Проверка горизонтально-расточного станка на технологическую точность с помощью интерферометра

Перемещайте подвижный элемент станка вперед, сравнивая направления отсчета лазерного интерферометра и системы ЧПУ станка. Если они не совпадают, измените направление отсчета лазера с помощью кнопки на панели инструментов или комбинации клавиш [Ctrl]+[-].

Переместите подвижный узел станка в первую точку измерения.

В данном случае предполагается, что станок находится в первой точке измерения, а линейный интерферометр и линейный рефлектор расположены вплотную друг к другу. Если это не так, воспользуйтесь функцией установки координаты точки отсчета, чтобы свести к минимуму статическую ошибку.

Теперь переместите подвижный элемент станка в обратном направлении, дойдите до первой точки измерения, сначала проследуйте мимо нее, а затем вернитесь в эту точку, избавляясь тем самым от влияния люфтов станка на результаты измерений.

Установите исходную точку лазерного интерферометра с помощью кнопки на панели инструментов или комбинации клавиш [Ctrl]+[D].

Теперь все готово для того, чтобы задать положения точек измерения.

12.2 Установка положений точек измерения

Для начала необходимо равномерно распределить точки измерения в диапазоне от 0 до 100 мм на расстоянии 10 мм друг от друга.

Рисунок - 16 Точки измерения

Выберите из меню опцию «Файл/Создать/Автоматическая настройка».

На экране появится диалоговое окно «Установка точек измерения» (Рис.17). Введите значения для координат первой точки, последней точки и величину интервала.

Программа автоматически рассчитает и покажет в соответствующем поле окна «Число точек измерения».

Убедитесь, что выбрано число десятичных знаков равное 3.

Рисунок - 17 Установка точек измерения

12.3 Инициализация сбора данных

В диалоговом окне «Инициализация сбора данных» установите «Линейный порядок точек», введите число проходов равное 2 и выберите «Двунаправленный режим перемещения» (см.рис.18)

Рисунок - 18 Инициализация сбора данных



Рисунок - 19 Паспорт данных

В диалоговом окне «Паспорт данных» введите информацию о станке, и, в частности, сведения о проверяемой оси (Рис.19).

Нажмите «Да», чтобы закрыть окно «Паспорт данных», а затем снова нажмите «Да», чтобы закрыть окно «Инициализация сбора данных».

После этого появится диалоговое окно «Автоматическая настройка сбора данных».

В данном случае режим автоматического сбора данных не используется, поэтому выберите из ниспадающего списка Автоматический сбор данных, расположенного в верхней части окна, опцию «Выключено» (Рис.20).

Рисунок - 20 Настройка автоматического сбора данных

Теперь все готово для того, чтобы запустить сеанс сбора данных. Нажмите «Да» в диалоговом окне «Настройка автоматического сбора данных», и вместо панели параметров окружающей среды, расположенной в правом нижнем углу окна сбора данных, появится панель сбора данных.

Рисунок - 21 Сбор данных

13. СБОР ДАННЫХ

Чтобы получить значение ошибки в первой точке измерения, нажмите кнопку «Сбор данных» или воспользуйтесь комбинацией клавиш [Alt]+[C]. Обратите внимание, что надпись «Нет данных» в столбце «Ошибка», расположенном в панели сбора данных будет заменена на фактическую величину ошибки.

Затем подведите подвижный элемент станка к следующей точке измерения и снова нажмите «Сбор данных», чтобы записать ошибку, соответствующую этой точке.

По мере считывания данных также происходит соответствующее обновление графика предварительного анализа, показывающего величину линейной ошибки в каждой точке измерения.

Ошибка равна разности между считанным показанием лазерного интерферометра и координатой точки измерения, которой соответствует это показание.

Повторяйте описанную последовательность действий до тех пор, пока не будут определены ошибки станка во всех точках измерения.

По окончании измерений нажмите кнопку «Готово», чтобы панель сбора данных исчезла.

Теперь следует сохранить собранные данные, записав их на диск.

Чтобы сохранить собранные данные, выберите из строки меню опцию «Файл/Сохранить как».

После этого появится диалоговое окно «Сохранить как», показывающее список сохраненных ранее файлов в установленной по умолчанию папке. Если сохраненных файлов данных в данной папке нет, список будет пуст.

Введите имя нового файла в поле «Имя файла», а затем нажмите кнопку «Сохранить». Программа автоматически добавит к названию файла расширение RTL и сохранит файл в папке, название которой приведено в поле «Сохранить в».

После успешного сеанса сбора данных с последующим сохранением результатов измерений можно заняться анализом данных

14. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЯ

Выберите из меню опцию «Данные/Анализ».

После небольшой паузы на экране компьютера появится основное окно программы анализа данных, содержащее график анализа, который соответствует собранным данным. Ниже приводится пример графика анализа данных (Рис. 22):

Рисунок - 22 График анализа данных

Если необходимо изменить единицы измерения, масштаб или тип графика или распечатать график, обратитесь к разделу анализ данных.

Чтобы выйти из программы анализа и сбора данных, выберите в строке меню опцию «Файл/Выход», нажмите кнопку на панели инструментов или воспользуйтесь комбинацией клавиш [Ctrl]+[X].

При помощи интерфейсной карты GPIB PCMCIA используется программное обеспечения для лазерного интерферометра Renishaw.

При наличии карты интерфейса GPIB, соответствующей оптики, лазерного измерительного блока и программного обеспечения можно проверять точность перемещения узлов любого механизма, совершающих линейное или угловое перемещение.

После выполнения измерений, полученные данные могут быть проанализированы и представлены в графической форме на экране компьютера, а также выведены с помощью принтера или плоттера на печать. На основании построенных графиков можно сделать вывод об истинных причинах, обусловливающих той или иной характер движения подвижных узлов механизма.

