Автореферат (1026353), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Далее были произведены оценка качества сигнала министика и проверка модели на адекватность.Оценка адекватности модели производилась по максимальному значению относительных отклонений расчетных и экспериментальных значений. Для министиковс 3 и 6 светодиодами расхождение модели и эксперимента составило не более 12%.Для министиков с 4 светодиодами расхождение составило около 50%. Причинамирасхождения расчетных и экспериментальных данных для министика с 4 светодиодами являются: закрывание упругодеформируемой накладкой крайних оптическихэлементов, изменение деформации из-за наложения на микроконтроллер. Министикис усовершенствованной схемой продемонстрировали высокое качество выходногосигнала (Таблица 2).Таблица 2.Основные показатели качества выходного сигнала министикаПараметрПервоначальные УсовершенствованныеминистикиминистикиЧисло изм.
каналов44Амплитуда сигнала400-420 знач.700-800 знач.Чувствительность0,2-0,05 ммне менее 0,02 ммРазрешение5-40 знач/мм70-80 знач/ммНелинейность сигнала13-15%2-5%Гистерезис4-5%1-2%Графики функций преобразования министиков с первоначальными и с усовершенствованной схемой приведены на Рисунке 13.12Рисунок 13.
Графики функций преобразования министиковРазработанные оптические министики были подвергнуты непрерывному воздействию на испытательном стенде для исследования ресурса, которое продолжалось34 суток и составляло 1 млн. циклов (4 млн. нажатий) для каждого министика. Послезавершения испытаний визуальный осмотр показал отсутствие видимых повреждений конструкции и упругодеформируемого элемента. Сравнение экспериментальнополученных функций преобразования министиков до и после испытаний показало,что изменение показаний Ки составило не более 2%.Рисунок 14. Результаты ресурсных испытаний министиковНа основе оптических министиков было разработано устройство управления иввода информации – полиджойстики. Полиджойстики представляют собой 2 неподвижные ручки, которые содержат по 5 оптических министиков, позволяющихуправлять объектом, содержащим до 20 степеней свободы.
Преимуществами полиджойстиков являются: повышенная скорость и точность формирования управляющихвоздействий; управление без отрыва рук от устройства ввода, вслепую, в условияхперегрузок, тряски, толчков, качки, вибраций; малый вес и габариты. Структурнаясхема и внешний вид полиджойстиков представлены на Рисунке 15.13Рисунок 15. Структурная схема и внешний вид полиджойстиковНа основе разработанных в главе 3 алгоритмов работы полиморфного переключателя было разработано программное обеспечение, позволяющее сопрягать полиджойстики с ПК в качестве стандартных устройств ввода (джойстик, мышь, клавиатура).В заключении приведены следующие основные результаты работы.1. Проведен анализ существующих микроджойстиков и их чувствительныхэлементов, определены их недостатки.
По результатам анализа было принято решение о работе над новыми устройствами – цифровыми оптическими министиками – исформулированы требования к ним.2. Разработана и исследована математическая модель оптической системыдвухкоординатного министика. Разработаны программные средства для моделирования оптического министика, проведены исследование оптического министика и проверка модели на адекватность.3. Разработана структура оптического министика и алгоритмы его функционирования. Проведен анализ преимуществ и недостатков различных структурныхсхем построения министиков и определены наиболее оптимальные варианты.4. Разработаны алгоритмы работы цифрового оптического министика в качестве полиморфного переключателя, функциональность которого может изменяться вреальном времени.5. Предложен метод исследования функции преобразования оптического министика, разработан алгоритм исследования, определены параметры качества сигналаи выражения для их расчета, разработан испытательный стенд6.
Предложен метод исследования эксплуатационного ресурса оптическогоминистика, разработан алгоритм исследования, определены параметры качества сигнала, разработан испытательный стенд.7. Технически реализованы оптические министики на основе разных оптических схем. Проведено экспериментальное исследование их функции преобразованияпри помощи испытательного стенда. Полученные результаты эксперимента проанализированы и на их основе выработаны рекомендации по изменению конструкцииоптического министика.148. Разработан и запущен в производство цифровой оптический министикусовершенствованной конструкции с высоким качеством выходного сигнала. Министик обеспечивает разрешение до 50 знач/мм, чувствительность до 0,02 мм, нелинейность выходного сигнала не более 5%, гистерезис не более 2%.9.
