Устройство для контроля

(57) Изо ение относитс К ольно-измеритель ике и может нке показам автоматих быть исполтелей дос зо оц верности сист контроля мно ктов. Цель из достоверности зиро ческ нногобъ опараметрибретенияи полноты еличение контроля.управлениясумматоры,ратор 6 ст 2 цифроана элементы И 9, 10, 14, 17 третий 11 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС 31855/24-24.04.88, Бюл. В 15евский политехнический институт им.50-летия Великой Октябрьскойсоциалистической революциистройство содержит блок 1, первый 4 и второй 5 генератор Э ошибок, генемулирующих сигналов, блок оговых преобразователей, с первого по четвертый счетчики с первого по 3, арифметико-логический1390617 блок 15, блок 16 сравнения, первый7 и второй 8 элементы сравнения,первый 18 и второй 19 анализаторы.В устройстве производится обработка Изобретение относится к областиконтрольно-измерительной техникии может быть использовано при оценке показателей достоверности системавтоматизированного контроля многопараметрических объектов.Цель изобретения - увеличение достоверности результатов контроля,На фиг1 представлена схема устройства; на Фиг.2 - схема блока управления; на Фиг.3 - Функциональнаясхема анализатора.Устройство содержит блок 1 управления, блок 2 цифроаналоговых преобразователей (ЦАП), первый генератор.3 стимулирующих сигналов ошибок,первый 4 и второй 5 сумматоры, второйгенератор 6 стимулирующих сигналов,первый 7 и второй 8 элементы сравне,ния, первый 9 и второй 10 элементыИ, первый 11, второй 12 и третий 13счетчики, третий элемент И 14, арифметико-логический блок (АЛБ) 15,блок 16 сравнения, четвертый элемент 25И 17, анализаторы 18 и 19, входы ивыходы 20-31 блока 1.Блок 1 управления (фиг.2) содержчтклавиатуру 32, первый регистр 33,первый счетчик 34, первый элементИ 35, генератор 36 тактовых импульсов, второй элемент И 37, триггер 38,второй сче ик 39, второй регистр 40,третий элг) ент И 41 первый и втсройинверторы 42 и 43 и с третьего псседьмой регистры 44 - 48,Каждый и."- анализаторов 18 и 19.(фиг3) со,ржит аналогоцифровойпреобразо., тель (АЦП) 49, первыйинвертор 50, сумматор 51, регистр 52, А 0элемент И 53, второй инвертор 54,элемент 55 задержки делитель 56,первый и второй элементы 57 и 58сравнения и элемен. ИЛИ-НЕ 59,Устройство работает следующимобразом. результатов повторного тестированияобъекта контроля и вычисления показателей достоверности контроля, 2 з.п.ф-лы, 3 ил. Перед испытаниями генераторы б и 3 настраиваются на нужные законы распределения соответственно контролируемых параметров Х, и Х и погрешности измерения У, и У ., В каждом. такте измерительного цикла генератор.3 случайным образом Формирует напряжение У, и У , соответствующие погрешностям измерения контролируемых параметров Х, и Х, сформированных случайным образом генератором 6 и остающихся неизменными в течение всего измерительного цикла. Напряжения Х, и Х поступают на первые входы элементов 7 и 8 сравнения, где сравниваются с поступающими на вторые и третьи входы напряжениями, соответствующими нижней и верхней границам допусков на контролируемые параметры и сформированными ЦАП 2.под действием управляющих сигналов с выходов 20,28, 29 и 30 блока 1 управления. Если значение контролируемого параметра Х, или Х находится в допуске, то на выходе соответствующего элемента 7 или 8 сравнения будет логическая "1", в противном случае - логический "0",Сумматоры 4 и 5 суммируют напряжения, поступающие с выходов генераторов 6 и 3. Таким образом, на выходах сумматоров 4 и 5 Формируются значения контролируемых параметров с учетом погрешности измерения, т.е. Е Х, + У., и Е = Х + У , поступающие на первые входы анализаторов 18 и 19, где осуществляется осреднение значений Еи Е в течение ш тактов и сравнение значений 1- 1 Е =: -- ,Е иЕ ; Е ошс нижней и верхней границами допусков на соответствующие параметры.Коды, эквивалентные нижней и верхней границам, поступают на седьмые и шестые входы анализаторов 18 и 19 с выходов 29, 28, 20 и 30 блока 1 управления. Если среднее значение 2, или 2 находится в допуске на контроли, ",руемый параметр Х, или Х, то на втором выходе соответствующего анализатора 18 или 19 будет логическая 10 "1", в противном случае логический 0АЛБ 1.5 формирует код значения с заданной функции Г (Х, , Х ) для данных значений Х, = Х и Х = Х и 15 обобщенного параметра Я=К (Х , Х), реально отражающего качество функционирования объекта контроля. Код с выхода АЛБ 15 поступает на первый вход блока 16 сравнения, где сравни вается с "поступающим с выхода 7 блока 1 управления кодом границы одностороннего допуска на обобщенный параметр Ц. Если значениенаходится в допуске, то