на поверхности клина будут постоянны и равны

где ст, - напряжение текучести, а напряжение трения х=ц-а,. Для технологического процесса чеканки следует отметить следующее.

1. Возникающая дополнительная оптическая плотность участка АС искажает вычисленное значение интегральной оптической плотности

2. Длина участка ОС переменна и нелинейно зависит от глубины внедрения h . Последующее внедрение клина своим новым выплывом, длиной АС нарушает предыдущий выплыв АС и частично заполняет лунку АКВ ( при малых 5 ), что ещё в большей степени нарушает

Рис. б

Таким образом, технологический процесс чеканки, без принятия специальных мер перевода его в процесс гравировки, для передачи факсимильных полутоновых изображений ( посредством точек ) мало применим и пригоден для передачи штриховых контрастных изображений ( он широко применяется при векторной системе управления).

В связи с тем, что в работе рассматривается технологический процесс гравировки то в качестве примера была выбрана горная порода, как материал наиболее удовлетворяющий техническим требованиям для решения этой задачи.

Механизм процесса разрушения горных пород подробно рассмотрен в работах Протасова Ю.И., Крюкова Г.М. ( МГГУ ). Однако, в этих работах рассматриваются случаи, при которых необходимо обеспечить максимальное удаление объёма горной породы (обеспечить максимальную производительность). При этом инструментом 16

отбиваются значительные куски породы и также, как и в нашем случае, им является долбёжный инструмент. В целом, работа проводится со значительными усилиями, с большими объёмами породы, с большими массами рабочего механизма и инструмента. Таким образом, используя термины теории регулирования, рассматриваются отклонения "в большом".

В нашем случае ( при факсимильном гравировании), в соответствии с терминами теории регулирования, должны рассматриваться отклонения "в малом". Удаляются малые объёмы горной породы, посредством малых масс рабочего механизма и инструмента, расходуется малая энергия разрушения, причём площадь следа воронки разрушения должна быть не максимально возможной, а малой и безусловно пропорциональной сигналу иъюео , к примеру диагональ следа воронки составляет до 0,2 мм (т.е."малая") и приводит на отдельных этапах к разделению деформации и разрушения ядра уплотнения ( нагруженный объём породы под инструментом ) на первичное и вторичное с минимальным проявлением

Рис.7

дополнительного скола. Дальнейшие исследования приводят к энергетической характеристике- зависимости требуемого усилия или

энергии долбёжного инструмента от глубины его внедрения. Работа в "малых отклонениях" допускает линеаризацию этой характеристики .

Далее обосновываются технологические этапы станочной растровой механической гравировки горных пород и энергетические характеристики при гравировке горных пород посредством электромеханического преобразователя и проводится моделирование этих характеристик.

На рис.7 приведены технологические этапы механической гравировки горных пород. При этом долбёжный инструмент должен работать на этапе 3, соответствующий разрушению горных пород, т.к. на этапе 2 упругих и пластичных деформаций нет скола горных пород и нет достаточной " белизны " следа воронки разрушения. Кроме того, на этапе 2, в связи с неоднозначностью соотношений начальной и конечной деформаций трудно соблюсти пропорциональность между площадью следа воронки

На рис 8 приведены энергетические характеристики Q = /(Ад) для горной породы (участки Fu G), а также Q = /(z) ( участки а-е) для двухкатушечного преобразователя, взаимодействующего с этой горной породой, которые соответствуют технологическим этапам по рис.7.

На участке а ( 1-й этап ) масса якоря с долбяком т, разгоняется под действием силы Fm у и проходит п у Аф в точке 2 происходит касание поверхности горной породы. При этом энергия долбяка на 1-м этапе Q\ =тя 0,5 (Д„)2/т2 +с Д„2 , (6)

где тя - масса якоря с долбяком, с - коэффициент упругости пружины, т - половина периода растрирования.

Далее, горная порода остриём долбяка на участке b ( 2-й этап) сжимается на величину ДАд2. При этом, если Дh,j<dJiK,{. ДА, - величина критического внедрения) то время внедрения долбяка составляет критическое

значение времени удара). В конце участка b ( когда ДАд2 = ДА* ) величина энергии

& = тя 0,5 (ДА, ) 2 h\ +с (ДА,) 2 + 0ЯУ1, (7)

где (^яу! = Qt - критическое значение энергии. С учётом выражений Протасова Ю.И. и учитывая, что реакция массива Р превосходит значение a<¡/2, можно записать

Q. = o02*Ai*S /16Е0*Ц , (8)

где <т0 - предел прочности горной породы при объёмном сжатии, ц - коэффициент Пуассона, £0 - модуль объёмной упругости, S - площадь контакта инструмента с горной породой, А\ - величина притупления инструмента.

Далее, на участке с ( 3-й этап ) происходит дальнейшее внедрение долбёжного инструмента на величинуДЛдз = Н - ДА, » Дh„ и происходит удаление объёма V, вторичное с деформацией разрушение ЯУ и удаление пыли из ЯУ, которое заканчивается в точке 4. В этом случае величина энергии

ft = тя 0,5 (Я - ДА,)2 /Х2„ +С (Я -ДА J2 + еЯУ2, (9)

где Н - глубина воронки разрушения, тн - время нагружения ( разрушения) горной породы, Q дуг - энергия вторичного разрушения ЯУ с отделением породы.

В тоже время, на участке разрушения (долбёжный инструмент имеет энергию, большую критической, а время её воздействия на минерал превосходит критическое значение) энергетической характеристики возникает дополнительный скол -С, связанный с дополнительным разрушением горной породы, причём величина этого дополнительного скола зависит от соотношения направлений оси кристалла ( или зерна ) и вектора удара. С учётом утверждений, сделанных Протасовым Ю.И., для реализации технологического режима гравировки с отделением объёма материала и со здания воронки разрушения глубиной Н необходимо затратить энергию

дтг-(А,Ва0ка{/3\1Ец )Я, (10)

где ti- коэффициент эффективности, к - коэффициент, учитывающий граничные условия разрушения и пластичность горной породы, - предел прочности горной породы при растяжении, Е - модуль упругости (Юнга ).

Дополнительная длина скола С определиться из

С = {1 6£2ц п / 9S2 а А ,3 а03 (1 -2ц) к} * 2 2 (П)

Далее, на участке а? ( 4-й этап ) происходит уменьшение энергии. Энергия долбяка 04 равняется энергии, запасённой в пружине

а=с(д„+н)2 (12)

Далее, на конечном участке е ( 5- и этап ) долбяк возвращается в исходную точку за счёт или энергии, запасённой в пружине, которая может быть определена, как 0,-, = 04 = С ( Д„ + Н) 2 за время возврата пружиной « 1в03врата, или усилия, развиваемого возвратной катушкой за время х длительности возвратного импульса, при этом

Таким образом, для передачи полутонового изображения необходимо создание величины энергии () в конце 2-го - начале 3-го этапов энергетической характеристики, когда происходит первичная деформация ядра уплотнения. В тоже время, для передачи штрихового изображения необходимо создание величины энергии Qв средней и конечной частях 3-го этапа, когда происходят вторичная деформации ядра уплотнения и его разрушение с отделением объёма от массы породы. Кроме того, площадь воронки разрушения горной породы совпадает с площадью его контакта с инструментом в конце 2-го - начале 3-го этапов энергетической характеристики при нижней части диапазона энергии и превосходит на величину дополнительного скола при средней и конечной частях 3-го этапа. Величины энергий 02 + 0з при заданных т„ , с, Д„ , т, т„ (когда масса якоря т„ составляет менее 1-го % массы заготовки со столом ) позволяют определить импульс удара долбяка о заготовку. В случае гравирования, величина энергии

необходимой для внедрения долбёжного инструмента в горную породу на глубину Н, определится, как

1* = 0,495 т% V,2 = 02+2з (14)

где кинетическая энергия потерянных скоростей ( при - масса

заготовки со столом станка ), V, - скорость якоря с долбяком. Из (12 ) определяется V, Из выражения Дя = V,* / ¡тора I 2 определяется время / ЗШОра прохождения в импульсе этого зазора, а из выражения определяется необходимое для якоря

ускорение. В тоже время требуемое электромагнитное усилие, приложенное к якорю составит В случае применения однокатушечного преобразователя

обратное движение якоря осуществляется в режиме свободных колебаний ( от пружины ). При этом время обратного движения определяется, как время окончания переходного процесса колебательного звена - возврат пружиной якоря в исходную точку что значительно превышает время возврата двухкатушечного

преобразователя.

В главе 4 рассмотрена компьютерная технология факсимильного гравирования материалов и применение амплитудно-частотно промодулированных силовых ударных импульсов для получения заданной интегральной оптической плотности при растрировании видеосигнала посредством пропорциональных преобразователей.

ПРОГРАММИРУЕМЫЙ КОНТРОЛЛЕР

3

программно организованный

тщись.» генератор

электрочеинический преобразователь £

сачилшздно-частшоимод} шшси и

импульсным то« управления и возврата (для 2*«атутечног%]_^

и

г

Л

1 т»Г

»

{

1 -

5 Т=/(1> >

управляющая' импульсная последовательность

,, , передаточная характеристика * ' амплитудная модуляция

►Г- ^

[' ! передаточная характеристика вду частотная модуляция

А пикселы

| и

ПЕРСОНАЛЬНЫЙ КОМПЬЮТЕР 2

импульсный УДар

Г

I

г *

*• Т

*

\ X

-4- -►

период растрирования

поверхность материала / ,глУбма д/, • 1/ внедрвм '

—* чглу{им и ■оронки рнрушм

оригинал 1

/оптическая- »

плотность , д - ^

орншнала ^ в

Материал 7

I %

интегральная - 4 оптическая ^ плотность |

растрового изображения

растровое изображение

скорость

строчной N 4 помчя ^ '

п юшадь 'растрового мечента

пробельного ) часта

На рис. 9 представлена технологическая функциональная схема получения растрового факсимильного изображения на поверхности материала методом растрирования.

Изображение (1), имеющее распределённую по поверхности оптическую плотность Оор вводится посредством сканера в память компьютера ( 2) и хранится

в виде массива пикселей. Далее этот массив построчно передаётся через порт компьютера в память программируемого контроллера ( 3 ).

В контроллере (3) программно организован генератор (4), формирующий управляющую импульсную последовательность (5) с амплитудной 1/т = /(,ияюа>) и частотной модуляциями по пикселю видеосигнала

амплитудное значение и период следования импульсов на выходе генератора. В этом случае в соответствие с программно-переналаживаемыми передаточными характеристиками производится формирование последовательности импульсов напряжения (5), амплитуда и частота которых пропорциональны пикселю иътео. Далее, управляющая импульсная последовательность (5) поступает на катушки электромеханического преобразователя (6), который своим добёжным инструментом наносит на полированную поверхность материала лунки (7), площадью внутри площади растрового элемента

Таким образом, процесс растрирования связан с преобразованием непрерывного аналогового сигнала, которым является оптическое полутоновое изображение в последовательность импульсов, поступающих на электромеханический преобразователь, управляемый от электронного аппаратно - программного устройства

Далее рассматриваются амплитудная и частотная модуляции при растрировании видеосигнала. Приводятся расчетные соотношения для определения шага точек и глубины проникновения долбёжного инструмента в заготовку.

Долбёжный инструмент, погружаясь в материал заготовки, создаёт, так .называемые, пробельные элементы Дйд =/( 1/,Идео), где ЛАД - глубина погружения (долбления), и,„део - уровень видеосигнала.. Величина относительной площади пробельного элемента

8 = (5,0-5пр)/50 (15)

должна быть такой, чтобы обеспечить равенство оптической плотности оригинала /?ор и интегральной ( визуальной ) оптической плотности Д,, воспринимаемую потребителем. Где $0 - площадь растрового элемента, 5„р - площадь пробельного элемента:

Этот этап декодирования интегральной оптической плотности аналитически описывается уравнением Шеберстова - Муррея - Девиса:

Д. = - /¿[8*1 О"0" + (1 - 8)10-°°] (16)

где - оптическая плотность поверхности полированной заготовки, Б0 - оптическая плотность пробельного элемента (следа долбяка). В свою очередь шаг растрирования определится как

8= У,Т, (17)

где: скорость подачи по строке, период следования импульсных ударов.

Нормируем глубину долбления:

В этом случае выражения для визуальной оптической плотности (для конечной ) запишутся:

Г- /* [2 АдНг + (1 - 2А„2)*10-Оп ] , при 0< АдЯ < 0,5 , 0,= -! (19)

I - [1 - 2(1 - Ад„)2 + 2(1 - Адн)2*10-Оп ] , при 0,5< ЬД1<1.

