Устройство для контроля Советский патент 1988 года по МПК G06F11/30 

со со

з:

блок 15, блок 16 сравнения, первый

7и второй 8 элементы сравн-ения, первый 18 и второй 19 анализаторы.

8устройстве производится обработка

результатов повторного тестирования объекта контроля и вычисления показателей достоверности контроля, 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при оценке показателей достоверности систем автоматизированного контроля многопараметрических объектов. Цель изобретения - увеличение достоверности и полноты контроля. Устройство содержит блок управления 1, первый 4 и второй 5 сумматоры, генератор 3 ошибок, генератор 6 стимулирующих сигналов, блок 2 цифроаналоговых преобразователей, элементы И с первого по четвертьй 9,10,14,17, счетчики с первого по трети1 11-13, арифметико-логический е сл

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано при оцен- ке показателей достоверности систем автоматизированного контроля многопараметрических объектов.

Цель изобретения - увеличение достоверности результатов контроля.

, На фиг.1 представлена схема уст- ройства; на фиг,2 - схема блока управления; на фиг о 3 - функциональная схема анализатора.

Устройство содеряшт блок 1 управления, блок 2 цифроаналоговых преоб- разователей (ЦАГО, первый генератор. 3 стимулирующих сигнгшов ошибок, первый 4 и второй 5 сумматоры, второ генератор 6 стимулирующих сигналов, первый 7 и второй 8 элементы сравне

.ния, первый 9 и второй 10 элементы И, первый 11, второй 12 и третий 13 счетчики, третий элемент И 14, арифметико-логический блок (АЛБ) 15, блок 16 сравнения, четвертьш элемент И 17, анализаторы 18 и 19, входы и выходы 20-31 блока 1о

Блок 1 управления (фиг.2) содержит клавиатуру 32, первый регистр 33, первый счетчик 34, первый, элемент И 35, генератор 36 тактовых импульсов, второй элемент И 37, триггер 38, второй 39, второй регистр .40, третий элгг;ент И 41,, первьй и второй инверторы 42 и 43 и с третьего по седьмой регистры 44 - 48в

Канодьй и ансшизаторов 18 и 19. (фиг.З) со7/..ржит аналогоцифровой преобразо:.чтель (МУ) 49, первый инвертор 50, сумматор 51, регистр 52,, элемент И 53, второй инвертор 54, элемент 55 задержки, лелитель 56, первый и второй элементы 57 и 58 сравнения и элемент ИЛИ-НЕ 59,

Устройство работает следующим образом.

Перед испытаниями генераторы б и 3 настраиваются на нужные законы распределения соответственно контролируемых параметров Х и Х и погрешности измерения Y, и Y,., ., В каждом. такте измерительного цикла генератор. 3 случайным образом формирует напряжение Y, и Y, соответствующие погрешностям измерения контролируемых параметров Х и Х, сформированных случайным образом генератором 6 и остающихся неизменными в течение всего измерительного цикла. Напряжения X 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 ЦА11 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 О,

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 погрешнос ти измерения, т,е, X , + Y,

на первые входы анализаторов 18 и 19, где осуществляется осреднение значений Z в течение m тактов и сравнение значений

Z, и Z,., Xj + Y, , поступающие

- L . S m « ,

45

с нижней и верхней границами допус-- ков на соответствующие параметры.

Коды, эквивалентные нижней и верхней границам, поступают на седьмые и шестые входы анализаторов 18 и с выходов 29, 28, 20 и 30 блока 1 управ- ления. Если среднее значение Z, или L находится в допуске на контролируемый параметр X, или Х, то на втором выходе соответствующего анализатора 18 или 19 будет логическая 1, в противном случае логический О.