на выходе блока 16 25 сравнения будет логическая "1", в противном случае - логический "0",В конце каждого цикла на первых выходах анализаторов 18 и 19, а следовательно, и на выходе четвертого ЗО элемента И 17 формируется импульс (логическая "1"), поступающий на третьи входы элементов И 9 и 14 и на пятый вход второго элемента И 10. Если контролируемые параметры Х, и Х и обобщенный параметр 0 находятся в соответствующих,цопусках, то на выходе первого элемента И 9 появится импульс (логическая "1"), который поступит на первый (счетный) вход : 40 первого счетчика 11, служащий для определения числа случаев г при и испытаниях, когда все параметры находятся в пределах допусков, На выходе третьего элемента И 14 появится логическая "1" в том случае, если значения Х, и Е , соответствующие результатам измерения при реальном контроле, находятся в пределах допусков на соответствующие параметры Х, и Х. Сформированный импульс поступит на первый (счетный) вход третьего счетчика 13, который служит для определения числа случаев Б при и испытаниях, когда все значения параметров с учетом ошибок55 контрольной аппаратуры находятся в пределах допусков, Если значения контролируемых параметров Х Х, обобщенного параметра с 1, а также значения2, и У. одновременно находятся в пределах соответствующих допусков, тона выходе второго элемента И 10 также появится импульс, который поступит на первый (счетный) вход второгосчетчика 12, служащего для определения числа случаевпри и испытаниях,когда значения обобщенного параметраи контролируемых параметров с учетоми без учета ошибок контрольной аппаратуры находятся с соответствующихдопусках.Программа испытаний заключаетсяпосле проведения и циклов (испытаний)Причем в каждом новом циклепод действием управляющего сигналас выхода 27 блока 1 управления генератор б формирует новые случайныезначения контролируемых параметровХ, и Х , Случайные значения погреш-.ностей У и У формируются блокомгенераторов ш раз в течение каждогоцикла.До начала. испытаний все клавишиклавиатуры 32 блока 1 управлениянаходятся в отжатом состоянии, обеспечивая тем самым подключение третьего выхода клавиатуры 20 к напряжению,соответствующему уровню логическойн 1, а всех остальных выходов - кнапряжению, соответствующему уровнюлогического "0". При этом в 0установлены счетчики 11 - 13 логическими "0" с выхода 22 блока 1 управления, триггер 38 - логическим "0" свыхода элемента И 35, регистр 52анализатора 18 - логическим "0" свыхода элемента И 53. На первых выходах анализаторов 18 и 19 присутствует логический 0, а на выходах(переноса) счетчиков 34 и 39 блока 1управления - логическая "1",До начала первого цикла (до нажатия кнопки Запуск" ) устройство работает в режиме записи информации.В регистры 33, 40,44,45,46 и 48 записываются коды соответственно числа и, числа ш, верхней и нижней границ допуска на параметр Х, нижнейи верхней границ допуска на параметрХ и допуска на обобщенный параметрЯ, Требуемые коды поступают на информационные входы регистров 33, 40,44, 45, 46, 47 и 48 с пятого выходаклавиатуры 32, где набираются нажатием соответствующих клавиш. Выбортребуемого буферного регистра осу 1390617ществляется нажатием соответствующей клавиши адреса. При этом с соответствующего выхода клавиатуры 32 поступает импульс на тактовый входсоответствующего регистра. При нажатии клавиши предустановки счетчиков 34 и 39 на управляющий вход счетчика 34 поступает логический "0" непосредственно с третьего выхода клавиатуры 10 32, а на управляющий вход счетчика 39 - с выхода элемента И 41, При этом код числа и с выхода регистра 33 пере. писывается на информационный выход счетчика 34 (информационные выходы счетчиеов 34 и 39 на структурной схеме блока 1 управления не показаны), а код числа ш с выхода регистра 40 переписывается на информационный выход счетчика 39. После записи, 20 информации клавиши адресов и предустановки возвращаются в исходное состояние,При нажатии клавиши "Запуск" сигнал логической 1 с второго выхода 25клавиатуры 32 блока 1 управления разрешает прохождение тактовых импульсов с выхода генератора 36 тактовыхимпульсов через элемент И 35,С появлением первого тактового 30импульса на выходе элемента И 35начинается первый цикл программы,Тактовый импульс с выхода элементаИ 35 через выход 21 блока 1 управления поступает на вход генератора3, тем самым обеспечивая паявлениеочередных значений У., и У на выхоцахпоследнего, а также через выход 23блока. 