2.1. Основные задачи и характеристики контроля
2.2. Структура средств автоматизированного контроля
2.3. Классификация видов контроля
2.1. Основные задачи и характеристики контроля
Контроль качества РЭС может осуществиться в процессе:
а) разработки;
б) производства;
в) испытания;
г) эксплуатации.
В производственных условиях контроль бывает: внутрисхемный (ВСК) и функциональный (ФК).
Основные характеристики контроля: эффективность, достоверность, точность и объем.
Эффективность контроля
Э = 1-Ск /Сп , (1)
где Ск – величина затрат на контроль;
Сп – величина потерь на ошибочные решения при отсутствии контроля.
Точность контроля параметров:
X ki [ f kэ , t i ] = W [X gi (f э , t i ) ], (2)
где X k – значение параметра, установленное путем проверки;
X gi – действительное значение параметра;
f kэ , f э – входные воздействия на аппаратуру при контроле и в реальных условиях эксплуатации;
t i – время, затраченное на определение параметров;
W – модель погрешности метода контроля.
Достоверность функционального контроля (ФК) в основном зависит от точности измерения параметров ОК и полноты контроля.
Объем контроля определяет перечень параметров, подлежащих определению и достаточных для обеспечения заданной достоверности оценки технического состояния объекта контроля (ОК).
Эффективность ручного контроля составляет не более 87%, автоматизация обеспечивает 100 – процентную эффективность с высокой производительностью контрольных операций.
Применение автоматизированных методов дает следующие преимущества:
1) сокращение расходов на контроль:
2) снижение уровня квалификации и количества операторов;
3) уменьшение трудозатрат:
4) повышение надежности продукции.
В ГОСТ 8.009 установлено соотношение между допускаемой погрешностью измерения и допуском на контрольный параметр составляет 1:3 или 1:5.
В настоящее время используются следующие показатели точности контроля.
Методы определения погрешности при заданной допустимой погрешности контроля характеризуется следующими подходами:
а) если погрешность измерения не превышает 0,3 от допуска на контролируемый параметр, то погрешность контроля пренебрежимо мала;
б) между погрешностью измерения и контроля существует вполне конкретная математическая связь.
2.2. Структура средств автоматизированного контроля
Основные функции АК: а) автоматическая выдача стимулирующих сигналов; б) автоматическое восприятие и преобразование ответных реакций ОК; в) формирование образцовых значений контролируемых параметров и сравнение этих значений с контролируемыми параметрами; г) оценка состояния каждого контролируемого параметра и фиксация номера и величины параметра с визуальной фиксацией.
Рис.1 Обобщенная структурная схема средств автоматизированного контроля
Рис.2 Обобщенная схема систем внутрисхемного параметрического контроля
Устройство подключения обеспечивает электрический контакт контрольно-измерительной аппаратуры с узлами контролируемого объекта. Оно представляет собой матрицу подпружиненных контактных штырей с вакуумными присосками.
Устройство коммутации обеспечивает пошаговое подключение в процессе контроля контактов адаптерного устройства с преобразователем.
Рис.3 Обобщенная структурная схема систем ФК
Блок измерения преобразователей для измерения выходных сигналов ОК и преобразования их в цифровую форму.
Устройство управления обработки и хранения информации для выдачи управления на все приборы АК и сравнения контролируемых параметров с их номинальными значениями и допускаемой оценки.
Допусковая ошибка выводится на УВВ для визуальной индикации результатов работы и их документальной регистрации.
2.2.1. Правила обеспечения контроля пригодности РЭС:
а) все ИС ориентируется в одном направлении, что значительно уменьшает число ошибок при контроле;
б) контрольные точки располагаются на одной стороне печатной платы, что повышает производительность контроля и уменьшает количество погрешностей при проверке;
в) при проектировании используются стандартные гнезда и штыри.