Значения относительных площадей пробельного элемента через нормированные глубины долбления для обеих диапазонов:

В условиях гравирования наличие непрерывной строчной подачи является обязательным условием. Величина строчного штриха запишется, как

' ппр С1р

= у *т 4-Г

'внедрения АI + ¿возврата* 9

(21)

а величина кадрового штриха -

шгр «ад — ¿внедрения + В, (22)

где В - длина, а - ширина острия долбёжного резца, а - его угол заточки. Длина штриха при внедрении запишется, как

^внедрения

то же при возврате

■а= У*(Акл/(Акд+А„))%,

(23)

(24)

где - время нагружения материала при внедрении, - время возврата долбяка,

величина начального зазора между остриём добёжного инструмента и поверхностью материала.

На рис. 10 приведён пример формирования £ „щ, стр .На рис. 11 показана зависимость Д, =У(АДН) для Д, = 2 И Д) = 0; и йдн =/¡5) .В этом случае по заданному £>в определяется s, далее

■^пр шгр стр * штр кад * (25)

а из ( 15 ) следует, что 50 = ^„р / (1- « ), шаг по кадру 5 ^д < Ь

( с учётом

допустимой линеатуры Ь= 4...10линии\м,,), а шаг по строке

Зир^о/Зищ (26)

Таким образом определяется граничное значения диапазона периода растрирования Т— Зстр / V,. При этом, задаются граничные величины:

• 1) максимальное внедрения йд тах~ 0.1 мм, ( ему соответствует Ъл „ = 1) минимальная интегральная оптическая плотности Д„ тт ~ 0.2 и максимальная частота растрирования/ра<Г111 иа1 ~ 70 Гц;

• 2) минимальное внедрениейд „,„ ~ 0,01 мм,/ра1Лр „,„~30 Гц, Д, тах ~ 1,95.

..............

г-Л" ='-

.-ЛХ А* • -ч

Г- Вщ = О

Из рис. 11 следует, что при малых значениях Дйд малы приращения и малы приращения я, необходимое высокое приращение значения. О, следует получать в этом случае за счёт изменений шага растрирования 8, т.е. Д/^атгр (частотная модуляция). В противоположной части набора этих же параметров - при больших приращениях необходимые малые значение реализуется за счёт изменений ( амплитудная модуляция ). Этим объясняется полученная ранее экспериментально зависимость напряжения подаваемого на электромагнит от величины видеосигнала. Общим правилом при гравировании в этом случаеявляется следующее: шаг по строке а величина грани притупления инструмента В главе 5 приведены конструкция, структурный состав и испытания определяющего узла ФКС - электромеханического преобразователя

С целью углублённых испытаний:

• подвески якоря,

• железа магнитопроводов, работающих в поле переменного тока и подмагничиваемых постоянным током,

• контроля формы сигнала в диапазоне частот, развиваемого им усилия была спроектирована и изготовлена гамма электромагнитных вибраторов.

На рис. 12 показан специально изготовленный стенд для испытаний этой гаммы. На стенде 2 размешался вибратор 5, содержащий для свободного задания переменной и постоянной составляющих силы 2 -е катушки постоянного тока 9 и переменного тока 10. Усилие, развиваемое якорем фиксировалось посредством трубчатого тензодинамометра 8, прижатого к балке 6.

Экспериментальные испытания показали, что при подвеске якоря на гофрированных мембранах даже при обычном креплении вибратора ( позиции 4 ) и его силовом воздействии на узел стенда ( на балку 6 ) обеспечивает в рабочем диапазоне частот перемещение якоря, как колебательного звена с одной степенью свободы.

В главе 6 теоретически обосновано построение цикловых структур и создание двухуровневой цифровой системы управления ФКС повышенной надёжности, в том числе сделано теоретическое обоснование синтеза цифровых цикловых систем управления

Ниже рассматривается метод построения двухуровневой цифровой системы управления ( СУ ), показанной на рис.13 состоящей из персонального компьютера ( РС - верхний уровень) и программируемого контроллера ( ПК - нижний уровень ) и предназначенной для управления цикловым оборудованием с переменным алгоритмом функционирования, к которым, наряду с ГПС, могут быть отнесены, как одна из ветвей, факсимильно-копировальные ( гравировальные ) станки.

Основой этой двухуровневой СУ является специальное математическое обеспечение (МО) персонального компьютера (РС), канал связи, аппаратно-программно организованный ПК ( с диагностическим ядром - ДЯ ) и его МО, с диагностическим обеспечением.

Рассмотрим составную часть СУ - ПК с ДЯ и диагностическим обеспечением. Системы управления цикловым оборудованием в качестве входных/выходных каналов имеют дискретные ( кнопки, переключатели, конечные выключатели, электромагниты, обмотки шаговых двигателей и

т.д. ) и аналоговые ( обмотки следящих двигателей, регулировочные потенциометры и т.д. ) элементы. Для решения задач по управлению этим оборудованием в работах работах Гаврилова М.А., Рогинского В.Н., Поспелова Д.А., Юрасова А.Н. рассмотрен синтез и анализ многотактных дискретных устройств с заданными алфавитами, конечным числом позиций и законом функционирования - конечными автоматами. Их разновидностью являются синхронные автоматы, в дальнейшем выполненные в виде цифровых регуляторов, теоретически рассмотренных и описанных Р.

Изерманом, Бессекерским В.А., Созоником Г.Д., Дроздовым В.Н. При этом, если конечные автоматы для управления ГПС, в общем случае, всегда являются много входными / выходными, то цифровые регуляторы могут быть одно / многомерными, а для СУ факсимильнльно-копировальных (гравировальных ) станков, когда состояние выходов зависит только от состояния элементов памяти - автоматами Мура Цифровой регулятор, которым и является ПК, служит дальнейшим развитием дискретных систем. ПК, ориентированные на совместную работу с обрабатывающим оборудованием в условиях машиностроительного цеха с его запылено / задымлённостью, контуром заземления и фидером питания разрабатывались в НПО ЭНИМС (г. Москва), НПО САУ ( г. Харьков, Украина) и включая аппаратно -программные и диагностические решения. Функционирование ПК, входящего в

состав СУ, состоит из следующих тактов 1 - такт обмена части Оперативной Памяти ПК, называемой Таблицей Данных (ТД), с модулями входа (к каналам которых подключены кнопки, датчики и т.д. ) и с модулями выхода (к каналам которых подключены электромагнитные пускатели, золотники, обмотки электромагнитов и шаговых двигателей т.п.); 2 - такт прохода по части Памяти ПК, в которой содержится Рабочая Программа - Алгоритм (программа пользователя " П Р П"); 3 -такт прохода по части памяти ПК, в которой содержится Служебная (в том числе тестовая) Программа - "СП", 4 - снова такт обмена модулей входа и выхода с ТД и т.д.

В соответствии с этим структура памяти ПК следующая: ТД ( оперативная ) => ПРП (оперативная или постоянная ) => СП (постоянная).

На рис. 14 показана общая схема диагностирования СУ, построенной с применением ПК (в т.ч."МИКРОДАТ") Эта диагностическая система использует аппаратную и программную избыточности, а также Диагностическое Ядро. Аппаратная избыточность заключается в том, что в модулях ПК содержится часть, которая формирует признак данного модуля ( передаваемого для сравнения с признаком расположенным в контрольных словах ) и проверяет работоспособность модуля. Далее используется программная избыточность, которая включает в себя и тестовое и специальное диагностирование.

Специальное программное диагностирование взаимодействует с аппаратной диагностирующей частью модулей и выставляет признак отказавшего модуля в контрольных словах. Тестовое программное диагностирование разбито на две части: "начальный запуск" и "интерпретатор"

Первая часть включается при начальном запуске ПК, при этом выполняется следующее: проверяется ПРП по контрольной сумме, проверяется работа процессора по контрольной задаче, совершается дополнительная проверка содержимого ОЗУ и микропроцессора по времени цикла, и так далее. Вторая часть работает непрерывно в конце каждого цикла сканирования. В ПРП отдельно введено структурирование ( сегментация), то есть разбиение программы на отдельные сегменты. Это позволяет уменьшить время задержки х и определить контрольное время выполнения программного блока

Состав тестового обеспечения был неоднократно изменён и дополнен с учётом аналогичных достижений других фирм и на основании многолетней эксплуатации.

Диагностическое ядро (ДЯ) в задачах технической диагностики рассмотрено в работах Пархоменко П.П. и Согомоняна Е. С. В ПК " МИКРОДАТ" ДЯ входит в его состав и связано с субблоками, входящими в ПК, через интерфейсную магистраль. Использование диагностического ядра хотя и на 3...5% увеличивает аппаратную и программную избыточность ПК, но резко повышает глубину диагностирования и достоверность результатов. ДЯ состоит из двух основных блоков: БКВ и БКП БКВ предназначен для измерения времени выполнения программного сегмента,

сравнения измеренного времени с расчетным и выдачи сигнала при наличии ошибки. БКВ выдает сигнал об ошибки тогда, когда измеренное время выполнения программного сегмента меньше или больше расчетного Блок контроля правильности переходов (БКП) предназначен для запоминания графа переходов, проверки текущей метки на соответствие ее графу переходов и выдачи двух управляющих сигналов: первый — «смена метки» выдается при совпадении текущей метки с одной из разрешенных графом переходов меток, а второй — «ошибка» выдается в противном случае. Граф переходов записывается в память блока разрешения переходов перед началом работы ДЯ

В современных системах автоматизации процесс управления сопровождается обработкой больших объёмов информации, а система управления (СУ) должна вырабатывать управляющие воздействия в реальном масштабе времени. Эту задачу

решают децентрализованных СУ, которые распараллеливают процедуру обработки информации между несколькими подсистемами "обслуживающими" свои

Рис. 14

подпроцессы (вместе они образуют единый технологический процесс). Между подпроцессами существуют различные связи, в том числе информационные. При этом сами подсистемы не могут учесть все эти связи, и, в результате, появляются конфликтные ситуации. Для ликвидации внутри организационного конфликта служит верхний уровень (координатор), который учитывает связи между подпроцессами и организует совместную работу элементов нижнего уровня (ЭНУ). Такая организация СУ соответствует иерархической структуре. Иерархическое построение систем управления рассмотрено в работах М. Месаровича, Д. Мако, И. Такахара, Черкашина A.B. При построении иерархической СУ необходимо провести декомпозицию общей задачи D на задачи D,(y,) и D0. Задача D, ( у,) решается в реальном масштабе времени, однако исходные данные для её решения должны через

определённые промежутки времени изменяться. Это выполняет координатор, который решает задачу отправляет исходные данные для в виде

координирующих воздействий на нижний уровень. При этом частота решений задачи Д) существенно ниже частоты решения задачи О, (у,). Следует обратить внимание на то, что завершение решения какой-либо задачи если не принять

соответствующих мер, должно сопровождаться немедленной загрузкой в ЭНУ очередного координирующего воздействия. Если оно не подготовлено, то задача £)<> разбивается на две подзадачи £)д/ и Дц (т. е. вводится третий уровень) и т.д. Что касается нижнего уровня, то технологический процесс Р необходимо разбить на минимально связанные друг с другом подпроцессы при этом число элементов нижнего уровня (ЭНУ) равно числу подпроцессов .

На рис. 13 представлена структурная схема двух уровневой иерархической системы, применяемой для управления цикловым оборудованием с переменным алгоритмом функционирования ( в т.ч. агрегатные, специальные и факсимильно копировальные станки). Здесь:

•Со — координатор, решающий задачу Д> ; С/ , С,..., С„ — реализаторы ЭНУ, решающие задачи £)/я), £>/у2)..... Д/у„) ;

• Р/, Рг,—, Р„ — подпроцессы единого технологического процесса Р;

• Н/, Нг,..,. Н„— элементы обратной связи, связывающие подпроцесс Р, С остальными подпроцессами.

Взаимодействие координатора с нижним уровнем осуществляется посредством множества воздействий обратной связи (V = и'2 ..... и множества

координирующих воздействий которые являются продуктом

обработки информации (сигналов обратной связи W).

В свою очередь, ЭНУ (реализаторы С1 ,С2,..., С), связаные с подпроцессами (Р1 ,Р2 ,■ множеством управляющих воздействий М= {т¡, т2,..., т„} и множеством воздействий обратной связи 7,= {г/, г2,..., г^.

Внутри процесса Р выделяются

•множество выходных воздействий У= {у / ,у2 ,—,Уп } >

• множество связующих воздействий II = {и], и?,..., и „ }.

Задача Б(у), решаемая ЭНУ состоит из множества п подзадач И(у) = {0[(У/) ,■ Дг( Уг) >■■■> А/ у„)}, решаемых параллельно во времени. Решения этих подзадач Л/ у,) определяются алгоритмами формирования воздействий обратной связи и»( и управляющих воздействий т, на основе управляющих воздействий у, и воздействий обратной связи

). Решение задачи Бо заключается в преобразовании воздействий обратной связи У>1 > .-•> М'я в координирующие воздействия У], У2,—, у„, т.е.