1 управления стробирует аналого-цифровой преобразователь 49 анали заторов 18 и 19. Кроме того, тактовыйимпульс переводит в единичное состояние триггер 38 блока 1 управления,служащий для одновременного возбуждения генератора 6 в каждом циклепрограммы, и уменьшает состояниесчетчика 39 на единицу (счетчики 39и 34 работают в режиме вычитания),Счетчик 39 фиксирует число проведенных тактов в каждом цикле программы.50Напряжение с выхода сумматора 4 поступает на вход аналого-цифровогопреобразователя 49 анализатора 18,где преобразуется в эквивалентныйкод, который в сумматоре 51 суммируется с кодом, записанным в регист 55ре 52 (в первом такте каждого циклакод на выходе регистра 52 равен нулю). По окончании тактового импульса, т.е. по положительному фронту импульса на выходе инвертора 50, в регистр 52 записывается информация с выхода сумматора 51.С приходом очередного тактового импульса состояние счетчика 39 умень. шается на единицу, тем самым фиксируется начало нового такта данного измерительного цикла, При этом генератор 3 сформирует новые напряжения У, и У , соответствующие новым значениям случайных погрешностей У и У , Новые напряжения Еи Е преобразуются аналого-цифровым преобразователем 49 анализаторов 18 и 19 в эквивалентные коды, которые в сумматоре 51 суммируются с кодами сумми Е накопленных в течение2 фпредыдущих тактов данного цикла. По окончании тактового импульса код новой суммы записывается в регистр 52.Аналогичные преобразования осуществляются в течение всех тактов каждого измерительного цикла. По окончанию ш-го тактового импульса на выходе переноса счетчика 39 появится логический 0", а на выходе инвертора 42 - логическая "1", которая умень- . шит состояние счетчика 34 на единицу, тем самым зафиксировав, что заканчивается очередной (в данном случае первый) измерительный цикл. Кроме того, логическая "1" с выхода инвертора 42 через выход 25 блока 1 управления и пятый вход анализатора 18 или 19 поступит на управляющий вход делителя 56, в результате чего последний начнет деление кода суммыЩ МЕ илиЕ , поступающего1 .2 ф1 ю.2с выхода регистра 52, на код числа ш, поступающего с выхода 24 блока 1 управления. По окончанию цикла деления на управляющем выходе делителя 56 появится логическая "1", которая через элемент 55 задержки и элемент И 17 тактирует элементы И 9, 10 и 14, а на выходе инвертора 54 появится логический "0", который через элемент И 53 обнуляет регистр 52, тем самым подготовив его для нового из мерительного цикла.Код среднего значения 2, или 2 с информационного выхода делителя 56 поступает на первые входы элементов 57 и 58 сравнения, на вторые входы которых поступают коды нижней и верхней соответственно границ допуска на соответствующий параметр. Если значение 2, или Х находится за пределами допуска, то либо на выходе (выход "А с В", причем за А принима 5 ется значение Е, или 2 а за В -Фзначение границы допуска) элемента 57 сравнения, либо на выходе (выход "АВ") элемента 58 сравнения появится логическая 1, а следовательно, 10 на выходе элемента ИЛИ-НЕ 59 имеет место логический "0", поступающий на второй выход анализатора 18 или 19. Если же значение 2 или Е находится в допуске, на выходах обоих элементов 57 и 58 сравнения присутст" вует логический "0", а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 59 - логическая "1".Элемент 55 задержки необходим для того, чтобы импульс (логическая 20 11 1111 ) появился на первом выходе анализатора 18 или 19 лишь после того, как сформирован результат сравнения на выходе элемента ИЛИ-НЕ 59. Первые выходы анализаторов 18 и 19 соединены с входами четвертого элемента И 17 для того, чтобы тактирование элементов И 9, 10 и 14 осуществлялось после того, когда закончатся преобразования как в анализаторе 18, так и в анализаторе 19.По окончании цикла деления в .анализаторах 18 и 19 логическая "1" с выхода элемента И 17 поступит на вход 31 блока 1 управления и далее на вход инвертора 43, Логический "Оф с выхода инвертора 43 через элемент И 37 установит в "0" триггер 38 и через элемент И 41 осуществит предустановку счетчика 39 в состояние ш, записанное в регистр 40.Таким образом, устройство готово к проведению следующего измерительного цикла. С появлением очередного тактового импульса на выходе элемен.та И 35 начинается первый такт ново-. 45 го измерительного цикла. При этом триггер 38 перейдет в единичное состояние, возбудив тем самым генератор 6, на выходах которого появятся новые напряжения Х, и Х, соответствующие новым значениям контролируемых параметров Х, и Хд и остающиеся неизменными в течение всего измерительного цикла. Работа устройства в каждом из и циклов осуществляется аналогично 55 первому циклу.По окончании и-го цикла на выходе переноса счетчика 34 появится логи ческий 0, который запретит прохождение тактовых импульсов с выхода генератора 36 тактовых импульсов через элемент И 35 и тем самым остановит работу устройства.