Краткое описание производственного процесса
Компания ИНТЭК не имеет собственных производственных мощностей по этой причине все вопросы связанные с производством отданы на аутсорсинг.
2. Описание научно - исследовательского глубоководного аппарата ANGLERFISH-S100 ("Планктономер")
Погружаемое устройство (ПУ) "Планктономер" предназначено для сбора информации об исследуемом планктоне, ее предварительной обработки, сохранения в устройстве записи информации и/или передачи данных на основное зондирующее устройство или непосредственно на персональный компьютер (ПК). Предполагается возможность работы Планктономера в режиме буя, в режиме буксировки, вертикального зондирования, и/или в составе судовой проточной измерительной системы.
2.1. Обобщённая структурная схема, выбранные технологические решения и описание режимов работы Планктономера
Основными структурными элементами измерительной ОЭЧ являются: лазер; камера; центральное процессорное устройство (ЦПУ); постоянное запоминающее устройство (ПЗУ); блок интерфейсов (БИ); блок питания (БП). На рисунке 1 представлена обобщённая структурная схема измерительной оптоэлектронной части (ОЭЧ) Планктономера.
Рисунок 1 - Обобщенная структурная схема ОЭЧ Планктономера
Лазер. Представляет собой источник когерентного излучения в оптическом диапазоне. Предназначен для просвечивания измеряемого объема среды с планктоном и создания на светочувствительной матрице камеры распределения интенсивности, соответствующего теневой интерференционной картине волн, рассеянных планктонными частицами и волн, прошедших без рассеяния.
Камера.Монохромная камера, выполненная на базе ССD либо CMOS светочувствительной матрицы. Регистрирует и передаёт в ЦПУ распределение интенсивности, полученное после просвечивания измеряемого объема среды с планктоном лазерным пучком. Распределение интенсивности в каждом кадре может рассматриваться и использоваться как для определения доли сечения пучка, перекрытого планктоном (то есть для оценки количества планктона), так и в качестве осевой цифровой голограммы объема воды, содержащего планктон. Данные с камеры поступают в ЦПУ в необработанном монохромном свето-цветовом режиме Mono8 (256 градаций серого на пиксель).
ЦПУ. Основное вычислительное устройство ОЭЧ. ЦПУ выполняет функции управления режимами работы ОЭЧ, синхронизации работы лазера и камеры, а также осуществляет первичную обработку кадров, поступающих с камеры в режиме реального времени. В последующих модификациях внутреннего ПО устройства предполагается осуществление при помощи ЦПУ в режиме реального времени Фурье-преобразования распределений интенсивности, поступающих с камеры.
ПЗУ. В ПЗУ записываются результаты произведённых измерений, инициализационные данные Планктономера, его история перемещений (навигационный трек), а также история состояний ОЭЧ. ПЗУ должно иметь достаточный объем для записи результатов измерений, произведённых в течение не менее чем одного часа в режиме счётчика и не менее 50 сессий в режиме съёмки голограмм.
БИ. Обеспечивает коммутацию и электрическую совместимость внутренних интерфейсов с внешними информационными и электрическими интерфейсами различных погружаемых аппаратов.
БП. Обеспечивает электропитание всех узлов и блоков Планктономера. Должен обеспечивать стабильность питающих напряжений блоков и узлов во всех режимах потребления.
Камера и лазер синхронизируются посредством ЦПУ. Необработанные видеоданные с камеры поступают в ЦПУ посредством интерфейса Gigabit Ethernet (рисунок 1). Использование такого высокоскоростного интерфейса обмена данными обеспечивает высокую пропускную способность канала связи «камера –ЦПУ», что, в свою очередь, позволяет использовать камеру в режиме максимальной скорости съёмки.
3. Разработка внутренней компоновки для научно-исследовательского глубоководного аппарата ANGLERFISH-S100 ("Планктономер")
Потому как ООО «ИНТЭК» была заказана разработка оптоэлектронной части (ОЭЧ) Планктономера, стал вопрос о максимально удобном для дальнейшего пользования и обслуживания аппарата расположении компонентов внутри сборки.
Рисунок 4 - внешний вид устройства
Погружаемое устройство (рисунок 4) изготовлено из титанового сплава и состоит из двух герметичных цилиндрических контейнеров: излучающего и фотоприемного. Оба контейнера объединены общей продольной балкой и имеют одинаковую конструкцию. Их встречно-направленные основания конструктивно выполнены как единое целое с объединяющей балкой. В основаниях имеются соосные иллюминаторы из стекла КФ-7 толщиной 25 мм, а расстояние между ними вдоль балки составляет 294 мм.
Детали оптических модулей и кронштейны крепления электронных плат изготовлены из алюминия и имеют анодно-окисное покрытие черного цвета. Внутри контейнеров, кроме оптических модулей и электронных плат, имеются пакеты с влагопоглотителем для предотвращения отпотевания оптики при резкой смене температуры воды (рисунок 5).
Излучающий контейнер содержит модуль лазерного излучателя (МЛИ), плату драйвера лазера (ПДЛ), два блока аккумуляторных батарей (АКБ).
Рисунок 5 - Внешний вид излучающего контейнера со снятой крышкой (белые пакеты с влагопоглотителем закреплены на стойках желтыми стрепами).
Основой МЛИ является лазер HLDPM12-655-5, смонтированный на ПДЛ с помощью фланцевой оправки. Плата крепится на 4 стандартных стойках длиной 45 мм, установленных снаружи детали «пластина для крепления». В ту же деталь изнутри вкручивается на штатной резьбе коллимирующий объектив.