Интерфейс GPIB можно использовать только с Windows 95 и Windows 98 и версией программного обеспечения Laser10 ниже 10.06.

Интерфейс Renishaw GPIB использует протокол IEEE-488, позволяющий использовать программное обеспечение лазерного интерферометра Renishaw Laser10 с другими лазерными интерферометрическими системами, например, Hewlett-Packard HP 5528A.

Программное обеспечение позволяет производить измерения и анализ получаемых данный в следующих режимах:

? измерение перемещений и скорости в линейном режиме

? измерение угловых перемещений

? проверка прямолинейности, перпендикулярности и параллельности

? проверка плоскостности

15. УСТРОЙСТВО ЛАЗЕРНОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО БЛОКА

Рисунок - 23 Лазерный измерительный блок ML10 Gold Standard

Лазерный измерительный блок (лазер) ML10 является основным компонентом лазерной интерферометрической системы Renishaw.

Он представляет собой одномодовый HeNe лазер с электронной стабилизацией выходного лазерного луча, встроенной интерполяцией и счетчиком числа интерференционных полос, образующихся в интерферометре (рис. 23).

Первая версия ML10 была запущена в производство в 1988 году. С помощью усовершенствованной модели, введенной в 1991 году, стало возможно измерять скорости перемещения величиной до 1 м/с и осуществлять динамический сбор данных.

Лазер ML10 Gold Standard, запущенный в производство в 2001 году, обеспечивает более высокую точность воспроизведения частоты лазера, нежели ранние модели ML10, а его блок питания автоматически подстраиваются под имеющееся напряжение питания.

15.1 Калибровка лазера ML10

Для того чтобы точность лазерного интерферометра Renishaw не выходила за пределы точности, заявленной в его технических характеристиках, лазер ML10 рекомендуется калибровать каждые 2-3 года. Если система используется в экстремальных условиях или если есть подозрение, что ЕС10 или его датчики повреждены, калибровку рекомендуется проводить чаще. В соответствии с национальными правилами или требованиями по контролю качества, повторную калибровку, возможно, придется проводить чаще. Кроме того, при хранении, транспортировке и использовании, блок компенсации и его датчики не должны подвергаться сильным ударам или чрезмерным перепадам температуры, давления или влажности, поскольку это может привести к нарушению калибровки.

Лазер ML10 калибруется по отношению к эталонному лазеру, частота которого постоянно сравнивается с эталонной частотой лазера, работающего на молекулярных переходах иода.

Лучи, испускаемые калибруемым лазером ML10 и эталонным лазером, оптически смешиваются и направляются на поверхность лавинного фотодиода для определения частоты оптических биений. Частота этих биений измеряется с помощью RF-счетчика частоты. Тестирование проводится в течение часа сразу после включения и стабилизации лазера ML10.

По окончании теста на лазер выдается так называемый сертификат калибровки.

Оборудование и эталоны, используемое для калибровки, тоже, в свою очередь, прошли калибровку непосредственно в Национальной физической лаборатории или в сертифицированной лаборатории калибровки, для которой средствами службы аккредитации Великобритании UKAS обеспечивается прослеживаемое соответствие требованиям стандарта Национальной физической лаборатории.

Этим обеспечивается соответствие требованиям национальных бюро стандартов, таких как NIST (США), NPL (Индия), NIM (Китай), LNE или ETCA (Франция), IMGC (Италия), NRLM (Япония) и PTB (Германия).

15.2 Технические характеристики лазера ML10

Точность лазерной измерительной системы, приведенная в ее технических характеристиках, учитывает возможное отклонение точности лазера между калибровками, однако то, что его точность будет соответствовать заявленной в течение всего промежутка времени между калибровками гарантировать невозможно.

Величина точности лазерной измерительной системы не учитывает возможные ошибки настройки и юстировки системы, а также ошибки и неточности, возникающие при пересчете показаний системы к температуре станка 20 °C.

Рис.24 Передняя панель

На передней панели расположен индикатор состояния и затвор лазера.

По индикатору состояния можно определить прогрелся лазер или нет.

Внешний вид стандартного затвора показан на рис 24.

Рис.25 Положения затвора лазера ML10

Затвор можно вращать, выбирая одно из четырех положений, показанных на Рис.25.

Луч перекрыт. (Затвор рекомендуется устанавливать в это положение при транспортировке лазера для защиты внутренних оптических элементов, а также перед настройкой системы, чтобы свести к минимуму риск попадания лазерного излучения в глаза.)

Стандартное положение при измерениях (то есть, луч с нормальным поперечным сечением и открытое входное отверстие детектора)

Положения (b) и (с) используются при настройке системы. С помощью мишени можно отъюстировать возвращающийся луч таким образом, чтобы он попадал непосредственно во входное отверстие детектора после того, как затвор будет переведен в положение (d).

С помощью уменьшения поперечного сечения луча можно произвести более точную юстировку луча.



Рис.26 Задняя панель

На задней панели лазера ML10 находится индикатор состояния лазера, выключатель ON/OFF, разъем для подключения источника питания, разъем для подключения кабеля передачи данных и винт для регулировки перемещений по углу тангажа (Рис. 26).

По индикатору состояния можно определить прогрелся лазер или нет.

Выключатель ON/OFF используется для включения питания ML10.

Гнездо для подключения питания находится рядом с этим выключателем и рассчитано на IEC-разъем, который составляет с сетевым шнуром единое целое.

15.3 Прогрев лазера

После включения в сеть лазеру необходимо время, чтобы прогреться. Когда лазер стабилизируется, температура лазерной трубки будет удерживаться в заданном диапазоне температур за счет пропускания требуемого тока через нагреватель, расположенный внутри корпуса лазера.