где g,,..., gn - локальные целевые функции.

Таким образом, координатор обслуживает воздействия обратной связи 47 с IV и формирует координирующие воздействия у„с Г .частоты которых гораздо меньше частоты Д, при этом выполняется общая (глобальная) целевая функция g (т).

Число уровней иерархий может быть определено на основе анализа частот

возмущающих воздействий. При этом весь диапазон частот возмущений Ж5 разбивается на ряд поддиапазонов Ж,, Ж2 ,...,Жт(т - число уровней иерархий). Для нормального функционирования уровней СУ необходимо, чтобы нижний уровень хотя бы на порядок имел превышение частоты генерации ) относительно

верхнего уровня ), а частота переработки сигналов уровня (/•'„у) хотя бы на

порядок превышала частоты генерации того же уровня (/Гг>у.): ^ у > ЕТш щ , /у (¡.¡) >

Т.е.: Ра,] > .Число уровней может быть уменьшено (в частности до двух, если технологический процесс допускает блокировку (остановку какого либо подвижного агрегата ) со стороны СУ. При этом процесс управления протекает следующим образом ( рис. 15 ). Решив, задачу Бо {5)}, координатор выставляет в ЭНУ координирующее воздействие у^3)}. Получив

воздействие обратной связи ъг от Р1 {1)}, ЭНУ{С1 } решает задачу Б1 {2)}. Через промежуток времени Гу реализатор С1 запрашивает очередное координирующее воздействие у1 {3)1, вместо этого координатор вырабатывает сигнал блокировки {4)} поскольку задача Б0 ещё не решена {5)}. По окончании решения задачи Б0 {г^} координатор снимает сигнал блокировки {4)}, выставляет координирующее воздействие // {3)} и, при наличии воздействия ^ А)}, ЭНУ начинает решать задачу

Для управления двумя факсимильно - гравировальными станками была применена двухуровневая иерархическая система управления. Два уровня иерархической системы были выбраны исходя из предлагаемой методики. Действительно, частота генерации верхнего уровня FTо равнялась 10 Гц (частота обращения к порту LPT), а частота переработки в верхнем уровне Fa о равнялась 80 Гц. Частота генерации на нижнем уровне FT f (Fr i, Fr 2 ) равнялась 200 Гц (частота

Рис.15

D {2)}.

работы шаговых двигателей), а частота переработки на нижнем уровне (Fn ¡, F„2) равнялась 100 кГц. Таким образом выполнялось условие Fa¡ > Fr, .Кроме того, СУ ФКС допускала блокировку, когда ПК отработав массив изображения по строке, определяются алгоритмами формирования воздействий обратной связи w¡ и останавливал обратное движение каретки станка на время окончания периода загрузки информации о новой строке из PC в ПК . При этом общая задача D (гравирование факсимильной копии изображения) разделена на три подзадачи.

Задача Do решает а) формирование массива пикселей, величина каждого из которых пропорциональна оптической плотности соответствующей точки изображения, б) разбиение этого массива на строки, в) задание размера изображения по строке и по кадру при выбранном шаге перемещения, г) перекодирование массива пикселей в соответствии с выбранной переходной характеристикой, д) формирование признаков режима, устранение люфта по заданным уставкам, е) формирование координирующего воздействия

Верхний уровень, (координатор Со ) был реализован на персональном компьютере. Он решал задачу Do, вырабатывая координирующие воздействия y¡ и у2 и получая воздействия обратной связи vfj, w¡ от двух элементов нижнего уровня (ЭНУ). Связь с ЭНУ с PC проводилась через порты LPT1 и LPT2. Для верхнего уровня: fi = gj (wO, Yi = gi (wi). где g2 -целевые функции задачи D0, п è уг -координирующие воздействия.

Задачи решали: а) генерирование импульсов заданной частоты

для шаговых двигателей; б) организация кольцевого коммутатора и формирование необходимого числа импульсов (М1 и M2 ) для шаговых двигателей; в) формирование уровня напряжения видеосигнала, пропорционального коду пикселя (M3 ), г) коммутация обмоток шаговых двигателей по кадру и по строке (уг и y); д) импульсная амплитудно-частотная модуляция напряжения видеосигнала и коммутация обмоток пропорционального электромеханического преобразователя (у3).Нижний уровень - ЭНУ, (реализаторы C1, C2 и блоки управления БУ1, БУ2) был реализован на программируемых контроллерах ПК1 и ПК2.

В главе 7 приведена разработка основных конструктивных и программных решений, а также создание CNC станка для растрового формообразования при гравировании динамическим воздействием долбёжного резца.

На рис. 16 показан общий вид факсимильно гравировального станка в целом а на рис. 19 его определяющего узла - пропорционального растрового электромеханического преобразователя.

Далее, сделан анализ видов управляющих импульсных последовательностей. Для однокатушечного преобразователя вынуждающая импульсная последовательность - это однополярные импульсы. Последовательность является периодической и имеет точку разрыва 1-го рода, чётная и может быть представлена в виде ряда:

иу] 0) = иу/т+(!ит/ , ). Sin (Я .VT)..COS И/ + (2L"V 2п )

• sin (2 к «7Г) • eos 2(0/ +... ( 28 )

Импульсная последовательность для двухкатушечного преобразователя - это двухполярные импульсы. Последовательность также является периодической и может быть представлена в виде ряда:

иу2 (0 = U2= AVm,Asin с0/+ %sin 3Ю/+...) (29) Для управления двумя факсимильно - гравировальными станками была применена двухуровневая иерархическая система управления. Два уровня иерархической системы были выбраны исходя из предлагаемой методики. Действительно, частота генерации верхнего уровня Fr 0 равнялась 10 Гц (частота обращения к порту LPT), а частота переработки в верхнем уровне F„ ü равнялась 100 мГц.

Рис. 16

Частота генерации на нижнем уровне Рг1 л, ¥т2 ) равнялась 200 Гц (частота работы шаговых двигателей), а частота переработки на нижнем уровне Гп1 (/•"„.ь ^„.2) равнялась 100 кГц. Таким образом выполнялось условие > Ры .Кроме того, СУ ФКС допускала блокировку, когда ПК отработав массив изображения по строке, определяются алгоритмами формирования воздействий обратной связи щ и останавливал обратное движение каретки станка на время окончания периода загрузки информации о новой строке из РС в ПК . При этом общая задача Б (гравирование факсимильной копии изображения) разделена на три подзадачи. Задача Б0 решает а) формирование массива пикселей, величина каждого из которых пропорциональна оптической плотности соответствующей точки изображения, б) разбиение этого массива на строки, в) задание размера изображения по строке и по кадру при выбранном шаге перемещения, г) перекодирование массива пикселей в соответствии с выбранной переходной характеристикой, д) формирование признаков

режима, устранение люфта по заданным уставкам, е) формирование координирующего воздействия

Верхний уровень, (координатор С0 ) был реализован на персональном компьютере. Он решал задачу вырабатывая координирующие воздействия У) и Уг и получая воздействия обратной связи от двух элементов нижнего уровня

(ЭНУ). Связь с ЭНУ с РС проводилась через порты ЬРТ1 и ЬРТ2. Для верхнего уровня: у, = g¡ (и»,), уг = gг (и^), где g^,r g2 -целевые функции задачи Вв, У\ е у2 -координирующие воздействия.

Задачи решали: а) генерирование импульсов заданной частоты

для шаговых двигателей; б) организация кольцевого коммутатора и формирование необходимого числа импульсов (М1 и М2) для шаговых двигателей; в) формирование уровня напряжения видеосигнала, пропорционального коду пикселя (М3 ), г) коммутация обмоток шаговых двигателей по кадру и по строке (у1 и у), д) импульсная амплитудно-частотная модуляция напряжения видеосигнала и

коммутация обмоток пропорционального электромеханического преобразователя (у3). Нижний уровень - ЭНУ, (реализаторы С1,С2 и блоки управления БУ1, БУ2) был реализован на программируемых контроллерах ПК1 и ПК2. ЭНУ1 может быть описан следующими выражениями.

Рис.18

Отображение решающего элемента ^ отображение реализатора С/.'

Х1—>М\ и отображение элемента обратной связи ,/01 : X/ Где А/ - задание

массива пикселей по строке, н», - сигнал о завершении выборки массива пикселей по строке. Отображение процесса Р1: М1 Уд управляющее воздействие М, = (тп. тп„ т1з}' выходной сигнал У1 = {уц, уц,, Уи} выходной сигнал У/ = {уи, Ун, Ун}- Структура программное обеспечение ФКС ( решающее задачу Б0) показана на рис. 17. Интерфейс программы управления реализован в виде трех страниц, на которых сгруппированы элементы управления и отображения (рис. 18 ). Страница "Размещение" предназначена для выбора и масштабирования фрагмента изображения

Выбор фрагмента осуществляется изменением параметров в группе "Выбор фрагмента". Для выбора всего изображения используется переключатель "Выбрать все", который включен по умолчанию

Масштабирование осуществляется изменением параметров в группе "Расположение на копире". В поле "Ширина" задается ширина выбранного фрагмента изображения на копире в миллиметрах, в поле "Высота" задается его высота в миллиметрах.

Рис. 19

Список "Материал" ( в этой странице) предназначен для задания передаточной характеристики преобразования пиксела в выходное напряжение, управляющее амплитудной и частотной модуляциями в схеме генерации импульсной последовательности, которая поступает на электромеханический преобразователь копира. Эта передаточная характеристика принадлежит применяемому материалу и при его изменении может программно корректироваться.

Настройки станка позволяют задать режим работы, наилучший по быстродействию и качеству вывода для конкретной задачи. Группа "Шаг по строке" задает шаг смены данных, а группа "Шаг по кадру" задает шаг каретки копира по кадру (от строки к строке).

Несмотря на возможность смены шага, никаких изменений в пропорциях и размерах выводимого изображения при изменении шага не происходит. Программа всегда осуществляет автоматическое масштабирование выводимого фрагмента изображения исходя из требуемых размеров. При выводе используется билинейная интерполяция, что позволяет избежать исчезновения мелких деталей и возникновения резких переходов яркости, которые приводят к резким изменениям частоты ударов электромеханического преобразователя, что, в свою очередь, ухудшает качество гравирования.

Группа "Качество" предназначена для выбора режима гравирования. Выбор "Нормальное" соответствует двунаправленному, выбор "Улучшенное" соответствует однонаправленному гравированию. Для компенсации погрешности позиционирования головки при перемещении каретки по строке в разных направлениях ( из-за люфтов при реверсе) предназначено поле "Коррекция".

Страница "Управление" предназначена для управления позиционированием кареток по кадру / строке и для управления выводом изображения на электромеханический преобразователь с их индикацией. Затененные переключатели "Автомат", "Ручное/Непрерывно" и "Ручное/Пошагово" отражают состояние переключателя режимов на станке.

На рис. 19 показан общий вид факсимильно-гравировального станка со снятым кожухом и фрагмент полированного материала с отгравированным изображением.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения цикла теоретических и экспериментальных работ в диссертации изложены научно обоснованные технические и технологические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в ускорение научно -технического прогресса.

Они заключаются в развитии научных основ технологического процесса факсимильного копирования изображений растровым методом на полированной поверхности материалов и формировании рекомендаций по назначению параметров этого технологического процесса, а также по расчёту и проектированию наиболее важных конструктивных узлов станков, посредством которых реализуется этот процесс: электромеханических преобразователей и компьютерной системы управления.

Основные научные результаты и выводы диссертационной работы заключаются в следующем.

1. Процесс получения факсимильного растрового изображения состоит из

следующих этапов:

1.1 квантование непрерывного видеосигнала и превращение его в массив, хранимый в виде дискретных значений (пикселей) в памяти компьютера,

1.2 растрирование (определение амплитуды и периода удара с учётом площадей, оптических плотностей заготовки и пробельного элемента для каждого пикселя этого массива), реализуемое программируемым контроллером.

1.3 создание лунок на поверхности материала посредством силовых ударных импульсов, реализуемых долбёжным инструментом, приводимым в возвратно-поступательное движение электромеханическим преобразователем.

2. Последовательность дискретных значений (пикселей) изображения, описывается решетчатой функцией. С помощью математического аппарата решетчатых функций производится первая коррекция исходного пикселя, состоящая в добавлении первой разности соседних пикселей для усиления чёткости отдельных фрагментов изображения и их второй разности - для усиления резкости этих же фрагментов.