Лазер имеет возможность перемещения вдоль оптической оси по скользящей посадке во фланцевой оправке для юстировки положения тела свечения относительно фокуса объектива с целью достижения необходимой коллимации излучения. Фиксация положения лазера производится с помощью бокового винта оправки. Тонкая юстировка выполняется с помощью кольца выбора рабочего расстояния объектива.
На ПДЛ расположен подстроечный резистор для установочных регулировок мощности лазера. Кроме того на плате установлен разъём MF-4MRA (тип Mini-Fit, 4 контакта, вилка на плату, угловая с фиксатором), который проходит внутри сквозного канала продольной балки и служит для подключения двух кабелей, соединяющих ПДЛ с платой БИ/БП, размещённой в фотоприемном контейнере. Один из них служит для подачи питания (+12В) на ПДЛ. Посредством второго на ПДЛ с БИ подаётся синхросигнал (TTL, +3,3В). Второй разъем вместе с кабелем, проходящим внутри сквозного канала продольной балки, позволяет соединить ПДЛ с основной частью Планктономера, размещенной в фотоприемном контейнере.
АКБ, смонтированные в два блока, крепятся к цилиндрическим стойкам контейнеров с помощью бобышек.
Фотоприемный контейнер содержит модуль фотоприемника (МФП) и две электронные схемы (плата центрального процессора и плата блока интерфейсов), конструктивно объединенные общей платой (рисунок 6).
Рисунок 6 - Внешний вид фотоприемного контейнера со снятой крышкой.
Конструкция МФП и система крепления к основанию контейнера выполнены подобно МЛИ. К «пластине для крепления» крепится ПЗС- камера. К этой же пластине крепится консоль, на которой симметрично с обеих сторон, печатью внутрь, расположены плата ЦПУ и плата БИ/БП. Размеры плат составляют 7.11” x 2.89” (180.6 мм x 73.5 мм). К торцу консоли крепится общая плата. Плата ЦПУ и плата БИ/БП соединяются с общей платой посредством торцевых разъёмов AMC. При этом разъём AMC тип «вилка» выполнен на платах ЦПУ и БИ/БП виде открытых контактов на торцах плат, а два разъёма типа «розетка», расположенные на общей плате – выполнены в виде корпусного разъёма Harting TB16111705202000. У всех трех плат, на сторонах, противоположных крепежу, расположены гнездовые разъемы типа PBD-R-16, стыкующиеся со штыревыми разъемами PLD-16 на общей плате.
На внешнем торце контейнера установлен герморазъем для подачи питания и вывода информации.
4. Процесс создания детальной 3D - модели научно-исследовательского глубоководного аппарата ANGLERFISH-S100 ("Планктономер") в САПР SolidWorks
Создание 3D модели устройства началось после получения утверждения варианта внутренней компоновки элементов от Федерального Государственного Унитарного Предприятия «Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии» (ВНИРО) и проводилось в несколько этапов:
1.Создание компонентов для 3D - модели излучающего блока устройства;
2.Сборка излучающего блока устройства;
3.Создание компонентов для 3D - модели фотоприемного блока; устройства;
4.Сборка фотоприемного блока устройства.
5.Создание 3D - модели корпуса Планктономера;
6.Сборка 3D - модели устройства «Планктономер».
О САПР SolidWorks
Программный комплекс SolidWorks предназначен для автоматизации работ промышленного предприятия на этапах конструкторской и технологической подготовки производства изделий любой степени сложности и назначения. Специализированные модули программного комплекса решают задачи на этапе производства и эксплуатации.
Система управления инженерными данными SolidWorks Enterprise PDM (SWE-PDM) в составе программного комплекса SolidWorks позволяет сформировать единое информационное пространство предприятия, обеспечивая коллективную (параллельную) разработку изделия и технологий изготовления, управление архивной документацией, повторное использование наработок, автоматизацию бизнес-процессов, подготовку данных для системы управления ресурсами предприятия и многое другое.
Решение масштабируется от небольших инновационных компаний до крупных корпораций и концернов.
Ядром системы являются базовые конфигурации: SolidWorks Standard, SolidWorks Professional иSolidWorks Premium, ставшие де-факто стандартом автоматизированного проектирования во всем мире. Выбирая SolidWorks, предприятие получает лицензии на использование уникальных технологий трехмерного проектирования, позволяющие спроектировать и вывести на рынок инновационную продукцию в кратчайшие сроки и значительно повысить конкурентоспособность предприятия, а также увеличить капитализацию компании.
Решаемые задачи на этапе конструкторской подготовки производства (КПП):
· 3D проектирование изделий (деталей и сборок) любой степени сложности с учетом специфики изготовления (базовые конфигурации SolidWorks).
· Создание конструкторской документации в строгом соответствии с ГОСТ (базовые конфигурации SolidWorks, DraftSight, SWR-Спецификация).
· Дизайн (базовые конфигурации SolidWorks).
· Реверсивный инжиниринг (SolidWorks Premium).
· Проектирование коммуникаций (электрожгуты и объемный монтаж - SolidWorks Premium, SWR-Электрика; трубопроводы - SolidWorks Premium, SolidWorks Routing).
· Инженерный анализ (прочность, устойчивость, теплопередача, частотный анализ, линейное и нелинейное приближение - SolidWorks Simulation; динамика механизмов - SolidWorks Motion; газо/гидродинамика - SolidWorks Flow Simulation; оптика и светотехника - OptisWorks).
· Анализ размерных цепей (SolidWorks Premium).
· Подготовка данных для интерактивных электронных технических руководств (базовые конфигурации SolidWorks, 3DVIA).
· Управление данными и процессами на этапе конструкторской подготовки производства (SWE-PDM).