2.2.2. Расчет основных параметров АК
а) Средняя продолжительность стандартной процедуры проверки технического состояния ОК.
ТСП = n* h k , (3)
где n – число проверок;
h k – среднее значение оперативной трудоёмкости одной проверки, чел. – ч;
б) Коэффициент трудоемкости контроля
КТРК= tО / (tО + tВ) , (4)
где tО – среднее время на выполнение основных операций при контроле, т. е. время на получение и переработку информации, время на принятие решения.
tВ – время на выполнение вспомогательных операций при контроле (обеспечение доступа к контрольным точкам (КТ), подсоединение контрольно-измерительной аппаратуры (КИА), демонтаж составных частей при контроле);
в) Коэффициент унификации устройств сопряжения системы и её основных частей
КУ.С. = NУ/ (NУ + NН) , (5)
где NУ - количество унифицированных УС;
NН – количество неунифицированных УС.
г) Коэффициент демонтажа при контроле
КД = МД / (МД + МН) , (6)
где МД – количество составных частей, которые необходимо демонтировать при контроле;
МН – количество составных частей, которые не требуется демонтировать при контроле.
д) Коэффициент унификации используемых сигналов
КУИС = δВ / (δВ + δ) , (7)
где δВ – количество вновь вводимых типономиналов сигналов;
δ – количество типономиналов сигналов, используемых в АК, заимствованных из аналогичных образцов.
2.3. Классификация видов контроля
а) По способу физического воздействия на РЭС:
1) визуальный;
2) электрический;
3) механический;
4) термический.
б) По использованию технических средств
1) внешний;
2) внутренний.
в) По применению на этапах жизненного цикла:
1) входной;
2) производственный;
3) эксплуатационный.
г) По информации о состоянии ОК:
1) проверочный;
2) диагностический.
д) По способу организации:
1) тестовый;
2) функциональный.
с) Информация о «годности» ОК:
1) параметрический;
2) допусковый.
2.3.1. Показатели систем технического диагностирования
Параметры радиоэлектронной аппаратуры (РАЭ) как объекта диагностирования можно условно разделить на группы, которые характеризуют:
а) потребности блока в диагностировании:
б) диагностируемость блока;
в) конструктивную приспособленность блока к диагностированию и контролю.
Показателями объектов диагностирования (ОД) первой группы являются:
а) ТД – периодичность проведения диагностирования;
б) τД – среднее время проведения диагностирования.
Под диагностируемостью РЭА понимается совокупность параметров, допусков на параметры, определяющих техническое состояние изделия.
Важнейшим показателем диагностируемости изделия является коэффициент полноты проверки работоспособности
КПП = nК / n0 , (8)
где nК – число диагностических параметров;
n0 – число параметров технического состояния изделия, использование которых обеспечивает методическую достоверность проверки.
Второй показатель диагностируемости – поиск места отказа характеризуется глубиной поиска дефекта.
Операции диагностирования по определению работоспособности изделия и поиску места отказа характеризуются глубиной поиска дефекта.
Операции диагностирования по определению работоспособности изделия и поиску места отказа характеризуются следующими показателями:
L - длина теста диагностирования, определяется числом элементарных воздействий;
РД – вероятность ошибки диагностирования, т.е. вероятность того, что работоспособный объект признается неработоспособным.
Конструктивная приспособленность РЭА к проведению диагностирования и контроля характеризуется следующими показателями:
СД – средняя оперативная стоимость диагностирования;
КУУС – коэффициент унификации устройств сопряжения со средствами диагностирования:
КУУС = NУ / N0 , (9)
где NУ – число унифицированных устройств сопряжения;
N0 – общее число устройств сопряжения.
КТД – коэффициент трудоемкости подготовки изделия к диагностированию:
КТД = W0 / WВ , (10)
где W0 – основная трудоёмкость диагностирования;
WВ – трудоёмкость подготовки к диагностированию.