15.4 Обратные отражения

Принцип действия схемы обратной связи, управляющей нагревателем, и, как следствие, стабилизацией лазера, основан на отслеживании лазерного луча, выходящего из лазерной трубки. Если отраженный луч возвращается в выходную апертуру затвора лазера, это может ввести схему детектора в заблуждение, поскольку будет происходить интерференция выходящего и вернувшегося лучей. Это приводит к выходу лазера из стабильного режима работы. Такое чаще всего происходит в процессе юстировки системы, когда возвращающийся лазерный луч по ошибке направляют обратно в выходное отверстие лазера или если лазерный луч случайно попадает в самый центр ретро-рефлектора и отражается строго в противоположном направлении. Это также может случиться в процессе измерений при условиях, которые подробно описаны ниже. Такая нестабильность работы лазера является временной и прекращается, как только удается избавиться от мешающих отражений.

Помимо возвращающегося луча, который может попасть в выходное отверстие лазера после отражения от ретро-рефлектора, могут также возникнуть зеркальные отражения от лицевых поверхностей интерферометра или отражающих оптических элементов. Чтобы минимизировать эффект таких отражений, эти поверхности покрыты специальной пленкой. От этой проблемы также можно избавиться, слегка поворачивая оптические компоненты таким образом, чтобы отраженный свет не попадал обратно в выходное отверстие лазера.

16. БЛОК КОМПЕНСАЦИИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ЕС10

Рис.27 Блок компенсации изменения параметров окружающей среды ЕС10

Блок компенсации изменения параметров окружающей среды EC10 позволяет вводить поправки на изменение длины волны лазерного излучения, связанное с изменениями температуры, давления и относительной влажности окружающего воздуха (Рис.27).

Блок EC10 также получает данные от трех датчиков, измеряющих температуру самого станка. При условии, что в программу было введено корректное значение коэффициента теплового расширения материала, из которого изготовлен станок, это позволит привести результаты измерений к температуре 20 °C

Блок компенсации EC10 абсолютно необходим только при линейных измерениях. В противном случае изменения показателя преломления воздуха могут привести к значительным ошибкам измерений.

Точность измерения линейных перемещений, соответствующая заявленной точности лазерного интерферометра при линейных измерениях, может быть достигнута только при использовании блока компенсации EC10.

Есть три способа компенсации изменения параметров окружающей среды:

1.Автоматическое введение поправок на параметры окружающей среды с помощью EC10;

2.Неавтоматическое введение поправок на параметры окружающей среды с использованием EC10;

3.Компенсация изменения параметров окружающей среды с ручным вводом данных;

16.1 Датчики измерения параметров окружающей среды

Датчики измерения температуры воздуха и материала станка, показанные на Рис.28, являются раздельными выносными элементами и поставляются уже в собранном виде с вмонтированным в них кабелем.

Рис. 28 - Датчики для измерения температуры воздуха и температуры станка

Эти датчики подключаются к разъемам, которые находятся на задней панели блока EC10. Все разъемы промаркированы так, как показано на Рис.29.

Рис.29 Блок компенсации вид сзади

Датчики для измерения давления и относительной влажности окружающего воздуха расположены в передней панели блока EC10 так, как показано на Рис.30.

Рис.30 Датчики для измерения давления и относительной влажности окружающего воздуха

На задней панели корпуса EC10 находятся разъем для подсоединения кабеля питания, выключатель (on/off), индикатор состояния и разъем для кабеля, соединяющего блок ЕС10 с интерфейсными картами PC10 или PCM20 (Рис 31).

Рисунок 31 - Адаптер PCM20

Интерфейсы PCM10 и PCM20 используются для подключении лазерного интерферометра к ноутбуку. Оба интерфейса состоят из интерфейсной карты и адаптера и выполняют те же функции, что и интерфейс Renishaw PC10, используемый для подключения системы к настольному компьютеру

16.2 Техника безопасности

В соответствии со стандартом EN60825-1 и американским стандартом ANSI Z136, лазеры ML10 производства Renishaw являются лазерами Класса 2: защитные очки для работы с ними не требуются. Луч, отраженный от диффузно рассеивающей поверхности, опасности для зрения не представляет.

Если система калибровки производства Renishaw предусматривает управление от внешнего компьютера, этот компьютер должен соответствовать стандарту EN60950 или эквивалентному.

Для проведения любых измерений требуется осуществлять движение станка вдоль (или вокруг) интересующей оси. Это необходимо делать вручную или предварительно вводить программу в систему ЧПУ станка. В некоторых случаях управляющая программа и коррекция ошибок может быть введена в систему ЧПУ станка с помощью программного обеспечения, поставляемого компанией Renishaw. В любом случае, станок должен находиться в ведении ответственного лица, имеющего для этого необходимый опыт. За проверку правильности введенной в систему ЧПУ управляющей программы или коррекции ошибок, которая должна осуществляться на низкой скорости подачи, а также за своевременную остановку станка, несет ответственность оператор станка.

При использовании поворотного устройства следите за тем, чтобы Ваши руки не попали в пространство между подвижными частями устройства и станком, на который оно установлено. При возникновении усилия, превышающего эквивалент массы 40 кг, происходит блокировка поворотного устройства

Для чистки устройств с сетевым питанием запрещается применять воду или другие жидкости

Будучи в снаряженном состоянии, чемодан, используемый для транспортировки лазерной системы Renishaw, представляет для человека очень тяжелую нагрузку: масса снаряженного «суперчемодана» может превышать 40 кг. К чемодану прилагается тележка с колесиками, на которой его можно передвигать, не отрывая от земли. Приподнимать чемодан, опускать и переносить его с места на место нужно с особой осторожностью.

