УДК 621.311:681.5    

Головащенко П.Д.

Національний технічний університет України

«Київський політехнічний інститут»

Автоматизована система повірки гир на основі компаратора маси CCS 600K виробництва фірми SARTORIUS AG, Німеччина

Постановка проблеми. Системи зважування та повірки гир широко використовуються в різних видах промисловості. Від коректності технічного стану обладнання в великій мірі залежить прибуток компанії. Тому розробка програмного забезпечення, яке б дозволяло діагностувати стан повірочних гир, має актуальне значення.

Аналіз досліджень та постановка задачі. Якісне виконання повірочних процедур вимагає значних затрат часу і доволі високої кваліфікації персоналу. В умовах серійного виробництва, при значних об’ємах випуску, успішне рішення проблеми якісної організації прийомоздаточних випробувань, включаючи державну повірку, визначає ефективність управління якістю виробленої продукції. Проблема в необхідності забезпечити високу продуктивність операцій, що володіють значною трудомісткістю і необхідністю виключити помилки, пов’язані с не коректними діями персоналу, так званим «людським фактором». Це класичний випадок, коли виникає необхідність в автоматизації процесу.

На сьогоднішній день для компараторів Sartorius AG при повірці(калібруванні) гир використовується програмне забезпечення «Сартогосм»[3]. Тим не менше, розробка свого програмного забезпечення дозволяє усунути недоліки виробника, а також зекономити кошти при експлуатації обладнання.  

Виклад основного матеріалу. Нижче наведено процедури звіряння випробної гирі з еталонною гирею, реалізовані в програмному забезпеченні.

Звіряння випробної гирі з однією еталонною гирею (рекомендоване для гир класів точності E та F). Для двох гир можливі наступні цикли, що відомі як АВВА та АВА (де А – еталонна гиря; В – випробна гиря). Ці цикли усувають лінійний дрейф.

Цикл АВВА                          (1)

,  де                                              (2)

Цикл АВА                                          (3)

,  де                                                     (4)

У циклах АВВА і АВА n – кількість циклів. Значення i приводиться у порядку, у якому гирі повинні розміщатися на зважувальній чашці. Тут порядкові індекси «r» і «t» вказують на еталонну і випробну гирі відповідно.  -  різниця показів, отримана з циклу зважування і.

         Кількість циклів зважування, n, ґрунтується на необхідній невизначеності, повторюваності і відтворюваності вимірювання. Мінімальна кількість вимірювань, які повинно виконувати для класів точності від  до , наведено в таблиці 1.

Таблиця 1 – Мінімальна кількість циклів зважування

Клас точності

Мінімальна кількість АВВА

3

2

1

1

Мінімальна кількість АВА

5

3

2

1

Аналіз даних[1]. Для циклів АВВА і АВА різниця умовного значення маси між випробною та еталонною гирями в циклі і :

                                                                                          (5)

Середня різниця умовного значення маси за n циклів:

                                                                                 (6)

         Умовне значення випробної гирі може бути обчислене за формулою:

         ,                                                                                  (7) де - умовне значення маси випробної гирі; - умовне значення еталонної гирі; - середнє значення різниці показів, отримане під час зважування, між випробною і еталонною гирями.

         Номенклатура гир, повірку (калібрування) яких можна проводити на компараторі CCS 600K, наведена в таблиці 2.

Таблиця 2 – Номенклатура гир

Клас точності гир

Номінальні маси гир

1, 2, 5, 10, 20 г

20, 50, 100, 200,

500 мг,

1, 2, 5, 10, 20 г

1, 2, 5, 10, 20,

50, 100, 200,

500 мг,

1, 2, 5, 10, 20 г

1, 2, 5, 10, 20,

50, 100, 200,

500 мг,

1, 2, 5, 10, 20 г

Різницю показів компаратора визначають за формулами(8) та (9) у режимі зважування, співставляючи отримані результати з різницями показів, отриманих за показами компаратора, що функціонує в режимі повірки (калібрування) (дивись схему, наведену на рисунку 1)

                                                                                                    (8)

, де                                                                                             (9)

 - покази значення маси еталонної гирі;  - покази значення маси випробної гирі Експериментальне середньоквадратичне відхилення (СКВ) результатів вимірювання різниці мас обчислюють за формулою (10).