3. Математическая модель функционирования электромеханического преобразователя рМП) в динамике позволяет системе управления при формировании амплитуды управляющих токовых импульсов исключить влияние частоты на выходной сигнал ( перемещение якоря ), что составляет суть второй коррекции. Кроме того, модель позволяет правильно выбрать конструктивные параметры станка и назначить настроечные параметры при его эксплуатации .

4. Анализ модели ЭМП позволил выявить наличие «паразитных» обратных связей, обусловленных изменением зазора между якорем и магнитопроводом, приводящих к искажениям выходного сигнала - силы, развиваемой ЭМП. Для устранения этих искажений предложено и экспериментально проверено конструктивное решение - усечённо-коническая форма полюсов. Определены правила установки технологического и рабочего зазоров, которыми следует руководствоваться при настройке станков.

5. Основные свойства процесса разрушения поверхностного слоя при гравировке изображения могут быть описаны графоаналитической энергетической характеристикой, отражающей физико-механические параметры материала заготовки и устанавливающей связь между кинетической энергией индентора и глубиной лунки, образующейся при внедрении инструмента в заготовку под воздействием малых ударных импульсов.

Применение энергетической характеристики позволяет определить необходимую величину кинетической энергии индентора, электромагнитную силу для её создания и амплитудное значение импульса тока в катушке, которое служит основанием для формирования третьей коррекции.

5.1 Энергетическая характеристика (ЭнХ) состоит из 3-х участков:

• участка хода индентора до момента касания с поверхностью заготовки,

• участка упруго-пластичных деформаций материала заготовки,

• участка разрушения материала заготовки.

• 5.2 Для воспроизведения полутонового точечного изображения необходимая величина кинетической энергии индентора должна ( быть сформирована в конце 2-го - начале 3-го этапов участков ЭнХ.

При этом площадь лунки или воронки разрушения совпадает с площадью контакта заготовки с инструментом.

5.3 Для воспроизведения штрихового изображения необходимая величина кинетической энергии индентора должна быть сформирована в средней и конечной частях 3-го участка ЭнХ. При этом площадь воронки разрушения превосходит площадь контакта заготовки с инструментом на величину дополнительного скола.

6. Для формирования всех сигналов управляющих факсимильно-гравировальным станком в реальном масштабе времени, с учётом необходимости хранения и обработки больших массивов данных, следует применять иерархическую двухуровневую системы управления, построенную на базе программируемого контроллера и персонального компьютера

7. С целью оперативного и достоверного диагностирования возможных отказов и эффективного восстановления работоспособности система управления должна содержать диагностический блок, для которого в работе предложено специальное программно-аппаратное решение.

8. Рекомендуется использовать в конструкциях электромеханических преобразователей подвеску из гофрированных мембран. Эта рекомендация основаны на результатах экспериментальной проверки, показавшей что в этом случае колебательная система в диапазоне частот 10.. 100 Гц близка к идеальному гармоническому осциллятору ( отсутствуют боковые частоты и передача сигнала силы происходит без искажений ).

9. Процедура определения исходного пикселя и вычисление всех необходимых коррекций по периоду и амплитуде управляющего импульса производится автоматически посредством специально разработанного программного обеспечения

«сорт».

10. С целью обеспечения технологической эффективности факсимильно -гравировальные станки должны оснащаться дискретными приводами подач, двухкатушечным ЭМП и двухуровневой системой управления. Опыт эксплуатации показал, что такие станки целесообразно выпускать в двух исполнениях: портативном (накладном) и стационарном, оснащенным для соблюдения экологических норм шумоподавляющим кожухом и устройством сбора пыли.

Основные положения диссертации изложены в следующих публикациях.

Миков И.Н. Технология растрового факсимильного механического копирования изображений и гравировальные €N0 станки: Монография, М.:ИКФ «Каталог», 2004. -140 с.

Миков И.Н. Импульсное функционирование преобразователей при станочном растровом гравировании минералов и аспекты математического моделирования их узлов. М.: Горные машины и автоматика, № 1,2004. - С.37...41.

3 Миков И.Н. Определение математическим моделированием амплитуды и периода растрирования, включая величину подачи, при гравировании материала. Горный Информационно- Аналитический Бюллетень, М.: МГГУ, № 1 , 2004. -С.46...47.

4 Миков И.Н. Математическое моделирование передаточных характерисик минерала при растровом гравировании. Горный Информационно- Аналитический Бюллетень, М.: МГГУ, № 1, 2004. - с. 48...49.

5 Патент № 2077989 РФ. Гравировальная машина. // Миков И.Н., Гамарник В.И. -Опубл. в Б.И. № 12, 1997.

6 Патент № 2112661 РФ. Устройство для копирования изображений. // Миков И.Н., Ицкович А.Ф., Маградзе О.Г. - Опубл. в Б.И. № 16, 1998.

7 А.С. 1041994 СССР. Устройство для программного управления. // Дербунович Л.В, Миков И.Н, Моисеев А.В., Черпаков Б.И., Поляков А.Б. «Кузнецов В.М., Загарий Г.И.- опубл. в Б.И. № 5,1983

8 . А.С. № 375103 СССР. Электромагнитный вибратор. //Кудинов В.А., Блинов В.Б., Миков И.Н., Шаповал В.В. - Опубл. в Б.И. № 2, 1973.

9 А.С. 666518 СССР. Устройство для контроля систем управления // Миков И.Н., Лельчук М.Я., Богачёв А.Ф., Белоусов В.Т.- Опубл. в Б.И.№ 2 1979.

10 А.С. 384093 СССР. Аналоговое вычислительное устройство для определения ктивной и реактивной составляющих выходного сигнала динамической системы // Кудинов В.А., Миков И.Н., Айзенштат Л.И., Егоров Е.А. - Опубл. в Б.И. 7 1973.

11 Миков И.Н., Дсвятков В.В., Оганов В.И., Фёдоров СВ. Двухуровневая иерархическая система управления и подготовки изображений для факсимильно-копировального станка. Горный Информационно- Аналитический Бюллетень. М.: МГГУ,№ 3,2000.-с. 112... 115.

12 Миков И.Н., Девятков В.В.,. Оганов В.И., Фёдоров СВ. Иерархическая двухуровневая цифровая цикловая система управления для факсимильно -копировальных станков. М.: Автоматизации и современные технологии. № 10, 2001.-с. 25...30.

13 Миков И.Н., Кангин В.В. Программируемые контроллеры как элементы нижнего уровня в иерархических системах управления факсимильно-копировальными станками. Горный Информационно- Аналитический Бюллетень, М.: МГГУ, № 6, 2003,-с. 159... 160.

14 Миков И.Н., Кангин В.В. Математическое моделирование динамических звеньев электромеханического преобразователя факсимильного гравировального станка. Прогрессивные технологии в машино и приборостроении. Материалы ВНТК Н. Новгород- Арзамас: НГТУ-АФНГТУ, 2003. - с 150...155..

15 Миков И.Н., Кангин В.В. Математическое модель электромеханического преобразователя факсимильного гравировального станка, как элемента нижнего уровня иерархической системы управления. Прогрессивные технологии в машино и приборостроении. Материалы ВНТК Н. Новгород - Арзамас: НГТУ-АФНГТУ, 2003.-с. 140... 144

16 Миков И.Н., Малиновский А.К. Электромеханические преобразователи для станочного растрового гравирования минералов. М.: Горные машины и автоматика, №11, -с. 37...40.

17 Миков И.Н., Морозов В.И.. Станочная компьютерная технология гравировки минералов. М.: Горные машины и автоматика, № 11,2001.-с. 34...37.

18 Миков И.Н., Морозов В.И. Факсимильно-гравировальный станок для нанесения полутоновых изображений на полированную поверхность минерала. М.: "Горный журнал ", № .3., 2001. - с. 86...88.

19 Миков И.Н., Морозов В.И. Формирование полутонового изображения механическим разрушением полированной поверхности минерала методом растрирования. Горный Информационно- Аналитический Бюллетень, М.: МГГУ, №3,2001.-с. 191...200.

20 Миков И.Н, Морозов В.И., Дроздов В.И. Прикладные вопросы цифрового управления станочного факсимильного копирования. М.: Мехатроника, № 3,.2001

21 Блинов В.Б., Миков И. Н., Кондратенко В.Г., Казаков В.А. Теоретическое обоснование технологического процесса чеканки при нанесении ударом художественных изображений на поверхность пластичных материалов . ИГЭУ, Международная НТК "11 Бенардосовские чтения". Иваново: 2003. - с. 132.

22 Дербунович Л.В., Миков И.Н,. Смолко Г.Г. Программируемые контроллеры со встроенными средствами диагностирования. Техническая диагностика, Международный симпозиум ИМЕКО. М.,1983,- с. 41 ...43.

23 Крыленко В.В. , Миков И.Н. , Фридман Л.И. , Янтовский А.В. Управление автоматическими линиями с помощью ЭВМ.. Машиностроение, 1983.- с.102

24 Кудинов В.А., Миков И.Н. Электромагнитные вибраторы для динамических испытаний станков. М.: НИИМАШ, в Сб. "Металлорежущие и деревообрабатывающие станки, автоматические линии", № 12,1969.-е. 17...20.

25 . Миков И.Н. Структура и функционирование специальных модулей ПК серии « Микродат» . М.: ВНИТЭМР, 1985.-31 с.

26 Миков И.Н. Проектирование систем управления на базе программируемых контроллеров ПК серии « Микродат» соединенных в коммуникационную сеть . М.: ВНИТЭМР, 1988. - с. 27.

27 Миков И.Н. Построение систем управления специальными станками и автоматическими линиями на основе программируемого контроллера БРС-606. Методическая разработка ИПК Минстанкопрома. М.: ВНИТЭМР, 1987, - 52 с.

28 Миков И.Н. Организация работы с пультом оператора контроллера FPC-606. Методическая разработка ИПК Минстанкопрома. М.: ВНИТЭМР, 1988. - 38 с.

29 Миков И.Н. Износ резцов и пылевыделение при гравировании минералов долблением. В сб. научных трудов "ДОБЫЧА, ОБРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ ПРИРОДНОГО КАМНЯ". Магнитогорск: Маг.ТГУ, 2002- с.182...190.

30 Миков И.Н., Брейтор Б.З. Растровые электромеханические преобразователи." Профессиональное заочное образование на железнодорожном транспорте. Настоящее и будующее." М.: Российский Государственный Открытый Технический Университет Путей Сообщения, 2001, - с. 511.

31 Миков И.Н., Гаврилов А.А. Групповое управление станками с ЧПУ на АУ-1 от микропрограммного автомата М 6010, в сб. "Централизованное управление оборудованием от ЭВМ и подготовка управляющих программ". М.: Труды ЭНИМС, ОНТИ, 1976.- с. 40...45.

32 Миков И.Н., Гладких Н.Е. Пропорциональный электромеханический преобразователь для факсимильно-копировальных станков. М.: Изд. МГГУ, "Горный информационно-аналитический бюллетень", № 3,2000.- с. 121...126.

33 Миков И.Н., Дербунович Л.В., Нешвеев В.В., Мечникова Е.А., Программируемые контроллеры повышенной надёжности для управления автоматическими линиями. М.: НИИМАШ, Вып. С-1,1984. -49 с.

34 Миков И.Н., Загарий Г.И., ВеликовскийА.В., Добрянский В.М., Коновалов B.C., Мечникова Е.А. Математическое обеспечение программируемых командоаппаратов. М.: НИИМАШ, Вып.С-1,1983.- 55 с..

35 Миков И. Н., Кондратенко В.Г., Казаков В.А., Бурцев В.М Станочная компьютерная технология чеканки при нанесении художественных изображений на поверхность пластичных материалов методом растрирования. Горный Информационно- Аналитический Бюллетень, М.: МГГУ, № 4 ,2003, - с. 147 - 150

36 Миков И.Н, Морозов В.И,. Магомедов Г.Х, Науменко И.А. Оптические показатели качества художественных изображений полученных технологией станочного компьютернго гравирования. М.: "Горный журнал ", № 9., 2003.

37 Миков И.Н., Магомедов Г.Х., Громов А. Е Анализ рабочего цикла электромеханических преобразователей факсимильно-гравировальных станков. ИГЭУ, Международная НТК "11 Бенардосовские чтения", том 2.Иваново: 2003. -с. 134

38 Миков И.Н. «Морозов В.И., Павлов Ю.А., Технологические принципы факсимильного механического копирования. М.: Автоматизация и современные технологии, N5 ,2000. - с. 18...23

39 Миков И.Н., Науменко И.А. Технологические рекомендации при растровом станочном гравировании минералов. В сб. научных трудов "ДОБЫЧА, ОБРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ ПРИРОДНОГО КАМНЯ". Магнитогорск: Магн.ТГУ, 2003-с. 217-221.