17. ЛИЦЕНЗИЯ НА ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЗДЕЛИЯ КОМПАНИИ RENISHAW

Лицензиат:	физическое или юридическое лицо, согласное с условиями этой лицензии
Компания Renishaw:	Renishaw plc, New Mills, Wotton-under-Edge, Gloucestershire, GL12 8JR, United Kingdom (Великобритания)
Изделие:	настоящее программное обеспечение, в том числе все модули и компоненты, руководства по эксплуатации и любые защитные устройства, которые являются его составной частью или выпускаются вместе с ним
Лицензия на использование:	неисключительная лицензия на использование изделия для собственных нужд обладателя лицензии

18. БЕЗОПАСНОСТЬ И САНИТАРНО - ГИГИЕНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ТРУДА НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ ПЕРСОНАЛЬНЫМ КОМПЬЮТЕРОМ

Дипломная работа посвящена проверке станков на технологическую точность. В соответствии с этим, для разработки соответствующей системы, рабочим местом является рабочее место оператора ПК. Безопасность и санитарно-гигиенические условия труда на рабочем месте оператора ПК должны отвечать СанПиН 2.2.2.542-96 “Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы”

Согласно предъявляемым требованиям необходимо дать характеристику тем параметрам, которые столь необходимы для сохранения здоровья человека, для увеличения производительности труда, для поддержания длительной работоспособности. К таким параметрам относятся:

· помещение для эксплуатации ПК;

· микроклимат и вентиляция помещения;

· шум и вибрации;

· освещенность;

· организация и оборудование рабочих мест с ПК;

· излучение;

· электрическая опасность;

· организация пожарной безопасности;

· организация режима труда и отдыха при работе с ПК;

· организация медицинского обслуживания пользователей ПК.

18.1 Требования к помещениям для эксплуатации ПК

Для выполнения расчетов используется помещение размером 20105 м, в котором располагается пять рабочих мест операторов ПК.

Для обеспечения нормальных условий труда согласно санитарным нормам СанПиН 2.2.2.542 - 96 площадь на одно рабочее место с ПК для взрослых пользователей должна составлять не менее 6 м², а объем - не менее 20 м³. В данном случае работа выполнялась в помещении площадью 200м², высотой 5 м. Таким образом, площадь на одно рабочее место составляет 40 м², а объем - 100 м³.

Помещение с ПК должно иметь естественное и искусственное освещение, а также должно быть оборудовано системой отопления, кондиционирования воздуха или эффективной приточно-вытяжной вентиляцией.

Для внутренней отделки интерьера помещений с ПК должны использоваться диффузно-отражающие материалы с коэффициентом отражения для потолка - 0,7-0,8; для стен - 0,5-0,6; для пола - 0,3-0,5.

Поверхность пола в помещениях эксплуатации ПК должна быть ровной, без выбоин, нескользкой, удобной для очистки и влажной уборки, обладать антистатическими свойствами.

Звукоизоляция ограждающих конструкций помещений с ЛИ и ПК должна отвечать гигиеническим требованиям и обеспечивать нормируемые параметры шума согласно требованиям раздела 6 настоящих Санитарных правил.

Расположение рабочих мест с ЛИ и ПК для взрослых пользователей в подвальных помещениях не допускается. В помещениях с ЛИ и ПК ежедневно должна проводиться влажная уборка. Помещения с ЛИ и ПК должны быть оснащены аптечкой первой помощи и углекислотными огнетушителями.

Вывод: Используемое помещение полностью отвечает требованиям для эксплуатации ПК, а следовательно обеспечивает нормальные условия труда.

18.2 Требования к микроклимату помещений эксплуатации ПК

Согласно ГОСТ 12.1.005 - 88 «ССБТ. Общие санитарно - гигиенические требования к воздуху рабочей зоны», нормирование параметров микроклимата в рабочей зоне производится в зависимости от периода года, тяжести выполняемой работы и наличия в помещении источников явного тепла.

Под оптимальными микроклиматическими параметрами принято понимать такие, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают нормальное функциональное состояние организма и являются предпосылкой высокого уровня работоспособности. Оптимальные микроклиматические параметры должны также обеспечивать надежную работу ПК.

Оптимальные параметры микроклимата, согласно приложению 4 СанПиН 2.2.2.542-96, для помещения с учетом того, что категория работ легкая - 1а (работы, производимые сидя и не требующие физического напряжения, при которых расход энергии составляет до 120 ккал/ч) приведены в таблице 7.

Таблица 7

Период года	Оптимальные параметры воздушной среды на постоянных рабочих местах
	Допустимая температура, C	Относительная влажность, %	Скорость движения, м/с, не более
Теплый	27	40-60	0.1
Холодный	24	40-60	0.1

Содержание вредных химических веществ в производственных помещениях, работа на ПК в которых является основной, не должно превышать «Предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест».

Для нормализации воздушной среды производится расчет воздухообмена в производственном помещении.

Согласно санитарным нормам проектирования промышленных предприятий СН 245-71, в производственных помещениях с объемом на каждого работающего более 40 м³ при наличии окон и при отсутствии выделения вредных веществ допускается предусматривать периодически действующую естественную вентиляцию. Простейший способ естественной вентиляции - проветривание помещения.

Вентиляция и кондиционирование воздуха создают воздушную среду, которая соответствует нормам гигиены труда. С помощью вентиляции можно регулировать температуру, влажность и чистоту воздуха. Кондиционирование воздуха создает оптимальный искусственный климат.

Вывод:

Эксплуатационное помещение соответствует оптимальным параметрам климата, согласно приложению 4 СанПиН 2.2.2.542-96, и не превышает норму согласно ГОСТ 12.1.005 - 88 «ССБТ. Общие санитарно - гигиенические требования к воздуху рабочей зоны».

18.3 Требования к шуму и вибрации

Шумом принято считать всякий нежелательный для человека звук, не несущий полезной информации. Шум неблагоприятно воздействует на организм человека, вызывает психические и физиологические нарушения, в частности потерю слуха, нарушение центральной нервной и сердечно-сосудистой систем, а также нарушение желудочно-кишечного тракта, кроме этого происходит снижение производительности труда, увеличивается брак в работе, создаются предпосылки к возникновению несчастных случаев.