Проведено экспериментальное исследование эксплуатационного ресурсаоптического министика с использованием испытательного стенда. По результатамисследований достигнут эксплуатационный ресурс в 4 млн. нажатий, что превосходитпоказатели существующих аналогов в 2-8 раз. Изменение характеристик выходногосигнала составило не более 2%.10. Разработаны варианты применения оптических министиков в устройствахввода, в том числе в полиджойстиках, позволяющих создать унифицированный интерфейс управления робототехникой. Разработано ПО для подключения полиджойстиков к ПК в качестве стандартных устройств ввода.Результаты диссертационной работы внедрены в продукцию НПП «Тензосенсор» и ряда других предприятий, организовано опытное производство министиков иустройств ввода на их основе.Основное содержание работы отражено в следующих публикациях общимобъемом 1,5 печатных листа.1.
Экспериментальное исследование характеристик оптических министиков собщим излучателем / Голубин С. А [и др.] // Вестник РГАТУ им. П. А. Соловьева.2015. № 1(32). С. 65-70 (0,75 п. л. / 0,15 п. л.)2. Экспериментальное исследование характеристик оптических министиков /Голубин С. А [и др.] // Светотехника. 2015. №6. C.
17-20 (0,75 п. л. / 0,15 п. л.)3. Голубин С. А., Никитин В. С., Белов Р. Б. Цифровые оптические министикидля управления робототехническими комплексами // Электросвязь. 2015. №11 С. 6869 (0,25 п. л. / 0,08 п. л.)4. Никитин В. С., Белов Р. Б., Голубин С. А. Оптические министики на основеVCSEL-лазеров – новое средство управления робототехническими комплексами //Электросвязь. 2016. №10. С. 22-24 (0,44 п. л.
/ 0,14 п. л.)5. Исследование влияния светотехнической схемы оптических министиков наих характеристики/ Голубин С. А [и др.] // Светотехника. 2016. №6 С. 34-38(0,7 п. л. / 0,14 п. л.)6. Исследование характеристик оптического министика с VCSEL-лазером/ Голубин С. А [и др.] // Светотехника. 2017. №1. С.
24-27 (0,6 п. л. / 0,12 п. л.)7. Experimental research on the performance of optical ministicks with a commonreceiver/ Sergei A. Golubin [et al.] // Lights&Engineering. 2015. Volume 23, Number 4,pp. 81-87 (0,75 п. л. / 0,18 п. л.)8. Experimental study of how lighting patterns affect optical ministiks characteristics / Sergei A. Golubin [et al.] // Lights&Engineering.
2016. Volume 24, Number 4,pp. 105-110 (0,7 п. л. / 0,14 п. л.)9. Study of Characteristics of VCSEL-based Optical Ministicks / Sergei A. Golubin[et al.] // Lights&Engineering. 2016. Volume 24, Number 4, pp. 111-116(0,6 п. л. / 0,12 п. л.)1510. Оптический министик защищенный: заявка на изобретение РФ / Никитин В. С., Голубин С. А. № 2015116978 от 05.05.2015 г.11. Оптический министик специальный: заявка на изобретение РФ / Никитин В. С., Голубин С.
А. № 2016102602 от 26.01.2016 г.12. Голубин С. А., Ломанов А. Н., Никитин В. С. Новые оптические министикидля управления робототехническими комплексами и летательными аппаратами //Materialy IX Miedzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji «WschodniePartnerstwo – 2015» – Przemysl, Nauka I studia, 2015, Volume 4, С. 7183 (0,75 п. л. / 0,25 п. л.)13. Преимущества унификации систем управления робототехническими комплексами на основе инновационных человеко-машинных интерфейсов с использованием полиджойстиков / Голубин С.
А. [и др.] // Труды первой военно-научной конференции «Роботизация Вооруженных Сил Российской Федерации» – Москва: ФГБУ«ГНИИЦ РТ», 2016, C. 419-423 (0,4 п. л. / 0,08 п. л.)16.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