, де                                                                                       (10)

 - оцінка експериментального СКВ

 - i-тий результат вимірювання маси

 - середнє арифметичне значення і-тих результатів вимірювання маси

 - кількість спостережень

                                                                                           (11)

                                                                                                (12)

Експериментальне середньоквадратичне відхилення (СКВ) результатів вимірювання маси обчислюють за формулою (10).

, де                                                                              (13)

 - оцінка експериментального СКВ

 - i-тий результат вимірювання маси

 - середнє арифметичне значення і-тих результатів вимірювання маси

 - кількість спостережень

                                                                                             (14)

Опис програмного забезпечення

Програма реалізована в середовищі Visual Studio 2005 на мові програмування С#. Для роботи з програмою необхідно реалізувати наступні вимоги:

·        Апаратні: комп’ютер класу Pentium 200ММХ і вище, 32 Мб оперативної пам’яті, 7 Мб вільного місця на жорсткому дискові, клавіатура, мишка, вільний СОМ-порт, до якого буде підключений компаратор.

·                    Програмні: Операційна система (одна з): MS Windows XP; MS Windows 2000; MS Windows ME; MS Windows NT 4.0 (з ServicePack не нижче версії 3); MS Windows 98 SE (друге видання); MS Windows 98; MS Windows 95 (з установленим компонентом DCOM95).

В базі програми «Повірка(калібрування) гир» зберігається інформація стосовно еталонних гир(одиночних та наборів), а саме: умовне позначення, заводський номер, фірма-виробник, клас точності, номінальне значення маси, дійсне(умовне) значення маси, відомості про повірку(номер свідоцтва, дата, ким видане) гирі, або набору гир, а також інформація про електронні ваги-компаратори: умовне позначення ваги, заводський номер, фірма-виробник, відомості про повірку(номер свідоцтва, дата, ким видане), номенклатура гир, повірку(калібрування) яких можна проводити на цьому компараторі.

У випадку повірки(калібрування) набору зазначаються номінальні значення маси гир, що підлягають повірці(калібруванню).

Залежно від класу точності та номінальної маси гирі програма визначає один із методів звіряння (методи звіряння зазначені нижче), кількість циклів та серій зважування.

Основні переваги при використанні програмного забезпечення:

·       підвищення якості повірок;

·       значне прискорення повірки(калібрування);

·       автоматичне ведення бази даних;

·       запам’ятовування параметрів еталонів, індикація останніх використаних номерів протоколу;

·       автоматичний обрахунок з використанням закладеної в програму інформації про «Програма та методика державної метрологічної атестації МДМА – 35/89 – 2006», даних про компаратори и даних, отриманих напряму від компаратора при повірці

·       Перевірка введених параметрів і отриманих результатів на допустимість значень.

Шляхи модернізації програмного забезпечення:

·       робота з декількома компараторами одночасно

·       вивід на друк документів звітності

Рисунок 1 – Функціональна схема режиму повірки гир

Рисунок 2 - Введення вхідних даних

Рисунок 3 – Процес експерименту

Висновки:

Реалізоване програмне забезпечення згідно вимог «програми та методики державної метрологічної атестації МДМА – 35/89 – 2006» дозволяє автоматизувати процес повірки та калібрування одиночних гир та наборів гир. Завдяки низьким вимогам до експлуатації воно може бути широко використане у промисловості.

 

 

Бібліографічні посилання

1.     Програма та методика державної метрологічної атестації МДМА – 35/89 – 2006

2.     Sartorius CCS 600K – manual

3.     http://www.sartogosm.ru/ - Програмне забезпечення «Сартогосм»