При выполнении основной работы на ПК уровень шума на рабочем месте не должен превышать 50 дБА.

Согласно ГОСТ 12.1.003-83, на рабочих местах при широкополосном шуме устанавливаются допустимые уровни звукового давления. Допустимые уровни звукового давления приведены в таблице 8.

Таблица 8

Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц	Уровни звука, эквивалентные уровни звука, дБА
31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Уровни звукового давления, дБ
86	71	61	54	49	45	42	40	39	50

При выполнении работ с ПК в производственных помещениях уровень вибрации не должен превышать допустимых значений согласно "Санитарным нормам вибрации рабочих мест" (категория 3, тип "в", приложения 8 и 19, п.2.8).

В производственных помещениях, в которых работа с ПК является основной, вибрация на рабочих местах не должна превышать допустимых норм вибрации (приложения 9 и 19, п.2.9).

Допустимые нормы вибрации на всех рабочих местах с ЛИ и ПК, включая учащихся и детей дошкольного возраста

Таблица 9

Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц	Допустимые значения
	по виброускорению	по виброскорости
	мс-2	дБ	мс-1	дБ
	оси X,Y
2 4 8 16 31.5 63 Корректированные значения и их уровни в дБ	5.310 5.310 5.310 1.010 2.110 4.210 9.310	25 25 25 31 37 43 30	4.510 2.210 1.110 1.110 1.110 1.110 2.010	79 73 67 67 67 67 72

Шумящее оборудование (АЦПУ, принтеры и т.п.), уровни шума которого превышают нормированные, должно находиться вне помещения с ПК.

Общая классификация средств и методов защиты от шума приведена в ГОСТ 12.1.029 - 80 “ССБТ. Средства и методы защиты от шума. Классификация”.

Защита работающих от шума может осуществляться как коллективными средствами и методами, так и индивидуальными средствами.

Для снижения шума в помещениях, оборудованных вычислительной техникой, используется метод звукопоглощения.

На рабочем месте программиста источниками шума, как правило, являются технические средства, такие как компьютер, принтер, вентиляционное оборудование. Они издают довольно незначительный шум, поэтому в помещении достаточно использовать звукопоглощение.

Уменьшение шума, проникающего в помещение извне, достигается уплотнением по периметру притворов окон и дверей.

Звукопоглощение является достаточно эффективным мероприятием по уменьшению шума. Наиболее выраженными звукопоглощающими свойствами обладают волокнисто-пористые материалы: стекловолокно, минеральная вата и т.д. Снизить уровень шума в помещениях с ЛИ и ПК можно использованием звукопоглощающих материалов с максимальными коэффициентами звукопоглощения в области частот 63 - 8000 Гц для отделки помещений (разрешенных органами и учреждениями Госсанэпиднадзора России), подтвержденных специальными акустическими расчетами.

Дополнительным звукопоглощением служат однотонные занавеси из плотной ткани, гармонирующие с окраской стен и подвешенные в складку на расстоянии 15-20 см от ограждения. Ширина занавеси должна быть в 2 раза больше ширины окна.

Вывод:

Проанализировав эксплуатационное помещение на наличие шума и вибрации, были приняты меры защиты от шума, в результате которых были пресечены неблагоприятные воздействия на организм человека.

18.4 Расчет освещенности

Правильно организованное освещение создает благоприятные условия труда, повышает работоспособность и производительность, даже в тех случаях, когда процесс труда практически не зависит от зрительного восприятия. Освещение на рабочем месте программиста должно быть таким, чтобы работник мог без напряжения зрения выполнять свою работу.

Естественное освещение с физиологической точки зрения наиболее благоприятно для человека, длительное его отсутствие угнетающе действует на психику, поэтому санитарными нормами предусмотрено обязательное естественное освещение производственных и жилых помещений.

Естественное освещение должно осуществляться через светопроемы, ориентированные преимущественно на север и северо-восток и обеспечивать коэффициент естественной освещенности (КЕО) не ниже 1.2% в зонах с устойчивым снежным покровом и не ниже 1.5% на остальной территории.

Указанные значения КЕО нормируются для зданий, расположенных в III световом климатическом поясе.

Искусственное освещение предназначено для освещения рабочих поверхностей в тёмное время суток или при недостаточности естественного освещения. Искусственное освещение в помещениях эксплуатации ЛИ и ПК должно осуществляться системой общего равномерного освещения.

В производственных и административно-общественных помещениях, в случаях преимущественной работы с документами, допускается применение системы комбинированного освещения (к общему освещению дополнительно устанавливаются светильники местного освещения, предназначенные для освещения зоны расположения документов).

Освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа должна быть 300-500 лк.

Допускается установка светильников местного освещения для подсветки документов. Местное освещение не должно создавать бликов на поверхности экрана и увеличивать освещенность экрана более 300 лк. В качестве источников света при искусственном освещении должны применяться преимущественно люминесцентные лампы.

Общее освещение следует выполнять в виде сплошных или прерывистых линий светильников, расположенных сбоку от рабочих мест, параллельно линии зрения пользователя при рядном расположении ВДТ и ПК. При периметральном расположении компьютеров линии светильников должны располагаться локализовано над рабочим столом ближе к его переднему краю, обращенному к оператору.

Для освещения помещений с ПК следует применять светильники серии ЛПО36 с зеркализованными решетками, укомплектованные высокочастотными пускорегулирующими аппаратами (ВЧ ПРА). Допускается применять светильники серии ЛПО36 без ВЧ ПРА только в модификации "Кососвет", а также светильники прямого света П, преимущественно прямого света - Н, преимущественно отраженного света - В (Приложение 11). Применение светильников без рассеивателей и экранирующих решеток не допускается.