40 Миков И.Н., Оганов В.И., Фёдоров СВ. Анализ колебательного и ударного функционирования растрового однокатушечного электромеханического преобразователя посредством математической модели. ИГЭУ, Международная НТК "X Бенардосовские чтения". Иваново: 2001. -с. 221.

41 Миков. И.Н., Н. Стефанова. Направления повышения эффективности работы факсимильно-гравировальных станков. Горный Информационно - Аналитический Бюллетень, М.: МГГУ, № 5,2003, - с 144 - 146

42 Миков И.Н., Фридман Л.И. Управление автоматическими линиями с использованием программируемых средств. М.: Станки и инструмент, №3, 1979, - с. 4...7.

43 Миков И.Н., Литовский А.В. Принципы построения двухуровневой иерархической цифровой системы управления для факсимильно-копировальных станков. М.: Автоматизация и современные технологии, № 2, 2001. - с. 6...9.

44 Миков И.Н., Литовский А.В. Теоретическое обоснование синтеза цифровых систем управления цикловым оборудованием. Горный Информационно-Аналитический Бюллетень , М.: МГГУ, N 3,2000. -с. 116... 120.

45 V.I.Morozov, I.N.Mikov, V.G. Kondratenko, N.N. Stefanova. TECHOLOGY OF ARTISTIC PICTURING BY RASTERING METHOD ON DUCTILE MATERIALS SUFACES BY EMBOSSING. Romeniy.: Universitatea din Petrosani, Lucrarile Stiintifice ale Simpozionului International " UNIVERSITARIA ROPET 2003. " - p. 338...342."

46 V.I.Morozov, I.N.Mikov, N.N. Stefanova. TRENDS IN EFFECTIVENESS INCREASE OF THE FACSIMILE-ENGRAVERS OPERATION. Romeniy.: Universitatea din Petrosani, Lucrarile Stiintifice ale Simpozionului International " UNIVERSITARIA ROPET 2003 " - p. 343...346.

47 V.I. Morozov, I.N. Mikov, M.V. Sekretov. DIAGNOSTICS CORE OF THE CONTROLLERS MICRODAT AND CONSTAR THE STONE MACHINING EQUIPMENT CONTROL SYSTEMS. 7-th National Conference of Open Pit Mining, Varna, Bulgaria, 2003.

48 Mikov I.N., Burtsev V.M., Kazakov УЛ. THE DESIRED PATH OF MOTION FOR CNC HOLLOW MILL, ROUND-ENDED SLOTTING CHISEL'S WEAR & DUST CONDITIONS IN FACSIMILE ENGRAVING TECHNOLOGY FOR MINERALS. Technical University in Kosice, 10-th International Conference " Mining and availability of resources in the 1-st half of 21-st century ", 2002, - p. 193...194.

49 Morozov V.I., Mikov I.N., Fedorov S.V. Theoretical applied questions and their implementation in development of hierarchical computer control systems (CNC) of facsimile copy machines for art engraving on minerals. Technical University in Kosice, 10-th International Conference " Mining and availability of resources in the 1-st half of 21-st century ",2002,-p. 195... 197.

50 I.N.Mikov, V.I.Morozov TECHNOLOGY AND THE MACHINE FOR RASTERIZED FACSIMILE ENGRAVING OF ART IMAGES ON MINERALS. Beograd University, Mining Department, Faculty of Mining and Geology. 4 International Symposium MINING AND ENVIRONMENTAL PROTECTION, МЕР 2003.-с. 421-423.

51 V.LMorozov, I.N.Mikov, Y.A Pavlov. COMPUTER TECHNOLOGY OF FACSIMILE MACHINE COLD FORGING FOR DUCTILE METALS AND ALLOYS. Beograd University, Mining Department, Faculty of Mining and Geology. 4 International Symposium MINING AND ENVIRONMENTAL PROTECTION, МЕР 2003.-p. 418... 420.

52 V.LMorozov, I.N.Mikov, V.I.Oganov, S.V.Fedorov. ENGRAVING BY A METHOD RASTRATION OF THE INTESIFIED IMAGE BY DESTRUCTION OF THE

POLISHED SURFACE OF A MINERAL Beograd, Mining Department, Faculty of Mining and Geology.: 3-rd International Symposium, 2001, - p. 556-557..

53 I. Mikov, V. Morozov. Computer technology for facsimile engraving minerals. Sofia, Bulgaria.: Proceedings of the international scientific session, Management of natural and technogenic risks, University of Mining and Geology "St. Ivan Rilsky", 2001, - p. .341...343

Подписано к печати 28.04 04 объем 2,5 п/л Тираж 100 экз Зак 71 Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана

« 11 А 46

Введение. Общая характеристика работы.

Глава 1. Анализ существующих методов и технических средств, используемых для получения художественных плоских изображений.

1.1. Особенности зрительного восприятия полутоновых градаций.

1.2. Электрооптический анализ изображений и воспроизведение полутоновых градаций.

1.3. Преобразование полутоновых изображений в микроштриховые.

1.4. Гравировальные машины.

1.5. Выводы.

Глава 2. Развитие теории растрирования и динамика электромеханического преобразователя при компьютерной технологии факсимильного копирования.

2.1 Решетчатые функции сканированного изображения.

2.2. Формализация получения полутонового изображения посредством растрирования видеосигнала.

2.3. Формализация определения и коррекция качества исходного изображения путём использования амплитудной характеристики для видеосигнала.

2.4 Расчётные соотношения для определения динамических характеристик электромеханического преобразователя.

2.5 Математическая модель для определения динамических характеристик электромеханического преобразователя, работающего в условиях долбления твёрдых материалов.

2.6 Выводы.

Глава 3 Механизм деформирования материала долблением, как прикладной вопрос развития теоретических основ механического разрушения.

3.1 Обоснование технологического процесса чеканки художественных изображений при нанесении удара на поверхность пластичных материалов.

3.2. Разрушение поверхности полированных материалов долблением в технологическом процессе копирования художественных изображений.

3.3 Технологические этапы станочной растровой механической гравировки материалов.

3.4 Энергетические передаточные характеристики при гравировке материалов посредством электромеханического преобразователя и их моделирование.

3.5 Износ долбёжного инструмента и образование пыли при гравировании материалов.

3.6 Выводы.

Глава 4. Компьютерная технология факсимильного гравирования материалов, обеспечивающая получение заданной интегральной оптической плотности при растрировании видеосигнала посредством пропорциональных преобразователей.

4.1 Компьютерная технология факсимильного гравирования хрупких материалов.

4.2 Применение импульсной модуляции при растрировании видеосигнала для получения заданной интегральной оптической плотности и математическое описание импульсных генераторов.

4.3 Амплитудная и частотная импульсная модуляция при растрировании видеосигнала. Расчётные соотношения для определения шага точек и глубины проникновения долбёжного инструмента в заготовку.

4.4 Математическое моделирование и формирование рекомендаций по назначению настроечных технологических параметров при гравировании хрупких материалов (на примере минерала).

4.5 Технология компьютерного растрирования видеосигнала, при гравировании хрупких материалов (на примере минерала).

4.6 Выводы.

Глава 5. Разработка основных положений для статического расчёта и испытания растрового пропорционального электромеханического преобразователя.

5.1 Расчётные соотношения для определения статических характеристик пропорционального электромеханического преобразователя.

5.2 Реализация одно и двух катушечных электромеханических пропорционального преобразователей и проведение испытаний их отдельных узлов.

5.4 Выводы.

Глава 6. Теоретическое обоснование построения цикловых структур и создание двухуровневой цифровой системы управления ФКС повышенной надёжности.

6.1 Теоретическое обоснование синтеза цифровых цикловых систем управления.

6.2 Методы повышения надёжности СУ на базе ПК с применением диагностического ядра.

6.3 Разработка и создание двухуровневой иерархической системы управления для факсимильно - копировального станка.

6.4 Выводы.

Глава 7. Разработка основных положений и создание CNC станка для растрового формообразования при гравировании динамическим воздействием долбёжного инструмента.

7.1 Анализ видов управляющих импульсных последовательностей, работы (колебания и удар) механической части и формирование рекомендаций для пропорциональных растровых электромеханических преобразователей.

7.2 Выбор структурного построения факсимильно - копировального станка, содержащего пропорциональный растровый электромеханический преобразователь.

7.3 Выводы.

В настоящее время гравировка может осуществляться на фрезерных станках с ЧПУ, имеющих традиционное векторное управление. Однако, в этом случае производительность гравировального процесса остаётся крайне низкой, а управляющая программа является сложной и большой по объёму.

Одной из новых технологий, которая может обеспечить высокую производительность при резком уменьшении объёма управляющей программы, является компьютерное станочное растровое гравирование плоских художественных изделий на металлах, камне, керамике, стекле и т.д. Использование этой технологии целесообразно при внешней отделке сооружений ( фасадов здании, фонтанов, наружных лестниц, покрытий площадей, невысоких крыш и т.д. ), а также деталей интерьеров ( покрытий стен и полов, витражей, плафонов, и т.д. ) при этом применяется камень, металл и стекло, на которые наносятся разные изображения. При изготовлении копий рисунков на гравюрах, ювелирных украшениях, орнаментах, матрицах и мемориальных плитах обязательным условием является обеспечение факсимильности изображения, что при ручной технологии сделать практически невозможно.

Ранее, во ШШПОЛЖТАВМАШ ( г. Москва ) проводились работы ( получен ряд авторских свидетельств ), а «Одесское СКВ полиграфического машиностроения » серийно выпускало устройства ЭГА, которые применялись для производства гравировки ) клише. Это были безкомпьютерные аналоговые устройства, узко направленные, дающие невысокие производительность и качество изображения.

Проведённые экспериментальные работы показали, что художественные образы должны воспроизводится гравированием заготовки на факсимильно-гравировальных станках, оснащенных компьютерными устройствами числового программного управления (CNC). На таких станках возможно осуществление всего технологического цикла: от ввода и редактирования художественного образа методами компьютерной графики до последующего автоматического формирования управляющей программы и механической обработки.

Характерными особенностями этих станков являются высокая производительность и высокое качество ( в том числе факсимильность ) гравирования.

Если учесть, что потребность строительной индустрии в перечисленных выше изделиях составляет около 4,5 млн. долларов США в год, то становится очевидной экономическая значимость проблемы и, как следствие, актуальность работы, направленной на её решение.

Таким образом, использование новой технологии компьютерного станочного гравирования может обеспечить:

1. факсимильность отображения, что является непременным условием при гравировке художественных изображений (портретов, рисунков), антиквариата, клише и т.д.,

2. повышение производительности, при том же качестве, в сравнении с ручной гравировкой в 6.7 раз,

3. повышение уровня качества гравировки с минимального, при ручном (шаг точек более ЮОмкм - обычный класс ), до высшего, при станочном, ( шаг точек менее 5 мкм -высокий класс ),

4. отсутствие экологического ущерба при гравировании материалов, за счёт удаления вредной пыли (стекло, "напыленные" горные порды т.д.).

В связи с вышеизложенным разработка автоматизированной технологии растрового факсимильного механического копирования изображений и создание гравировальных станков с ЧПУ является актуальной научной проблемой.

Работа выполнялась в рамках Федеральной Целевой Научно -Технической Программы (ФЦНТП) "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского направления", подпрограмма « МАШИНЫ, ТЕХНОЛОГИИ и ПРОИЗВОДСТВА БУДУЩЕГО ».

Целью работы является автоматизация процесса нанесения полутонового изображения на различные твёрдые материалы вместо ручных операций, не отвечающих по производительности, качеству и факсимильное™ современным требованиям, в том числе: 1. разработка технологии получения растрового изображения на поверхности материала, обеспечивающей получение заданной интегральной оптической плотности за счёт силовых ударных импульсов амплитудно-частотно промодулированных параметрами видеосигнала, 2. создание станков факсимильного растрового динамического копирования полутоновых изображений на плоских поверхностях хрупких материалов, позволяющих получать художественные изображения при производительности в 6 - 7 раз превышающей существующие технологии с переводом качества из обычного класса в высокий.

Научные положения, разработанные лично диссертантом. 1. Развитие теории растрирования, обеспечивающее повышение качества гравирования, которое заключается в замене непрерывной функции видеосигнала решетчатой функцией, при этом для увеличения чёткости и » резкости изображения амплитудная характеристика последней п откорректирована добавлением первой и второй разностей соседних дискретных значений.

2. Математическая модель интегральной оптической плотности дискретного видеосигнала, которая позволяет определить глубины амплитудной и частотной модуляций при растрировании.

3. Математическая модель пропорционального электромеханического преобразователя в динамике, которая воспроизводит его частотные характеристики, позволяет выбрать необходимые конструктивно настроечные параметры и задавать необходимые частотные корректирующие воздействия в систему управления.