АЛБ 1.5 формирует код значения q заданной функции f (X, , Х) для данных значений Х,Х,иХ,, и обобщенного параметра (Х , , Xj), 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 Q. Если значение q находится в допуске, то на выходе блока 16 сравнения будет логическая 1, в противном случае - логический О,

В конце каждого цикла на первых выходах анализаторов 18 и 19, а следовательно, и на выходе четвертого 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 X, и Х и обобщенный параметр О находятся в соответствующих допусках, то на выходе первого элемента И 9 появится импульс (логическая 1), который поступит на первый (счетный) вход первого счетчика 11, служащий для определения числа случаев г при п .испытаниях, когда все параметры находятся в пределах допусков. На выходе третьего элемента И 1А поя- вится логическая 1 в том случае,; если значения Z, и Z, соответствующие результатам измерения при реальном контроле, находятся в пределах допусков на соответствующие параметры X 4 и Х. Сформированный импульс поступит на первый (счетный) вход третьего счетчика 13, который служит для определения числа случаев S при п испытаниях, когда все значения параметров с учетом ошибок контрольной аппаратуры находятся в пределах допусков. Если значения контролируемых параметров Х,, Х, обоб

г

5 0 5

О Q с

0

щенно1-о параметра q, а также значения Z, и Zj одновременно находятся в пределах соответствующих допусков, то на выходе второго элемента И 10 также появится импульс, которьй поступит на первый (счетный) вход второго счетчика 12, служащего для определения числа случаев t при п испытаниях, когда значения обобщенного параметра и контролируемых параметров с учетом и без учета ошибок контрольной аппаратуры находятся с соответствующих допусках.

Программа испытаний заключается после проведения п циклов (испытаний) . Причем в каждом новом цикле под действием управляющего сигнала с выхода 27 блока 1 управления генератор 6 формирует новые случайные значения контролируемых параметров X, и Х , Случайные значения погрешностей Y, и Y формируются блохом генераторов m раз в течение каждого цикла.

До начала испытаний все клавиши клавиатуры 32 блока 1 управления находятся в отжатом состоянии, обеспечивая тем самым подключение третьего выхода клавиатуры 20 к напряжению, соответствующему уровню логической 1, а всех остальных выходов - к напряжению, соответствующему уровню логического О, При этом в О установлены счетчики 11 - 13 логическими О с выхода 22 блока 1 управления, триггер 38 - логическим О с выхода элемента И 35, регистр 52 анализатора 18 - логическим О с выхода элемента И 53. На первых выходах анализаторов 18 и 19 присутствует логический О, а на выходах (переноса) счетчиков 34 и 39 блока 1 управления - 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 п, числа т, верхней и нижней границ допуска на параметр Х, нижней и верхней границ допуска на параметр Х и допуска на обобщенный параметр Q. Требуемые коды поступают на информационные входы регистров 33, 40, 44, 45, 46, 47 и 48 с пятого выхода клавиатуры 32, где набираются нажатием соответствующих клавиш. Выбор требуемого буферного регистра осу

51

1цес7 вляется нажатием соответствующей клавиши адреса. При этом с соответствующего выхода клавиатуры 32 поступает импульс на тактовый вход соответствующего регистра. При нажатии клавиши предустановки счетчиков 34 и 39 на управляющий вход счетчика 34 поступает логический О непосредственно с третьего выхода клавиатуры 32,, а на управляющий вход счетчика 39 - с выхода элемента И 41. При это Код числа п с выхода регистра 33 перписывается на информа.ционньш выход счетчика 34 (информационные вьпгоды счетчиков 34 и. 39 на структурной схеме блока 1 управления не показаны а код числа m с выхода регистра 40 переписывается на информационный выход счетчика 39. После записи . информации клавиши адресов и предустановки возвращаются в исходное состояние.

При нажатии клавиши Запуск сигнал логической 1 с второго выхода клавиатуры 32 блока 1 управления разрешает прохождение т;1хтовых импульсов с выхода генератора 36 тактовых иМпульсов через элемент И 35,