Коэффициент запаса (Кз) для осветительных установок общего освещения должен приниматься равным 1.4. Для обеспечения нормируемых значений освещенности в помещениях использования ПК следует проводить чистку стекол оконных рам и светильников не реже двух раз в год и проводить своевременную замену перегоревших ламп.

При проектировании осветительной установки применим метод светового потока. Используем люминесцентные лампы, т.к. они наиболее соответствуют помещениям с повышенными требованиями к цветопередаче и качеству освещения.

В осветительной установке используются люминесцентные лампы с типом светильников ЛСП02, характеристики которых приведены в таблице 10.

Таблица 10

Количество и мощность ламп, Вт	Тип КСС	КПД, %	Размеры, мм
280	Д	75	1534276168

Расчетная высота подвеса светильника над рабочей поверхностью определяется по формуле:

,

где Н_П - высота помещения, м;

h_C - расстояния от светильника до потолка, м;

h_P=0,8 м. - высота рабочей поверхности.

м.

Световой поток Ф, с учетом того, что используются люминесцентные лампы типа ЛБ, составляет 5220 лм.

Индекс помещения определяют по формуле:

,

где А - длина помещения, м; В - ширина помещения, м.

Расчет числа светильников в осветительной установке производят по формуле:

,

где Е_m=300 лк - нормированная освещенность рабочей поверхности;

S - площадь помещения, м²;

k_З=1.4 - коэффициент запаса;

Z=1.1 - коэффициент неравномерности освещения;

n=2 - количество ламп в одном светильнике;

=74 % - коэффициент использования;

Ф - световой поток.

шт.

Таким образом, в данной осветительной установке использовано 12 светильников. Размещение светильников в рабочем помещении изображено на рис. 32.

Рисунок 32. Схема размещения светильников в рабочем помещении

При эксплуатации установок искусственного освещения необходимо регулярно производить очистку светильников от загрязнений, своевременную замену перегоревших или отработавших свой срок службы ламп.

Вывод:

Освещенность эксплуатационного помещения была правильно организована, в результате чего должны повыситься работоспособность и производительность.

18.5 Требования к излучению

Конструкция ПК должна обеспечивать мощность экспозиционной дозы рентгеновского излучения в любой точке на расстоянии 0.05 м от экрана и корпуса ПК при любых положениях регулировочных устройств не должна превышать 7.74*10 А/кг, что соответствует эквивалентной дозе, равной 1 мкЗв/час.

В таблице 11 приведены допустимые значения параметров неионизирующих электромагнитных излучений.

Таблица 11

Наименование параметров	Допустимое значение
Напряженность электромагнитного поля на расстоянии 50 см вокруг ПК по электрической составляющей должна быть не более: - в диапазоне частот 5 Гц - 2 кГц - в диапазоне частот 2 - 400 кГц Плотность магнитного потока должна быть не более: - в диапазоне частот 5 Гц - 2 кГц - в диапазоне частот 2 - 400 кГц Напряженность электростатического поля не должна превышать для взрослых пользователей	25 В/м 2,5 В/м 250 нТл 25 нТл 20 кВ/м

Вывод:

В процессе анализа требований по излучению были приведены допустимые значения параметров неионизирующих электромагнитных излучений.

18.6 Необходимые меры защиты от поражения электрическим током

Электрические установки, к которым относится практически все оборудование ПК, представляют для человека большую потенциальную опасность, так как в процессе эксплуатации человек может коснуться частей, находящихся под напряжением. Реакция человека на электрический ток возникает лишь при протекании последнего через тело человека.

Согласно классификации помещений по степени опасности поражения электрическим током (в соответствии с требованиями Правил устройств электроустановок (ПУЭ)), данный класс помещения без повышенной опасности, а именно, сухое, нежаркое, с токонепроводящим полом, без токопроводящей пыли, отсутствует возможность одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т.п. с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования, которые при пробое изоляции могут оказаться под напряжением, - с другой.

Относительная влажность воздуха сухого помещения не превышает 60 %.

Имеем трехфазную сеть с глухозаземленной нейтралью, напряжением U = 380/220 В, частотой f = 50 Гц.

Согласно ГОСТ 12.1.038-88 «ССБТ Электробезопасность.

Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов» предусматриваются нормы для электроустановок при нормальном рабочем (неаварийном) режиме работы (таблица 12), а также при аварийных режимах производственных электроустановок (таблица 13).

Таблица 12

Род тока	Наибольшее допустимое значение
	Uпр, В	Iч, мА	t, мин
Переменный, 50 Гц	2	0,3	10 в сутки

Таблица 13

Род тока	Норм. величина	Продолжительность воздействия t, с
		0,2
Переменный, 50 Гц	Uпр, В Iч, мА	160 190

При измерении токов и напряжений прикосновения сопротивление тела человека в электрической цепи при частоте 50 Гц должно моделироваться резистором сопротивления: для таблицы 6 - 6,7 кОм; для таблицы 7 - 0,85 кОм.

В аварийном режиме ток, протекающий через человека, составляет I=U/R_Ч=220/850=0.259 А.

Исходя из предельно допустимых значений напряжения прикосновения и тока, а также продолжительности воздействия, следует выбрать защитные отключающие устройства, время срабатывания которых не должно превышать допустимой длительности прохождения тока через человека (не более 0,2 с). Согласно ГОСТ 12.1.030 - 81, защитному заземлению (занулению) подлежат металлические нетоковедущие части оборудования, которые из-за неисправности изоляции могут оказаться под напряжением и к которым возможно прикосновение людей. При этом в помещениях без повышенной опасности по условиям поражения человека электрическим током заземлению (занулению) подлежат электроустановки с напряжением 380 В и выше переменного и 440 В и выше постоянного тока.

Зануление корпуса ПК в данном помещении не требуется, т.к. используется U = 220 В, f = 50 Гц.

Изоляция должна соответствовать классу нагревостойкости, а величина сопротивление изоляции электрических цепей электронных цифровых вычислительных машин общего назначения должно быть не менее значений, указанных в таблице 14.