КИС – коэффициент использования специальных средств диагностики
КИС = (ССД – СССД) / ССД , (11)
где ССД – объём серийных средств диагностики;
СССД – объём специальных средств диагностики.
Главной характеристикой совокупности диагностируемых параметров должна быть чувствительность к изменению объектов диагностики (ОД).
Процесс выбора совокупности диагностических параметров можно разделить на следующие этапы:
а) определение множества состояний ОД - S;
б) выбор совокупности диагностируемых параметров U(S) по заданному максимальному коэффициенту полноты проверки КППMAX и чувствительности к изменению состояния под действием i-го параметра (dU(SI) / dS ) MAX;
в) минимизация совокупности диагностируемых параметров U(S);
г) синтез рациональных алгоритмов проверки работоспособности и поиска места дефекта (отказа);
д) установление рациональных допусков на нормы технических параметров.
2.3.2. Принципы диагностирования устройств и узлов
Известные методы диагностирования можно разделить на три группы:
а) структурное диагностирование (функциональный контроль);
б) поэлементное диагностирование (внутрисхемное диагностирование);
в) комбинированное диагностирование (поэлементно – структурное).
При структурном диагностировании осуществляется тестирование ОД в целом. При этом на входы ОД подаются тестовые воздействия, а также на выходах ОД или в специальных внутрисхемных контрольных точках проверяется правильность выполнения функции, реализуемой контролируемой схемой. О годности ОД судят по разности между эталонными реакциями и выходными сигналами.
Достоинства структурного диагностирования:
а) простота подключения к ОД;
б) малое число каналов устройства связи;
в) быстрота проверки по принципу «годен – негоден».
Недостатки структурного диагностирования:
а) большая трудоёмкость поиска дефектов;
б) невозможность определения скрытых дефектов;
в) сложность и большая трудоёмкость разработки тестов.
При поэлементном диагностировании проверяется выход параметров за допустимые пределы.
При создании систем поэлементного диагностирования (СПД) решаются следующие задачи:
а) обеспечение доступа к внутренним контрольным точкам (КТ) ОД;
б) исключение влияния схемы при проверке пассивных электро -, радиоэлементов – режим разделения;
в) защита активных электро -, радиоэлементов (транзисторов, ИМС) от повреждений при тестировании;
г) автоматизация получения тестовых воздействий и измерений.
2.4. Построение функциональной модели
Контроль и диагностирование РЭА предполагает определенную её идеализацию, при которой выделяются некоторые существенные (для контроля и диагностики) характеристики и отбрасываются второстепенные, т.е. реальная РЭА заменяется моделью.
При поиске неисправностей РЭА представляют в виде функциональной модели. Функциональная модель отличается от структурной схемы выбросом функциональных элементов.
Под функциональным элементом понимают часть объекта диагностирования (узел, каскад, группу каскадов, блок, отдельный радиоэлемент), которая может находиться только в одном из двух состояний; исправна или неисправна.
Как показывает практика, диагностирование необходимо вести до отказавшего радиокомпонента. При этом наиболее рационально производить поиск последовательно на разных уровнях: блок – модуль - каскад –радиокомпонент. В соответствии с этим строят несколько функциональных моделей: для устройства в целом с глубиной поиска до каскада или отдельного радиомониторинга.
Исходными данными для построения функциональной модели являются:
а) структурная схема объекта контроля и диагностики (ОКД);
б) принципиальная схема ОКД;
в) описание процессов, протекающих в ОКД;
г) заданная глубина поиска неисправностей.