С появлением первого тактового импульса на выходе элемента И 35 начинается первый цикл программы. Тактовьм импульс с выхода элемента И 35 через выход 21 блока 1 управления поступает на вход генератора 3, тем самым обеспечивая пссявление очередных значений Y, и Y на выхода последнего, а также через выход 23 блока 1 управления стробирует аналого-цифровой преобразователь 49 анали заторов 18 и 19. Кроме того, тактовы импульс переводит в единичное состояние триггер 38 блока 1управления служащий для одновременного возбуждения генератора 6 в каждом цикле программы, и уменьшает состояние . счетчика 39 на единицу (счетчики 39 и 34 работают в режиме вычитания). Счетчик .39 фиксирует число проведенных тактов в каждом цикле программы. Напряжение с выхода сумматора 4 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 49 анализатора 18,, , где преобразуется в эквивалентный код, который в сумматоре 51 суммируется с кодом, записанным в регистре 52 (в первом такте каждого цикла код на выходе регистра 52 равен нулю)-. По окончании тактового импуль

176

са, т.е. по положительному фронту импульса на выходе инвертора 50, в регистр 52 записывается информация с выхода сумматора 51.

С приходом очередного тактового импульСс1 состояние счетчика 39 уменьшается на единицу, тем самым фиксируется начало нового такта данного измерительного цикла. При этом генератор 3 сформирует новые напряжения

0

5

) j

,Q

0

5

5

0

5

г

соответствующие новым знаУ( и Y.

чениям случайных погрешностей Y, и Y. Новые напряжения Z vt Z, преобразуются аналого-цифровым преобразователем 49 анализаторов 18 и 19 в эквивалентные коды, которые в сумматоре 51 суммируются с кодами сумм Z,; и , накопленных в течение предьщущих 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 га-го тактового импульса на выходе переноса счетчика 39 появится логический О, а на выходе инвертора 42 - логическая 1, которая уменьшит состояние счетчика 34 на единицу, тем зафиксировав, что заканчивается очередной (в данном с лучае первый) измерительньй 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 чегр последний начнет деление кода суммы

пчпп

Т Z , или У Z . , Поступающего

11f с 1

(11-1

с выхода регистра 52, на код числа

т, 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 такт ирует элементы И 9, 10 и 14, а на выходе инвертора 54 появится логический О, который через элемент И 53 обнуляет регистр 52, тем самым подготовив его для нового из-- мерительного цикла.

Код среднего значения Z, 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 соответствуюпщй параметр. Если значение Z, или Z находится за пределами допуска, то либо на выходе (выход ,причем за А принимается значение Z или Z , а за В - значение границы допуска) элемента 57 сравнения, либо на вькоде (выход ) элемента 58 сравнения появится логическая 1, а следовательно, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 59 имеет место логический О, поступающий на второй вькод анализатора 18 или 19. Если же значение Z. или Z- на

ходится в допуске, на выходах обоих элементов 57 и 58 сравнения присутсвует логический О, а на выходе эл мента ИЛИ-НЕ 59 - логическая 1.

Элемент 55 задержки необходим для того, чтобы импульс (логическая 1) появился на первом выходе анализатора 18 или 19 лишь после того, как сформирован результат сравнения на выходе элемента ШШ-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 осуществлялос 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 и нвертора 43. Логический О с выхода инвертора 43 через элемент И 37 установит в О триггер 38 и через элемент И 41 осуществит предустановку счетчика 39 в состояние т, 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 нового измерительного цикла. При этом триггер 38 перейдет в единичное состояние, возбудив тем самым генератор 6, на выходах которого появятся новы напряжения X, и Xj, соответствующие новым значениям контролируемых параметров X, и Xj и остающиеся неизменными в течение всего измерительного цикла. Работа устройства в каждом из п циклов осуществляется аналогично первому циклу.

По окончании п-го цикла на выходе переноса счетчика 34 появится логи

20

25

30

15 -

ь

е 0 55

35

40

3906178

ческий О, 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 to клавиатуры 32 блока 1 управления.

После проведения п измерительных циклов на счетчике 11 записывается г импульсов, на счетчике 12 - t импульсов, на счетчике 13 - S 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; S.случаев, когда объект оценивается как годный, т.е. все контролируемые параметры с учетом погрешностей измерения находятся в пределах заданных допусков; t 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, S, t, п легко выражаются суммарные ошибки первого (oig) и второго (рс) рода

А tlS ; С п-Г .