4. Критерий оптимизации процесса разрушения поверхностного слоя при растровом гравировании, каковым является соответствие энергозатрат индентора при взаимодействии с материалом, формализованное в виде графо-аналитических передаточных характеристик, учитывающих физическо-механические свойства материала и определяющих взаимосвязь между вводимой индентором в материал энергии с глубиной, образующейся лунки.

5. Принципы компьютерной технологии растрового динамического копирования изображения на поверхности материала, обеспечивающие повышение производительности и качества гравирования.

6. Принцип структурного построения факсимильно- гравировальных станков с CNC, включая их узлы, и метод создания двухуровневой цифровой системы управления повышенной надёжности.

Обоснованность и достоверность научных положений выводов н рекомендаций обусловлены использованием теории растрирования, теории передачи факсимильных изображений, теории анализа и синтеза дискретных и цифровых систем автоматического регулирования, теории колебаний.

Экспериментальная- проверка и промышленное использование факсимильно - копировальных станков, как разновидности специальных о станков, и цифровых систем управления для них подтверждает результаты теоретических исследований.

Научная новизна состоит в следующем.

• Формализована качественная оценка макроструктуры видеосигнала в виде амплитудной характеристики дискретных значений его оптических плотностей, а также качественная оценка его микроструктуры - чёткости изображения (минимальный фрагмент), как первой разности соседних дискретных значений, и резкости изображения (контура минимального фрагмента), как второй разности этих же соседних дискретных значений, что позволяет целенаправленно ввести коррекции в дискретные значения видеосигнала, передаваемого из компьютера в контроллер

• Предложены математические модели, описывающие зависимость интегральной оптической плотности и относительной площади растрового элемента от приведённой величины внедрения, позволяющие определить глубины амплитудной и частотной модуляций токового импульса при растрировании дискретного видеосигнала.

• Предложена математическая модель пропорционального электромеханического преобразователя, которая позволила обосновать метод стабилизации амплитуды колебаний якоря посредством изменения величины входного воздействия.

• Описан механизм разрушения материалов ударом при малых энергиях с использованием введённых энергетических передаточных характеристик, что позволяет определить технологические характеристики процессов чеканки и гравировки и ввести дополнительные коррекции в исходную управляющую импульсную последовательность.

• На основе анализа объёмов и скорости обработки и передачи информации, обосновано применение двухуровневой цифровой системы управления, организрванной базе компьютера и контроллера, в которую для Л повышения надёжности включён аппаратно-программный диагностический комплекс.

Практическое значение работы заключается :

• в разработке технологии компьютерного факсимильного гравирования полированной поверхности материала сканерно-растровым способом,

• в проектировании, изготовлении и опытной эксплуатации партии факсимильно- гравировальных станков, защищёных патентами; прошедшими регистрацию в Госстандарте и получивших сертификат безопасности,

• в разработке и практическом применении методики расчёта и конструирования пропорциональных электромеханических преобразователей; в создании и внедрении таких преобразователей.

• в изготовлении и эксплуатации диагностического программно-аппаратного комплекта, повышающего достоверность показателей исправности систем управления цикловым оборудованием, в том числе факсимильно - гравировальными станками,

• в проектировании, изготовлении, опытной эксплуатации и формировании рекомендаций по построению двухуровневых цифровых систем управления для оборудования с переменным алгоритмом функционирования, защшцённых авторскими свидетельствами.

• Реализация выводов и рекомендации работы. Разработанные в диссертации метод гравирования, технологические рекомендации и конструкции станков прошли опытную эксплуатацию и положены в основу конструкций серийно изготавливаемых факсимильно -гравировальных станков в НПО "Багус Универсал" ( г. Екатеринбург ), НПФ"САУНО" и ООО "Гравировальная техника" ( г. Москва ). Структура двухуровневой системы управления и резидентное математическое обеспечение использованы Львовским НПО Факсимильно-Телеграфной Аппаратуры

Украина) при выпуске аналогичных станков. Кроме того, двухуровневые системы, состоящие из программируемых контроллеров и персональных компьютеров, нашли широкое применение для управления цикловым автоматическим металлорежущим оборудованием (автоматические линии, в том числе переналаживаемые). Результаты работы внедрены:

• в конструкции станка модели «Полутон» (ТУ N 3816-001-09804102-97, дата введения 01.05.1998г., дата регистрации 05.11.1997г., реестр N 200\016463) и производство станков модели «Полутон» в ООО ''Спецстанок'' и ООО ' 'Мастер - ТХОМ',

• при выпуске программируемых контроллеров серии "МИКРОДАТ" заводами "Точэлеьсгроприбор", "Электроприбор" - г. Киев и "ЗИП" - г. Краснодар,.

• при создании цифровых систем управления и оснащении ими факсимильно - гравировальных станков, автоматических линий, в том числе 1Л315П, МА2999, и агрегатных станков на заводах "С. Орджоникидзе", '' Станкоагрегат''," Станкоконструкция'' и др,

• при создании ремонтного центра программируемых контроллеров фирмы "ФЕСТО" при ЭНИМС,

1. при постановке учебного курса по программируемым контроллерам и многолетнем проведении обучения на базе ИПК Минстанкопрома.

Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на следующих конференциях :

1. 3-й Международный симпозиум ИМЕКО, г. Москва, 1983 г.,

2. МГГУ,,Неделя горняка" в 1999г. - 2004г ,

3. ЭНИМС, Учёные советы с 1976 г. по 1988 г.,

4 УДН, конференции в 1974 и 2001г.,

5 МГУ, международная конференция "Управление природными и техногенными рисками", г. София, Болгария, 2001г.и "7-я Национальная

Конференция по открытой добыче полезных ископаемых", Варна, Болгария, 2003г.

6. ИГЭУ, международные конференции "10 Бенардосовские чтения", Иваново 2001г.; "11 Бенардосовские чтения", Иваново 2003 г.; 7 "3 International Symposium МЕР 01", Белград, Югославия, 2001г.; "4 International Symposium МЕР 03", Белград, Югославия, 2003г. 8. Technical University in Kosice, 10-th International Conference , Кошица, Словакия, 2002 г.'

9 Маг.ГТУ, конференция "Добыча, обработка и применение природного камня 'Магнитогорск, 2002 г., 2003 г.,2004 г.

10. Universitatea din Petrosani, Lucrarile Stiintifice ale Simpozionului International, Петрошане, Румыния, 2003г.

Станок демонстрировался с получением дипломов на следующих выставках: INTERTOOL - 1998, "ОБРАЗОВАНИЕ и КАРЬЕРА 2000","ЭКСПОКАМЕНЬ 2000, 2001, 2002".

Автор выражает благодарность доктору технических наук, профессору В.И. Морозову за содействие и научную помощь при выполнении этой работы.

7.3 Выводы

1. Факсимильные станки для художественной гравировки материала должны быть выполнены в двух исполнениях : стационарном и накладном с возможностью лёгкого задания и изменения передаточных характеристик материала - заготовки, причём стационарное исполнение должно иметь степень защиты IP 32 .

2.Генератор амплитудно U =f (Uimiieo ) - частотной T~f (Т/видео ) модуляции должен формировать два вида импульсных последовательностей для одно и двухкатушечных преобразователей, причём во втором случае необходимо формирование времени ожидания.

3 Электромагнитное усилие F3M, развиваемое в преобразователе, должно создавать импульсный удар такой величины, чтобы обеспечивать разрушение материала - заготовки пропорционально сигналу UBmeo, причём сформулирована зависимость, позволяющая определить эту величину исходя из физико-механических свойств материала .

355

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения цикла теоретических и экспериментальных работ в диссертации изложены научно обоснованные технические и технологические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в ускорение научно - технического прогресса.

Они заключаются в развитии научных основ технологического процесса факсимильного копирования изображений растровым методом на полированной поверхности материалов и формировании рекомендаций по назначению параметров этого технологического процесса, а также по расчёту и проектированию наиболее важных конструктивных узлов станков, посредством которых реализуется этот процесс: электромеханических преобразователей и компьютерной системы управления.

Основные научные результаты и выводы диссертационной работы заключаются в следующем.

1. Процесс получения факсимильного растрового изображения состоит из следующих этапов:

1.1 квантование непрерывного видеосигнала и превращение его в массив, хранимый в виде дискретных значений (пикселей) в памяти компьютера,

1.2 растрирование (определение амплитуды и периода удара с учётом площадей, оптических плотностей заготовки и пробельного элемента для каждого пикселя этого массива), реализуемое программируемым контроллером.

1.3 создание лунок на поверхности материала посредством силовых ударных импульсов, реализуемых долбёжным инструментом, приводимым в возвратно-поступательное движение электромеханическим преобразователем.

2. Последовательность дискретных значений (пикселей) изображения, описывается решетчатой функцией. С помощью математического аппарата решетчатых функций производится первая коррекция исходного пикселя, состоящая в добавлении первой разности соседних пикселей для усиления чёткости отдельных фрагментов изображения и их второй разности - для усиления резкости этих же фрагментов.

3. Математическая модель функционирования электромеханического преобразователя (ЭМП) в динамике позволяет системе управления при формировании амплитуды управляющих токовых импульсов исключить влияние частоты на выходной сигнал ( перемещение якоря ), что составляет суть второй коррекции. Кроме того, модель позволяет правильно выбрать конструктивные параметры станка и назначить настроечные параметры при его эксплуатации.

4. Анализ модели ЭМП позволил выявить наличие «паразитных» обратных связей, обусловленных изменением зазора между якорем и магнитопроводом, приводящих к искажениям выходного сигнала - силы, развиваемой ЭМП. Для устранения этих искажений предложено и экспериментально проверено конструктивное решение - усечённо-коническая форма полюсов. Определены правила установки технологического и рабочего зазоров, которыми следует руководствоваться при настройке станков.

5. Основные свойства процесса разрушения поверхностного слоя при гравировке изображения могут быть описаны графоаналитической энергетической характеристикой, отражающей физико-механические параметры материала заготовки и устанавливающей связь между кинетической энергией индентора и глубиной лунки, образующейся при внедрении инструмента в заготовку под воздействием малых ударных импульсов.

Применение энергетической характеристики позволяет определить необходимую величину кинетической энергии индентора, электромагнитную силу для её создания и амплитудное значение импульса тока в катушке, которое служит основанием для формирования третьей коррекции.

5.1 Энергетическая характеристика (ЭнХ) состоит из 3-х участков:

• участка хода индентора до момента касания с поверхностью заготовки,

• участка упруго-пластичных деформаций материала заготовки,

• участка разрушения материала заготовки.

5.2 Для воспроизведения полутонового точечного изображения необходимая величина кинетической энергии индентора должна быть сформирована в конце 2-го - начале 3-го этапов участков ЭнХ.

При этом площадь лунки или воронки разрушения совпадает с площадью контакта заготовки с инструментом.

5.3 Для воспроизведения штрихового изображения необходимая величина кинетической энергии индентора должна быть сформирована в средней и конечной частях 3-го участка ЭнХ. При этом площадь воронки разрушения превосходит площадь контакта заготовки с инструментом на величину дополнительного скола.

6. Для формирования всех сигналов управляющих факсимильно-гравировальным станком в реальном масштабе времени, с учётом необходимости хранения и обработки больших массивов данных, следует применять иерархическую двухуровневую системы управления, построенную на базе программируемого контроллера и персонального компьютера

Л. С целью оперативного и достоверного диагностирования возможных отказов и эффективного восстановления работоспособности система управления должна содержать диагностический блок, для которого в работе предложено специальное программно-аппаратное решение.

8. Рекомендуется использовать в конструкциях электромеханических преобразователей подвеску из гофрированных мембран. Эта рекомендация основана на результатах экспериментальной проверки, показавшей что в этом случае колебательная система в диапазоне частот 10. 100 Гц близка к идеальному гармоническому осциллятору ( отсутствуют боковые частоты и передача сигнала силы происходит без искажений ).

9. Процедура определения исходного пикселя и вычисление всех необходимых коррекций по периоду и амплитуде управляющего импульса производится автоматически посредством специально разработанного программного обеспечения «COPIR».

10. С целью обеспечения технологической эффективности факсимильно - гравировальные станки должны оснащаться дискретными приводами подач, двухкатушечным ЭМП и двухуровневой системой управления. Опыт эксплуатации показал, что такие станки целесообразно выпускать в двух исполнениях: портативном (накладном) и стационарном, оснащенным для соблюдения экологических норм шумоподавляющим кожухом и устройством сбора пыли.

359

1. Андреев Ю.Н. Управление конечномерными линейными объектами. М.: Наука, 1976. 424 с.

2. Антипин М.В. Интегральная оценка качества телевизионного изображения. Л.: Наука, 1970.