Таблица 14

Климатические условия	Сопротивление изоляции, МОм, при рабочем напряжении, кВ
	0,1 - 0,5
Нормальные	20,0

Сопротивление изоляции силовой и осветительной сети напряжением до 1000 В на участке между двумя смежными предохранителями или между любым проводом и землей, а также между двумя любыми проводами должно быть не менее 0,5 МОм. Нормативные значения сопротивлений заземления приведены в таблице 15.

Таблица 15

Напряжение сети, В	Режим нейтрали	Назначение заземления	Сопротивление заземления, Ом	Примечание ГОСТ 12.1.030 - 81
380/220	Заземленная трехфазная	Рабочее (заземление нейтрали)	Rр ? 4	Rп ? 30

Электробезопасность работающих на компьютере типа IBM РС обеспечена как наличием изоляционного кожуха на компьютере, стандартных сетевых кабелей, так и строгим соблюдением правил техники безопасности.

Вывод:

Согласно ГОСТ 12.1.038-88 «ССБТ. Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов» эксплуатационное помещение не превышает норму по электробезопасности, т.е. соблюдены необходимые меры защиты от поражения электрическим током.

18.7 Пожарная безопасность

Безопасность людей при пожаре, а также сокращение возможного ущерба от него достигается обеспечением пожарной безопасности производственных объектов. Основными причинами пожара от электроустановок является короткое замыкание, перегрузка, большое переходное сопротивление, искрение. Эффективным средством защиты электрооборудования от токов перегрузки и короткого замыкания является использование плавких предохранителей или автоматов защиты. Напряжение сети не должно превышать номинального напряжения предохранителя более чем на 10 %. Для устранения перегрузок необходимо обеспечить правильный выбор сечений монтажных и печатных проводников.

В соответствии с типовыми правилами пожарной безопасности промышленных предприятий все производственные помещения должны быть обеспечены огнетушителями и пожарным инвентарем, которые используются для локализации и ликвидации небольших загораний, а также пожаров в их начальной стадии развития. В начальной стадии пожара загорания обычно тушат огнетушителями. Первичные средства пожаротушения, необходимые для помещения площадью 200 м², приведены в таблице 16.

Таблица 16

	Углекислотные огнетушители	Пенные, химические огнетушители	Войлок, асбест (21.5м.)
Количество	1	1	1

Применение автоматических средств обнаружения пожаров является одним из основных условий обеспечения пожарной безопасности на производстве, так как позволяет своевременно известить о пожаре и принять меры к быстрой его ликвидации.

Наиболее надежной системой извещения о пожаре является электрическая пожарная сигнализация. Основными элементами систем являются пожарные извещатели, которые преобразуют физические параметры, характеризующие пожар в электрические параметры. Размещение пожарных извещателей в зависимости от высоты их установки приведено в таблице 17.

Таблица 17

Высота установки извещателя, м	Максимальная площадь, контролируемая одним извещателем, м	Максимальное расстояние, м
		Между извещателями	От извещателя до стены
Тепловые пожарные извещатели
От 3,5 до 6	20	4,5	2
Дымовые пожарные извещатели
От 3.5 до 6	70	8,5	4

Вывод:

Эксплуатационное помещение обеспечено необходимым пожарным инвентарем, а также автоматическими средствами обнаружения и ликвидации пожара.

18.8 Организация режима труда и отдыха при работе с ПК

Режимы труда и отдыха при работе с ПК и ЛИ должны организовываться в зависимости от вида и категории трудовой деятельности.

Виды трудовой деятельности разделяются на 3 группы:

? группа А - работа по считыванию информации с экрана ЛИ или ПК с предварительным запросом;

? группа Б - работа по вводу информации;

? группа В - творческая работа в режиме диалога с К.

При выполнении в течение рабочей смены работ, относящихся к разным видам трудовой деятельности, за основную работу с ПК и ЛИ следует принимать такую, которая занимает не менее 50% времени в течение рабочей смены или рабочего дня.

Для видов трудовой деятельности устанавливается 3 категории тяжести и напряженности работы с ЛИ и ПК, которые определяются:

для группы А - по суммарному числу считываемых знаков за рабочую смену, но не более 60 000 знаков за смену;

для группы Б - по суммарному числу считываемых или вводимых знаков за рабочую смену, но не более 40 000 знаков за смену;

для группы В - по суммарному времени непосредственной работы с ЛИ и ПК за рабочую смену, но не более 6 часов за смену.

Для обеспечения оптимальной работоспособности и сохранения здоровья профессиональных пользователей, на протяжении рабочей смены должны устанавливаться регламентированные перерывы.

Время регламентированных перерывов в течение рабочей смены следует устанавливать в зависимости от ее продолжительности, вида и категории трудовой деятельности (таблица 18).

Продолжительность непрерывной работы с ПК без регламентированного перерыва не должна превышать 2 часов.

Длительность перерывов в зависимости от продолжительности рабочей смены.

Таблица 18

Категория работы с ПК	Уровень нагрузки за рабочую смену при работе с К	Суммарное время регламентированных перерывов, мин.
	Группа А, кол-во знаков	Группа Б, кол-во знаков	Группа В, час.	При 8-ми часовой смене	При 12-ти часовой смене
I	до 20000	До 15000	до 2,0	30	70

Вывод:

В процессе анализа было обеспечен нормальный уровень организации режима труда и отдыха при работе с ПК.

Вывод

В результате проделанной работы были обеспечены безопасность и санитарно-гигиенические условия труда на рабочем месте пользователя персональным компьютером.

Были выполнены необходимые требования к помещениям для эксплуатации персональным компьютером, требования к микроклимату помещений эксплуатации персональным компьютером.

Обеспечен нормальный уровень шума и вибрации, правильно организована освещенность.