а также характеристики достоверности контроля

n-r-t+2S . .

n+S-r-t n-t

D. -n

D,

0 5

5

где D., D

2

3 соответственно вероятности правильного отображения состояния проверяемого объекта и апостериорные критерии достоверности как вероятные застать систему соответст- венно 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 (), т.е. когда состояние объекта контроля определяется лишь по одной выборке контролируемых парамеэ ров, но и для многократного контроля,, когда суткце- ние о годности объехта контроля фор- мируется по результатам нескольких выборок. Причем структура анализато™ ров 18 и 19 зависит от алгоритма обработки результатов измерения и принятия решения о годности объекта контроля.. Для прадлагаемого устройства при реализации анализаторов 18 и 19 решение о годности объекта контроля выносится по результатам сравнения осредненных по m выборкам сред них значений контролируемых параметров с границами допусков на эти па- раметры.

При определении показателей достоверности контроля устройство поз- воляет учитывать ошдбки, возникаюЕ ие из-за несоответствия математической модели реальному объекту контроля,, а именно из-за замены гиперповерхности Q f(X,, Х,,.„.,,Х,„ ) в данном случае эллиптического параболоида (X, Х) гиперпараллелепипедом (в данном случае параллелепипедом), в результате чего определение состояния объекта контроля по обобщенному показателю Q заменяется определением его состояния путем сопоставления параметров X,, Х с допусками на эти параметры, определяемыми по параллелепипеду;, а следовательно, возникают ошибки первого и второго рода.

Таким образом, введ,€;ние в устройс тво -для контроля блока 16 сравнения кодов, четвертого элемента И 17, анализаторов 18 и 19 позволяет определять характеристики контрольно-измерительной аппаратуры при многократном контроле и учитывать ошибки, возникающие из-за несоо тветствия математической модели реальному объекту контроля, т.е. имеет повьшенную достоверность контроля„

Формулаиз обре-тения

1, Устройство для контроля, содер жащее блок управления, первый и второй сумматоры, и второй элементы сравнения, блок цифроаналого- вых преобразователе:;, с первого по третий элементы И,, с первого по тре тий счетчики, с первого по четвертый выходы блока упраззления соединены с соответствующими входами блока

0 S Q

5

5

0

5

цифроаналоговых преобразователей, выходы которого соединены соответственно с входами верхнего и нижнего допуска первого и второго элементов сравнения, входы номинальных значений параметров которых соответственно подключенные к входам первого слагаемого первого и второго сумматоров, ябляются первьм и вторым входами устройства для подключения к выходам объекта контроля, а выходы - к первым и вторым входам первого и второго элементов И соответственно, пятый и шестой выкоды блока управления соответственно соединены с выходами устройства, для подключения к входам объекта контроля, третий и-четвертый входы устройст.ва дли подкхшчения 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 и- чаю.щееся тем, что, с целью увеличения достоверности контроля, в устройство введены арифметико-логический блок,, бло сравнения, первый и второй анализаторы и четвертый элемент И,, выходы первого и второго су1 маторрв 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, седьмой выход - к третьим управляю- щим входам первого и второго анализаторов, десятый выход - к тактовым входам первого и второго анализа.торов, 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 второй входы устройства: для подключения к выходам объекта контроля соединены с соответствующими входами арифметико-логического блока, выход которого подключен к второму входу блока 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 п,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 счетчики, генератор така7овых импульсов, триггер, первый и второй инверторы, с первого по третий элементы И, вход второго инвертора является входом блока, выходы третьего, пятого, шестого, четвертого регистров, первого элемента И, триггера, первый выход клавиатуры, выход первого элемента 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 управляющему входу первого счетчика и первому входу третьего элемента И, второй вход которого и второй вход второго .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 первого и второго регистров соединены с информационными входами первого и : .

0

5

0

5

0

5

0

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, отличающееся 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 аналого- цифрового преобразователя и вход первого 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 соответетвую- щими входами элемента ИЛИ-НЕ, управляющий выход делителя через последовательно соединенные элемент задержки и BTopoif инвертор соединены с вторым входом элемента И,