3. Антонов А.П., Мелехин В.Ф., Филлипов А.С. Обзор элементной базы фирмы ALTERA . Санкт Петербург ,1997.

4. Баранов Л.А. Квантование по уровню и временная дискретизация в цифровых системах управления. М., ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ, 1990, 299 с.

5. Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. М.: Высшая школа, 1961.6. .Бесекерский В.А., Цифровые автоматические системы. М.: Наука,1978.

6. Бесекерский В.А., Изранцев В.В. Систем автоматического управления с микро ЭВМ. М.: Наука ,1987.

7. Бесекерский В.А. , Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.:, Наука, 1972. 367 с.

8. Бесекерский В.А. Цифровые автоматические системы. М.: ФИЗМАТГИЗ , 1987.

9. Ю.Бейтмен Г., Эрдей А. Таблицы интегральных преобразований, Т. 1, М.: Наука, 1969. 343 с.

10. Брук И.В., Черпаков Б.И. Гибкие механообрабатывающие производственные системы. М.: Высшая школа, 1987. 103 с.

11. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. М.: Наука, 1966,-870 е.

12. Глазунов Л.П., Смирнов А.Н. Проектирование технических систем диагностирования. JL: Энергоатомиздат, Ленинград, отд., 1082, 168 с.

13. Гуляев В.А. Техническая диагностика управляющих систем. Киев: Наукова думка, 1983 230 с.

14. Глезер В.А., Цуккерман М.И. Информация и зрение. М.: АН СССР, 1961.

15. Гордон А. В., Сливинская А.Г. Электромагниты постоянного тока. М.Л. Госэнергоиздат, I960,- 147 с.

16. Горинштейн Л.В. Метод упорядоченного перебора для разрезания I графов. В кн. : Цифровые модели и интегрирующие структуры.

17. Таганрог: ТЛИ, 1970. с. 329.332.

18. Демидович Б.П., Марон И.А. Основы вычислительной математики. М.:"ФИЗМАТГИЗ'', 1963.-659 с.

19. Дербунович Л.В., Миков И.Н,. Смолко Г.Г. Программируемые контроллеры со встроенными средствами диагностирования. Техническая диагностика, Международный симпозиум ИМЕКО. М.,1983.

20. Диткин В.А., Прудников А.П. Операционное исчисление. М.: Высшая школа, 1975.-407 с.

21. Дьяконов В. Mathcad 8/2000: Специальный справочник. СПб: Питер, 2001,-592 с.

22. Дроздов В.Н., Мирошник И.В., Струбский В.И. Системы автоматического управления с микро ЭВМ. Л.: Машиностроение ,1989.

23. Ефимов А.С. Контрастная чувствительность зрения при наблюдении телевизионных изображений. М.: Техника кино и телевидения, №2, 1977.

24. Жовинский В.Н. Схемы запоминания напряжения и блоки запаздывания. M.,JI.: ГосЭнергоИздат, 1963.- 78 с.

25. Журавлев А.З. Основы теории штамповки в закрытых штампах. М. «Машиностроение», 1973, 224с.

26. Изерман Р. Цифровые системы управления. М.: Мир, 1984.

27. Кодирование и передача информации в вычислительных сетях. М.: «Вопросы кибернетики», вып. 28, 1977. с.30-35.

28. Копничев Л.Н., Алёшин B.C. Оконечные устройства документальной электросвязи. М.: Радио и связь, 1986, 286 с.

29. Козлов Н.П., Красов И.М. Электромагнитные пропорциональные управляющие элементы. М.Л.: Энергия, 1966. 112 с.

30. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. М.: Наука, 1977. 831 с.

31. Касами Т., Токура Н., Ивадари Е., Инагаки Я. Теория кодирования.1. М.: 1978. 576 с.

32. Кангин В.В. Синтез микропроцессорных иерархических систем управления распределительными конвейерами (для механосборочного производства. Автореферат диссертация на соискание учёной степени к.т.н. М.: Мосстанкин ,1987.

33. Кангин В.В., Сорокин В.М. Декомпозиция технологического процесса на подпроцессы, как один из этапов синтеза иерархических систем управления. Проблемы технологии машиностроения 2002 года. Материалы ВНТК. Н.Новгород: НГТУ, 2000. с. 30.35.

34. Кангин В.В., Сорокин В.М. Синтез элементов нижнего уровня ( ЭНУ ) систем управления. Прогрессивные технологии в машино и приборостроении. Материалы ВНТК. Н. Новгород.: НГТК, 2001. с.50

35. Красовский А.А., Поспелов Г.С. Основы автоматики и технической кибернетики. M.,JI.: Госэнергоиздат, 1962. 600 с.

36. Кондратенко В.Г., Титов А.М., Титов Е.А. Экспериментальное исследование влияния факторов трения на предельный коэффициент вытяжки осесимметричных деталей. Вестник МГТУ им. Баумана, №1, 2002,-с.111.-121.

37. Кузнецов Ю.В., Узилевский В.А. Электронное растрирование в полиграфии.М.: Книга,1976, 144с.

38. Крыленко В.В. , Миков И.Н. , Фридман Л.И. , Литовский А.В. Управление автоматическими линиями с помощью ЭВМ. Монография. Машиностроение, 1983,- с. 102

39. Кудинов В. А., Миков И.Н. Электромагнитные вибраторы для динамических испытаний станков. М.: НЙЙМАШ, в Сб. "Металлорежущие и деревообрабатывающие станки, автоматические линии", № 12, 1969,- с. 17.20.

40. Лебедь Г.Г. Полиграфические системы автоматической обработки графической информации. Львов.: ВИТТТА ШКОЛА, Гос. Университет, 1986, -.132 с.

41. Липман Р.А. Полупроводниковые реле. М.,Л.: ГосЭнергоИздат, 1963 .96 с.

42. Любчик М.А. Силовые электромагниты аппаратов и устройств автоматики постоянного тока. М.: ЭНЕРГИЯ, 1968,- 149 с.

43. Малиновский А.К. Развитие теории, методов и средств управления электроприводом переменного тока с противо ЭДС в цепи переменного тока. Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук. М.: МГГУ, 2001.

44. Матвеев Б.А. Язык программирования электроавтоматики ALLA. Сб. научных трудов " СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РОССИЙСКОГО СТАНКОСТРОЕНИЯ. " М.: ЭНИМС, С. 108 - 120.

45. Материаловедение, под ред. Арзамасова В.Н., М.: Машиностроение, 1986.

46. Маркюс Ж. Дискретизация и квантование, М.: "Энергия ", 1969.

47. Месарович М., Мако Д.,Такахара И. Теория иерархических систем . М.: Мир, 1973.

48. Миловзоров В.П. Электромагнитная техника. М.: Высшая школа, 1966. -471 с.

49. Миков И.Н. Разработка и исследование комплекса устройств для динамических испытаний станков. Диссертация на соискание учёной степени к.т.н., Мосстанкин, 1970.- 158 с.

50. Миков И.Н. Подключение внешних устройств к программируемому контроллеру FPC-606. Методическая разработка ИПК Минстанкопрома. М.: ВНИТЭМР, 1988. 23 с.

51. Миков И.Н. Построение систем управления специальными станками и автоматическими линиями на основе программируемого контроллера^РС-бОб. Методическая разработка ИПК Минстанкопрома. М.: ВНИТЭМР, 1987, 52 с.

52. Миков И.Н. Организация работы с пультом оператора контроллера FPC-606. Методическая разработка ЖПС Минстанкопрома. М.: ВНИТЭМР, 1988. 38 с.

53. Миков И.Н Проектирование систем управления на базе программируемых контроллеров ПК серии « Микродат» соединенных в коммуникационную сеть . М.: ВНИТЭМР, 1988. с. 27.

54. Миков Й.Н. Структура и функционирование специальных модулей ПК серии «Микродат» . М.: ВНИТЭМР , 1985.-.с. 31.

55. Миков И.Н. Импульсное функционирование преобразователей при станочном растровом гравировании минералов и аспекты математического моделирования их узлов. М.: Горные машины и автоматика, № 1,2004. -с. 37.41.

56. Миков И.Н. Определение математическим моделированием амплитуды и периода растрирования, включая величину подачи, при гравировании материала. Горный Информационно- Аналитический Бюллетень, М.: МГГУ, № 1,2004. -с. 46.47.

57. Миков И.Н. Математическое моделирование передаточных характерисик минерала при растровом гравировании. Горный Информационно- Аналитический Бюллетень, М.: МГТУ, № 1, 2004. -с. 48.49.

58. Миков И.Н., Великовский В.А. Системы управления автоматическими линиями от ЭВМ, в Сб. " Семинар « Станки с ЧПУ, участки и автоматические линии»". М.: МДНТП, 1980,- с.50.,.56.

59. Миков И.Н. Износ резцов и пылевыделение при гравировании минералов долблением. В сб. научных трудов "ДОБЫЧА, ОБРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ ПРИРОДНОГО КАМНЯ". Магнитогорск: Маг.ТГУ, 2002- с. 182. 190.

60. Миков И.Н., Морозов В.И. Формирование полутонового изображения механическим разрушением полированной поверхности минерала методом растрирования. Горный Информационно- Аналитический Бюллетень, М.: МГТУ, № 3, 2001. с. 191. 199.

61. Миков И.Н., Девятков В.В., Оганов В.И., Фёдоров С.В. Двухуровневая иерархическая система управления и подготовки изображений для факсимильно-копировального станка. Горный Информационно-Аналитический Бюллетень. М.: МГГУ, № 3, 2000. с. 112.115.

62. Миков И.Н., Гладких Н.Е. Пропорциональный электромеханический преобразователь для факсимильно-копировальных станков. М.: Изд. МГГУ, "Горный информационно-аналитический бюллетень", № 3, 2000.

63. Миков И.Н., Девятков В.В., Оганов В.И., Фёдоров С.В. Иерархическая двухуровневая цифровая цикловая система управления для факсимильно копировальных станков. М.: Автоматизации и современные технологии. № 10, 2001. с. 25.30.

64. Миков И.Н, Морозов В.И., Дроздов В.И. Прикладные вопросы цифрового управления станочного факсимильного копирования. М.: Мехатроника, № 3,.2001

65. Миков И.Н. , Черпаков Б.И. , Адалин Ю.Н. , Мешков С.В. Построение систем управления автоматическими линиями на основе программируемых командоаппаратов. М.: Станки и инструменты , N 11, 1982.

66. Миков И.Н., Фридман Л.И. Управление автоматическими линиями с использованием программируемых средств. М.: Станки и инструмент, №3, 1979, с. 4.7.

67. Миков И.Н., Загарий Г.И., ВеликовскийА.В., Добрянский В.М., Коновалов B.C., Мечникова Е.А. Математическое обеспечениепрограммируемых командоаппаратов. М.: НИИМАШ, Вып.С-1, 1983,-с. 55.

68. Миков И.Н. ,Морозов В.И., Павлов Ю.А., Технологические принципы факсимильного механического копирования. М.: Автоматизация и современные технологии, N5 , 2000. с. 18.23

69. Миков И.Н., Малиновский А.К. Электромеханические преобразователи для станочного растрового гравирования минералов. М.: Горные машины и автоматика, № 11, 2001

70. Миков И.Н., Морозов В.И. Факсимильно-гравировальный станок для нанесения полутоновых изображений на полированную поверхность минерала. М.: ' Торный журнал ", № .3., 2001.

71. Миков И.Н., Литовский А.В. Принципы построения двухуровневой иерархической цифровой системы управления для факсимильно-копировальных станков .М.: Автоматизация и современные технологии, № 2, 2001. с. 6.9.

72. Миков И.Н., Оганов В.И., Фёдоров С.В. Анализ колебательного и ударного функционирования растрового однокатушечного электромеханического преобразователя посредством математической модели. ИГЭУ, Международная НТК "X Бенардосовские чтения". Иваново: 2001.

73. Программируемые контроллеры повышенной надёжности для управления автоматическими линиями . М.: НИИМАШ, Вып. С-1, 1984.

74. Миков И.Н., Морозов В.И. Станочная компьютерная технология гравировки минералов. М.: Горные машины и автоматика, №11, 2001.

75. Миков И.Н., Гаврилов А.А. Групповое управление станками с ЧПУ на АУ-1 от микропрограммного автомата М 6010, в сб. "Централизованное управление оборудованием от ЭВМ и подготовка управляющих программ". М.: Труды ЭНИМС, ОНТИ, 1976.

76. Миков И.Н., Кангин В.В. Программируемые контроллеры как элементы нижнего уровня в иерархических системах управления факсимильно-копировальными станками. Горный Информационно-Аналитический Бюллетень, М.: МГТУ, № 6, 2003,-с. 159. 160.

