Современная электроника №5/2022

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 47 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2022 Рис. 4. Функциональная структура полученной программы Рис. 5. Функциональная схема базы данных щьюшлифовального круга до необхо- димой точности. При этом с помощью аппаратуры были записаны данные об относительных вибросмещениях меж- ду заготовкой и инструментом. Изме- рительная цепочка состояла из пье- зоэлектрического датчика на входе, виброизмерителя и самописца на выхо- де. Результатом эксперимента являлась осциллограмма, отражающая процесс шлифования (рис. 1). Таким образом были обработаны 70 заготовок. После обработки были получены данные об отклонении обработанной шлифованием детали от круглой формы, полученные в виде круглограмм (рис. 2). В данной работе процесс сбора статистической инфор- мации не проводился. С осциллограмм были сняты пока- зания с заданной частотой дискрети- зации. Для этих данных был проведён гармонический анализ, результатом которого являлся амплитудно-частот- ный спектр процесса (рис. 3). Гармонический анализ был прове- дён программно с помощью библио- теки scipy языка программирования Python. Для анализа использовалась формула преобразования Фурье в ком- плексном виде: . Для анализа круглограмм необ- ходимы значения эксцентрисите- та заготовки, который был рассчи- тан экспериментально при помощи оборудования. Помимо этого, были взяты расчётные значения отклоне- ний от круглости, в качестве которых использовались двойные значения амплитуды первой гармоники, полу- ченной при гармоническом анализе. Для этих значений была проведена оценка полученной расчётной моде- ли по критерию Фишера, рассчитан- ной по формуле: , где S ад – дисперсия адекватности, пока- зывающая разброс ряда, полученного с помощью расчета, S оп – дисперсия опы- та, показывающая разброс ряда, полу- ченного с помощью опыта. Полученный критерий сравнивал- ся с табличным значением, которое выбирается в зависимости от довери- тельной точности оценки γ и от коли- чества степеней свободы для каждого набора данных. Доверительную точ- ность возьмём равной γ = 0,95. Дан- ная точность принята стандартной в научных исследованиях. Количе- ство степеней свободы рассчитано с помощью критерия Стьюдента и равно k 1 = 82, k 2 = 82. Табличное зна- чение при данных параметрах рав- но: F табл = 1,47. Данные расчёты были проведе- ны с помощью встроенных средств языка программирования Python и дополнительной библиотеки numpy. Помимо модулей расчётов, в рабо- те были также разработаны моду- ли для создания графиков (библи- отека mathplotlib), для сохранения результатов в файлы Excel (библи- отека pandas) и для взаимодействия с базой данных (компонент MySQL. connector). Функциональная структу- ра полученной программы представ- лена на рис. 4. При запуске программы начинает работу модуль oscillogram.py, который необходим для гармонического ана- лиза осциллограмм. Он взаимодей- ствует с базой данных посредством модуля database.py , который содер- жит все необходимые функции для подключения к базе и работы с ней. Результаты анализа записываются в базу данных, а также выводятся из программы в виде графиков и табли- цы с помощью модулей save_plot.py и export_to_excel.py соответственно. Далее запускается модуль round_chart. py, который отвечает за обработку круглограмм и оценку произведён- ного анализа. На выходе из програм- мы мы получаем вывод об адекватно- сти полученной модели. База данных используется для хране- ния начальных данных и результатов анализа. Функциональная схема пред- ставлена на рис. 5. База данных состоит из 4 таблиц. 1. Oscillogram – содержит значения, снятые с осциллограмм в виде па- ры x и y . Каждое значение являет- ся массивом значений для одной за- готовки. 2. Afc – амплитудно-частотные спек- тры, полученные при гармониче- ском анализе. Также являются мас- сивами значений. 3. Fourier_transform– расчётные значе- ния отклонений от круглости. 4. Round_chart – экспериментальные значения отклонений от круглости. Заключение В данной статье был рассмотрен технологический процесс кругло- го шлифования методом врезания. Были рассмотрены особенности статистического анализа и разра- ботана ИУС. По результатам работы программы можно сделать вывод, что анализ данных прошёл успеш- но. Полученные результаты соот- ветствуют ожидаемым. ИУС работа- ет корректно. Литература 1. Ящерицын П.И. Основы резания мате- риалов: учебное пособие / П.И. Ящери- цын, В.Д. Евремов. Минск: БГАТУ, 2008. 644 с. 2. Ивченко Г.И. Математическая статисти- ка: учебник / Г.И. Ивченко, Ю.И. Медве- дев. М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2014. 352 с. 3. Уэс Маккинли . Python и анализ данных / пер. с англ. А.А. Сливкина. М.: ДМК Пресс, 2015. 482 с. База данных griding Вход oscillogram.py export_to_ excel.py save_ plot.py database.py round-chart.py Выход