Возвращение устройства в исходное состояние осуществляется установкой в исходное состояние всех клавиш клавиатуры 32 блока 1 управления.После проведения и измерительных циклов на счетчике 11 записывается г импульсов, на счетчике 12 -импульсов, на счетчике 13 - Б импульсов.Таким образом, в результате испытаний получаем г случаев, когда объект является исправным (годным), т.е. все контролируемые и обобщенный параметры находятся в пределах заданных допусков; Б случаев, когда объект оценивается как годный, т.е. все контролируемые параметры с учетом погрешностей измерения находятся в пределах заданных допусков; г. случаев, когда исправный объект оценивается как годный, т.е. обобщенный и контролируемый параметры как с учетом, так и без учета заданных погрешностей, находятся в пределах заданных допусков.По значениям г, Я, , и легко выражаются суммарные ошибки первого ,) и второго (Р,) РОДа С си-г г-Бсг а также характеристики достоверностиконтроля и-г-+28 ЯРФф и+Я-г-г и где Р Р , Рз - соответственно вероятности правильного отображения состояния проверяемого объекта и апостериорные критерии достоверности как вероятные застать систему соответственно в исправном и неисправном состояниях при показаниях аппаратуры контроля "Годен" и "Не годен",Предлагаемое изобретение по сравнению с известным имеет следующие преимущества.Позволяет определить перечисленные характеристики не только для однократного контроля (ш=1), т,е. когда состояние объекта контроля оп 1390 б 17ределяется лишь по одной выборке контролируемых параметров, но и для многократного контроля когда суждение о годности объекта контроля фор 5 мируется по результатам нескольких выборок. Причем структура анализаторов 18 и 19 зависит от алгоритма обработки результатов измерения и принятия решения о годности объекта 1 О контроля Для предлагаемого устройства при реализации анализаторов 18 и 19 рещение о годности объекта контроля выносится по результатам сравнения осредненных по ш выборкам средних значений контролируемых параметров с границами допусков на эти па раметры.При определении показателей достоверности контроля устройство поз О воляет учитывать ошибки, возникающие из-за несоответствия математической модели реальному объекту контроля а именно иэ"за замены гиперповерхности= Г(Х Х ;Х ) в данном случае эллиптического параболоида Я=К(Х, Х ) гиперпараллелепикедом (в данном случае параллелепипедом), в результате чего определение состояния объекта контроля по обобщенному щ показателю Я заменяется определением его состояния путем сопоставления параметров Х Х с допусками на эти параметры, определяемыми по параллелепипеду, а следовательно, возникают ошибки первого и второго рода.Таким образом, введение в устройство для контроля блока 1 б сравнения . кодов, четвертого элемента И 17, анализаторов 18 и 19 позволяет определять характеристики контрольно-измерительной аппаратуры при многократном контроле и учитывать ошибки, возникающие из-эа несоответствия математической модели реальному объекту контроля, т.е, имеет повьппенную дос- товерностЬ контроляФормула из обре гения1. Устройство длп контроля, содержащее блок управления, первый и второй сумматоры, первый и второй эле" менты сравнении, блок цифроаналоговых преобразователей, с первого по третий элементы И с первого по третий счетчики, с первого по четвертый выходы блока управления соединены с соответствующими входами блока цифроаналоговых преобразователей, выходы которого соединены соответственно с входами верхнего и нижнего допуска первого и второго элементов сравнения, входы номинальных значений параметров которых соответственчо подключенные к входам первого слагаемого первого и второго сумматоров, являются первым и вторым входами устройства для подключения к выходам объекта контроля, а выходык первым и вторым входам первого и второго элементов И соответственно, пятый и шестой выходы блока управления соответственно соединены с выходами устройства для подключения к входам объекта контроля, третий 1:и четвертый входы устройства для подключения к выходам объекта контроля соединены с входами второго слагаемого первого и второго сумматоров соответственно, седьмой выход блока управления подсоединен к установочным входам первого, второго и третьего счетчиков, выходы с первого по третий элементов И подключены к счетным входам счетчиков с первого по третий соответственно, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, " целью увеличения достоверности контроля, в устройство введены арифметико-логический блок, блок сравнения, первый и второй анализаторы и