77. Миков И.Н, Морозов В.И,. Магомедов Г.Х, Науменко И.А. Оптические показатели качества художественных изображений полученных технологией станочного компьютернго гравирования. М.: "Горный журнал ",№9., 2003.

78. Миков И.Н., Магомедов Г.Х., Громов А. Е Анализ рабочего цикла электромеханических преобразователей факсимильно-гравировальных станков. ИГЭУ, Международная НТК "11 Бенардосовские чтения", том 2.Иваново: 2003. -с. 134.

79. Миков. И.Н., Н. Стефанова. Направления повышения эффективности работы факсимильно-гравировальных станков. Горный Информационно Аналитический Бюллетень, М.: МГТУ, № 5, 2003, -с 144- 146.

80. Миков И.Н., Науменко И.А. Технологические рекомендации при растровом станочном гравировании минералов. В сб. научных трудов "ДОБЫЧА, ОБРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ ПРИРОДНОГО КАМНЯ". Магнитогорск: Магн.ТГУ, 2003-с. 217-221.

81. Нейман J1.P., Демирчан К.С. ТОЭ, Ч. № 3, Теория нелинейных электрических и магнитных цепей. М., Л.: Энергия ,1966,- 407 с.

82. Орловский ЕЛ., Передача факсимильных изображений. М.: Связь, 1980,-213 е.

83. Орловский Е.Л., Кулаков П.Н., Шелованов Л.Н. др., Воспроизведение полутонов в крупных деталях телевизионного изображения. М.: Техника кино и телевидения, № 8, 1965.

84. Орловский EJL, Кулаков П. Н. О полутоновых измерениях в телевизионном тракте. М.: Техника кино и телевидения, № 8, 1964, с. 29.35.

85. Орловский E.JI. Воспроизведение полутонов средних и мелких деталей. М.: Техника кино и телевидения, № 12,1965.

86. Патент № 2077989 РФ. Гравировальная машина. // Миков И.Н., Гамарник В.И. Опубл. в Б.И. № 12, 1997.

87. Патент № 2112661 РФ. Устройство для копирования изображений. // Миков И.Н., Ицкович А.Ф., Маградзе О.Г. Опубл. в Б.И. № 16, 1998.

88. А.С. № 375103 СССР. Электромагнитный вибратор. //Кудинов В.А., Блинов В.Б., Миков И.Н., Шаповал В.В. Опубл. В Б.И. № 2, 1973.

89. А.С. 666518 СССР. Устройство для контроля систем управления // Миков И.Н. , Лельчук М.Я. ,Богачёв А.Ф. , Белоусов В.Т. опубл. в Б.И.№2 1979.

90. А.С. 1041994 СССР. Устройство для программного управления. // Дербунович Л.В, Миков И.Н, Моисеев А.В.,Черпаков Б.И., Поляков А.Б.,Кузнецов В.М.,Загарий Г.И.- опубл. в Б.И. № 5, 1983.

91. Патент № 2076046 РФ. Система для переноса изображения на поверхность камня и графическое мозаичное устройство для выполнения изображения. // Бондарев В.Н. (UA), Лукьянов П.A. (UA) -Опубл. в Б.И. № 9,1997.

92. А.С. 1534421 СССР. Копировальный станок // " Одесское специальное конструкторское бюро полиграфического машиностроения ", Турьянский В.Н., Гаврилкина Г.Н., Вартанян А.А., Шойхет И.Б., Середин В.М., Биндер А.И. опубл. в Б.И., № 1, 1990.

93. А.С. 142526 СССР. Электрогравировальная машина // Рабинович А.Д., Духовный И.Я., Александров И.Н. опубл. в Б.И., № 21, 1961.

94. Патент Р.Ф. № 2058232. Устройство гравировки // Сухомленов Б.К., Шишкин С.А., Минскер Г.Е., Якуба А.И. опубл. в Б.И., № 11, 1996.

95. Патент Р.Ф. № 2089401. Способ получения изображения на твёрдом материале и устройство для осуществления способа // Елпшн Ю.М. -опубл. в Б.И., № 25,1997.

96. А.С. 384093 СССР. Аналоговое вычислительное устройство для определения активной и реактивной составляющих выходного сигнала динамической системы // Кудинов В.А., Миков И.Н., Айзенштат Л.И., Егоров Е.А. опубл. в Б.И. 7 1973.

97. Патент № 2076046 РФ. Система для переноса изображения на поверхность камня и графическое мозаичное устройство для выполнения изображения. // Бондарев В.Н. (UA), Лукьянов П.A. (UA) -Опубл. в Б.И. № 9,1997.

98. Пасковатый А.И. Электрические помехи в системах промышленной автоматики. М.: Энергия, 1979.- 101 с.

99. Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. М., Машиностроение, 1977, 278с.

100. Пономаренко С. Adobe Photoshop 4.0 в подлиннике. BHV-С.Петербург.: 1998. 416 с.

101. Петров С.Л. Проектирование систем управления станками и автоматическими линиями на основе программируемых контроллеров ПК 32-128. Методическая разработка ИГЖ Минстанкопрома М.: ВНИТЭМР, 1987.-40 е.

102. Петров С.Л. Структура и функционирование аппаратной части программируемых контроллеров ПК 32-128. Часть2. Методическое пособие ИЛК Минстанкопрома. М.: ВНИТЭМР, 1989. 23 с.

103. Пб.Прагер В. Ходж Ф.Г. Теория идеально-пластического тела. М., Изд-во иностранной литературы, 1956, 398с.

104. Проспект "Фрезерно гравировальные станки" фирмы Cielle (Италия), М.: Сокольники, Международная выставка " «Металлообработка - 2000", 2000.

105. Проспект "Обрабатывающие центры с цифровым управлением для мрамора, гранита и стекла" фирмы Pavoni Step Automazioni, Верона (Италия), Международная выставка "mostra internazionale di marmi, 2000.

106. Проспект "3D фрезерная машина MDX-500" фирмы Roland (Япония), М.: Сокольники, Международная выставка "Металлообработка 2000", 2000.

107. Проспект " Комплекс ДИНА 025 ", НПО Багус Универсал, г. Екатеринбург, М.: Нахимовский проспект, Международная выставка " «Экспокамень - 2001", 2001.

108. Проспект " Автоматизированный мобильный гравировальныйкомплекс КОЛИБРИ ", НПО Багус Универсал, г. Екатеринбург, М.: Нахимовский проспект, Международная выставка " «Экспокамень -2001", 2001.

109. Протасов Ю.И. Теоретические основы механического разрушения горных пород. М.:"НЕДРА", 1985. 239 с.

110. Протасов Ю.И. Разрушение горных пород. М.: Издат. МГТУ, 1995.452 с.

111. Пуш В.Э. Малые перемещения в станках. М.: Машгиз, 1961.

112. Рабинович А.Д., Духовный И.Я., Полиграфические электронные гравировальные машины, М., Искусство ,1961 г

113. Рабинович А.Д. Электроника в полиграфии. М.: Книга, 1966.

114. Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород. М.: "НЕДРА",1978 128.1 Рогинский В.Н. Основы дискретной автоматики.1. М.: Связь , 1975. 430 с.

115. Розинов А.Г., Миков И.Н. Построение систем управления на основе программируемых средств, в Сб. "Создание комплексных систем управления на предприятиях машиностроения с использованием ЭВМ", Омск.: Омский дом техники, 1974,-с.151.156.

116. Ротерс Г., Электромагнитные механизмы. Госэнергоиздат, М., 1949.

117. Салганик P.JL, Афанасенко Г.В., Иофис И.М. Горное давление. . М.: "НЕДРА", 1992. 207 с.

118. Современная теория фильтров, под ред. Д. Шейнголда. Пер. с англ., М.:"МИР", 1977,- 557 с.

119. Сотсков Б.С. Основы расчёта и проектирования электромеханических элементов автоматических и телемеханических устройств. M,JI.: Энергия, 1965,- 576 с.

120. Сборник задач по теории автоматического регулирования ( под редакцией Бесекерского В.А. ). Физматиздат, М., 1963. 405 с.

121. Справочник ( кадастр ) физических свойств горных пород. Под ред. Н.В. Мельникова, В.В. Ржевского, М.М. Протодьяконова. М., Недра, 1975.-270 с.

122. Справочник Машиностроителя, под ред. Н.С. Ачеркана, т.1, М.: Изд. Машиностроение, 1960. 592 с.

123. Справочник машиностроителя , под ред. Н.С. Ачеркана, т.З, М.: Изд. Машиностроение, 1960. 650 с.

124. Справочник машиностроителя , под ред. Н.С. Ачеркана, т.5, М.: I960,- с.920. с.

125. Справочник по нелинейным схемам, под ред. Г. Темеша и С. Митра. Пер.с англ., М.:"МИР", 1977,- 508 с.СТАНОК Гравировальный с ЧПУ мод. ЛФ250, Львовский завод фрезерных станков,ТУ2-024-0222274-262-89.

126. СТАНОК Факсимильный Копировально Гравировальный мод. "Полутон - 1" , ЗАО "Спецстанок -Ф", ТУ 3816-001-09804102-97.

127. СТАНОК Гравировальный с ЧПУ мод. ЛФ250, Львовский завод фрезерных станков,ТУ2-024-0222274-262-89.142. .Сычёв Ю.И., Берлин Ю.Я. Шлифовально полировальные и фрезерные работы по камню. М.: Стройиздат,1985.

128. Созоник Г.Д., Стеклов В.К. Цифровые системы управления. К.: ТЭХНИКА, 1991.

129. Темников Ф.Е., Афонин В.А., Дмитриев В.И. Теоретические основы информационной техники. М.: ЭНЕРГИЯ, 1970, 561 с.

130. Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле. М.: Наука, 1967. 148.1. Ту Ю. Современная теория управления . М.: Машиностроение , 1971.

131. Харизоменов И.В., Миков И.Н., Шамей P.O. Методика расчёта электромагнитных вибраторов, проектируемых на базе электромагнитов серии МИС, в Сб.№ 8" Научно-исследовательские труды, Ивановский текстильный институт", Иваново, 1970.

132. Хилл Р. Математическая теория пластичности. М. ГИТТЛ, 1956, 407с.151,Чесноков А.А. Решающие усилители. М.,Л.: ГосЭнергоИздат, 1963 —63 с.

133. Черкашин А.В. Методология построения иерархической системы управления предприятием, в Сб." Теоретические основы создания ивнедрения автоматизированных систем управления отраслью и промышленным предприятием." Донецк: ДОНГУ, 1971.-е. 152. 159.

134. Цетлин M.JI. , Эйдус Г.С. Матричный метод синтеза многотактных релейно контактных схем связи и управления. М.: Связьиздат , Электросвязь N 3 , 1958,- с. 41. .48.

135. Цыпкин Я.З. Основы теории автоматических систем. М.: НАУКА, 1977, 550 с.

136. Юрасов А.Н. Теория построения релейных схем. М., JL: Госэнергоиздат, 1962.-. 118 с.

137. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. М.: Наука, 1964.

138. Янтовский А.В., Скляр М.А., Черпаков А.Б. Системы програмного управления переналаживаемыми автоматическими линиями. М.: НИИМАШ, 1984.-60 с.

139. Avizienis A. The four universe information system model for the study of fault-tolerance.Proc. 12th Int. Symposium on Fault -tolerant Computing, 1982, June,p.6-13.

140. Avizienis A. Fault-tolerant systems. ЩЕЕ Trans.Comput,1976,c-25,N12,-p. 1304- 1312.

141. Dejeka W.,.Measure of testability in device and system design .Proceedings 20th Midwest symposium on circuits and systems, 1977,p.39-52.

142. Kondratenko V. Prilog deformisanju plasticne poluravni alaton u vidu apsolutno krutog klina. Beograd: Scuopstenja jama l2, 1966, 171-180p.Siedentopf. Neue Messungen der Visuellen KontrastshelleAstronom. Nachrichten, № 5, 1941.

143. The New Plotter\Cutter System From ZUND M- 800,M- 1200, M-1600. Дроспект фирмы, ZUND Systemtechnik AG,Swtzerland.,1998.

144. Lowery E.M. Some Experiments with Binocular and Monocular. JOS A, 1929,№ 1, v. 18.

145. V.LMorozov, I.N.Mikov, S.V.Fedorov. development of technology

146. Siedentopf. Neue Messungen der Visuellen KontrastshelleAstronom. Nachrichten, № 5, 1941.

147. Spillman R.J. Markov model of intermittent faults in digital systems, In Proc. Int. Conf. Fault. «Tolerant Computig» ,1977,June,p. 157-161.

148. Willams T.W.,Parker K.P. Design for testability, A. Survey ITTT Trans. Comput, 1982,c.31,N l,p.2-15.