При построении функциональной модели необходимо руководствоваться следующими правилами:
а) в каждом функциональном элементе должны быть известны значения (номинальные, допуски) входных и выходных параметров, параметров, их функциональная зависимость и способ контроля;
б) при выходе из допустимых пределов хотя бы одного из выходных сигналов появляется выходной сигнал, который также выходит из допустимых пределов;
в) функциональный элемент модели ОД считается неисправным, если при всех входных сигналах, лежащих в пределах допуска, на его выходе появляется сигнал, значения которого выходят из допустимых пределов;
г) значения внешних входных сигналов всегда находятся в пределах допусков;
д) если выходной сигнал i-го функционального элемента является входным для j-го функционального элемента, то значения этих сигналов совпадают;
е) линии связи между функциональными элементами абсолютно надежны;
ж) любой функциональный элемент может иметь только один выходной сигнал при произвольном конечном числе выходных сигналов.
Функциональная модель выполняется в виде графической схемы (Рис. 4)
Рис. 4 Функциональная модель объекта контроля и диагностирования
После построения функциональной модели определяется множество возможных состояний ОД. Общее их число при его разделении на N функциональных элементов равно 2N-1. Однако в высоконадежных устройствах одновременное появление двух независимых отказов маловероятно. Тогда число возможных состояний ОД равно числу элементовN .
Число различных состояний ОД с учетом отказов одновременно одного функционального элемента сводится в таблицу или матрицу неисправностей. Последняя представляет собой таблицу, в которой число строк равно числу состояний ОД, а число столбцов – числу контрольных точек (сигналов на выходах элементов). Матрица неисправностей для вышесказанной функциональной модели (Рис. 4) представлена в табл. 2.
Табл. 2
|
Z1 |
Z2 |
Z3 |
Z4 |
Z5 |
Z6 |
Z7 |
Z8 |
Z9 |
|
|
S1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
S2 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
S3 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
S4 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
S5 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
S6 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
S7 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
S8 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
S9 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
Матрица неисправностей заполняется на основании логического анализа функциональной модели ОД при условии, что все параметров в контрольных точках на выходах функциональных элементов контролируются. При этом предполагается, что если ОД находится в Si состоянии, то неисправен только i-й функциональный элемент. Этому событию соответствует недопустимое значение выходного параметра Zi, и тогда на пересеченииSi – иZi – столбца записывается символ 0.
Если при этом любой другой j – й функциональный элемент имеет также недопустимое значение Zj , то на пересечении Si – строки и Zj – столбца также записываются символ 0. Если значение параметра находиться в допуске, то на пересечении записывается 1.
Полученная матрица используется при разработке программы поиска неисправностей.
2.5. Выбор параметров для контроля и диагностики
Параметром называют величину, характеристику, функциональную зависимость, которые определяют техническое состояние ОД.
Контролируемые параметры описываются следующими свойствами:
а) номинальным значением и полем допусков;
б) зависимостью значений параметра от внешних условий;
в) требуемой точностью измерения;
г) функциональными зависимостями (формулы для вычисления значений параметров по результатам измерений косвенных величин).
Каждый вид ОД характеризуется определенным множеством параметров. При этом среди множества параметров имеется подмножество параметров (y1, y2, …, yn), которые определяют работоспособность ОД в целом. Такие параметры называются определяющими. Часто определяющие параметры непосредственно измерить невозможно. Поэтому для их определения измеряют вспомогательные параметры (x1, x2, … , xn) , которые связаны с ними вполне определенными зависимостями.
yk = fk (xki) (12)
где k = 1, 2, … , n; i = 1, 2, …
По степени обобщения информации о техническом состоянии ОД параметры подразделяют на первичные, вторичные и промежуточные.
Первичные параметры имеет самую никую степень обобщения и являются параметрами ОД.
Вторичные параметры имеют самую высокую степень обобщения информации о структуре и работоспособности ОД и являются параметрами выходных функций ОД. Обычно это определяющие параметры.
Промежуточные параметры позволяют осуществлять связь между вторичными и первичными параметрами.
Параметры РЭА являются случайными величинами, так как зависят от многих факторов, имеющих случайный характер, например неточностей производства,старения аппаратуры, изменения условий эксплуатации и другие.
Количество контролируемых параметров определяется задачами контроля и диагностики.