четвертый элемент И, выходы первого и вто" рого сумматоров соединены с входами номинального параметра первого и второго анализаторов соответственно, восьмой и девятый выходы блока управления подключены соответственно к первым и вторым управляющим входам первого и второго анализаторов, 1седьмой выход - к третьим управляющим входам первого и второго анализаторов, десятый выход " к тактовым входам первого и второго анализаторов, второй и третий, первый и четвертый выходы " к входам нижнего и верхнего допуска первого и к входам нижнего и верхнего допуска второго анализаторов соответственно, тактовые выходы первого и второго анализаторов подключены к соответствующим входам четвертого элемента И, выход которого соединен с входом блока управления, с третьими входами первого и второго и с первым входом третьего элементов И, одиннадцатый выход блока управления подключен к первому входу блока сравнения, выход которого соединен с четвертыми входами первого и второго элементов И, первый и второй5 входы устройства для подключения к выходам объекта контроля соединены с соответствующими входами арифме" тико-логического блока, выход которого подключен к второму входу блока 10 сравнения, сигнальные выходы первого и второго анализаторов соответственно подключены к объединенным пятому входу второго и второму входу третьего элементов И и к объединенным шестому входу второго и третьего элементов И.2. Устройство по и. 1, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что блок управления содержит клавиатуру, с первого по седьмой регистры, первый и второй 2 О счетчики, генератор тактовых импульсов, триггер, первый и второй инверторы, с первого по третий элементы И, вход второго инвертора является входом блока, выходы третьего, пятого, шестого, четвертого регистров, перво" го элемента И, триггера, первый выход клавиатуры, выход первого элемен- та И, выходы второго регистра, первого инвертора и седьмого регистра являются выходами блока с первого по одиннадцатый соответственно, выход первого инвертора соединен со счетным входом первого счетчика, выход переноса которого подключен к первому входу первого элемента И, соединенного вторым входом с выходом генератора тактовых импульсов, а третий вход первого элемента И и первый вход второго элемента И связан с первым выходом клавиатуры, второй выход которой подключен к управляю.щему входу первого счетчика и первому входу третьего элемента И, второй. вход которого и второй вход второго .45 .элемента И соединены с. выходом второго инвертора, выход первого элемента И соединен со счетными входами триггера и второго счетчика, выход переполнения которого подключен к входу первого инвертора, выходы пер" вого и второго регистров соединены с информационными входами первого и . второго счетчиков соответственно, выходы второго и третьего элементов И соединены соответственно с входом сброса триггера и управляющим входом второго счетчика, выходы группы клавиатуры соединены с информационными входами регистров с первого по седьмой, выходы клавиатуры с третьего по десятый подключены к тактовым входам регистров с первого по седьмой соответственно.3. Устройство по п,1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что анализатор содержит аналого-цифровой преобразователь, первый и второй инверторы, сумматор, регистр, элемент И, элемент задержки, делитель, первый и второй элементы сравнения, элемент ИЛИ-НЕ, выход которого и выход элемента задержки являются сигнальным и тактовым выходами анализатора соответственно, информационный вход аналого-цифрового преобразователя, объединенные управляющий вход аналогоцифрового преобразователя и вход пер" вого инвертора, первая группа информационных входов делителя, первый вход элемента И, управляющий вход делителя, первые входы первого и второго элементов сравнения являются входами номинального параметра, с первого по третий управляющими нижнего и верхнего допусков анализатора соответственно, выходы аналого-цифрового преобразователя подключены к входам первого слагаемого сумматора, выходы которого соединены с информационными входами регистра, тактовый вход которого подключен к выходу первого инвертора, вход сброса - к выходу элемента И, а выходы - к входам второго слагаемого сумматора и к информационным входам второй группы делителя, выходы данных которого подключены к вторым входам первого и второго элементов сравнения, выходы которых соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ-НЕ, управляющий выход делителя через последовательно соединенные элемент задержки и второй инвертор соединены с вторым входом элемента И.Подписномитета СССРткрытийя наб д, 4/5