Соблюдены необходимые требования к излучению и необходимые меры защиты от поражения электрическим током, обеспечена пожарная безопасность и организация труда и отдыха при работе с персональным компьютером.

Таким образом, должны повыситься работоспособность и производительность, а отсутствие физиологических и психических нарушений должны снизить количество брака.

19. АНАЛИЗ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЛАЗЕРНОГО ИНТЕРФЕРОМЕТРА ДЛЯ ПРОВЕРКИ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКУЮ ТОЧНОСТЬ

Исходные данные для расчетов

Цены на оборудование, программное обеспечение (ПО) и материалы взяты из прайс - листов сети магазинов «Компьютерный мир» и «Компьютер - центр «Кей».

В стоимости материалов и покупных изделий учитываются транспортно - заготовительные расходы в размере 10% от их стоимости.

Продолжительность этапов разработки и отладки ПО для вариантов разное, т. к. в первом случае используются рассматриваемые ранее алгоритмы исследования, и соответственно время на отладку ПО уменьшается.

Общие данные для расчётов

Наименование показателей	Условное обозначение	Значения по вариантам
		основной	альтернативный
Общая продолжительность этапа разработки ПО, мес.	ТНИОКР	4	5
Общая численность исполнителей в течение первого этапа, чел.	Ч	2	1
Среднемесячная з/пл исполнителей с отчислениями в соц. фонд, руб/мес.	З0	30000	30000
Общая продолжительность этапа эксплуатации, лет.	ТЭ	5	5

Расчёт затрат на материалы

Наименование материала	Количество	Цена за ед. измерения, руб.	Сумма, руб.
Дискета	1 шт.	12	12
Бумага для принтера	1 п.	160	160
Картридж для принтера, ч/б	1 шт.	1200	1200
Информационные услуги		700	700
Перчатки	2шт.	15	30
Итого			2060
Транспортно - заготовительные расходы	10 %		8000
Всего			10102

Расчёт затрат на оборудование

Наименование	Цена, руб.
	основной	Альтернативный
ЭВМ (потребляемая мощность 500 Вт.)	20000	20000
Программное обеспечение	7400	7400
Принтер лазерный ч/б	3000	3000
Лазер ML10	600000	600000
Оптика	100000	100000
Блок компенсации ЕС10	400000	400000
Тренога	50000	50000
Датчики температуры и воздуха	30000	30000
Итого	1215400	1215400

Ожидаемое распределение времени при эксплуатации ПО

Вид работы	В % от общего времени работы специалиста	Всего на программу, час.
Подготовка к исследованию	20	600
Сбор данных	23	690
Работа с исследованиями	47	1410
Оформление документации	10	300
Всего		3000

Расчёт вложений на разработку и отладку ПО

Определим основные расходы и затраты, производимые на всем этапе разработки и отладки ПО.

Основная заработная плата

руб/час,

где Ф_Г - годовой действительный фонд рабочего времени (Ф_Г=2000 час.).

Затраты на материалы

руб/час.

руб/час,

где Ц_М - общие затраты на материалы, руб;

Т - время разработки ПО: Т_О= час.

Т_А= час

Затраты на амортизацию

При сроке эксплуатации 3 года амортизация составляет 10%. С учётом данных, приведенных в таблице 3, затраты на амортизацию составят:

З_АО = З_АА = Ц_О0.1= 12154000.1 =121540 руб / год = 60,77 руб / час,

где 0.1 - годовая норма амортизации оборудования;

Ц_О - общие затраты на оборудование, руб.

Затраты на электроэнергию

Затраты для обоих вариантов реализации одинаковы:

З_ЭЭО = З_ЭЭА = S_кВТ.ч q_j N_j = 1 1 0,5 = 0.5 руб / час,

где S_кВТ.ч - стоимость 1 кВТ.ч электроэнергии, т.к. разработка ПО ведётся в домашних условиях, то стоимость 1 кВТ.ч электроэнергии составит 1 руб.,

q_j - число технических средств - одна ЭВМ;

N_j - потребляемая мощность ЭВМ,кВт.

Прочие производственные расходы

руб/час,

где Н_ПР - процент прочих производственных расходов (60%).

Себестоимость машино-часа работы ЭВМ

С_М-ЧО=С_М-ЧА=З_ОО+З_ЭЭО+З_АО+З_ПРО=180+0.5+60,77+144,8=386,07руб/час.

Затраты на отладку ПО

К_ОО = К_ОА = С_М-ЧО t_О = 386,07167 =64473,69 руб,

где t_О - время отладки (1 месяц = 167 часов).

Стоимость НИОКР по данной теме

К_НИОКРО = С_М-ЧО t_НИОКРО = 386,07500 = 193035 руб.

К_НИОКРА = С_М-ЧА t_НИОКРА = 386,07666 = 257122,62 руб.,

где t_НИОКРО = T_НИОКРО - t_О=667-167=500 час,

t_НИОКРА = T_НИОКРА - t_О=833-167=666 час.

Итоговая величина затрат на этапе разработки

К_ЗО = К_НИОКРО + К_ОО = 193035+64473,69= 257508,69 руб.

К_ЗА = К_НИОКРА + К_ОА = 257122,62+64473,69=321596,31 руб.

Современная величина затрат на разработку

З^Р_ОS = К_ЗО V ^t _i ^t _i = 257508,69 руб.

З^Р_АS = К_ЗА V ^t _i ^t _i = 321596,31 руб.

где ^t_i= 1 - дисконтный множитель (затраты можно считать разовыми).

Результаты расчётов стоимости машино-часа работы ЭВМ представлены в итоговой таблице.

Итоговая таблица стоимости машино-часа работы ЭВМ

Наименование статей затрат	Затраты, руб / час
	основной	альтернативный
Основная заработная плата	180	180
Затраты на материалы	15,1	12,1
Затраты на амортизация	2.03	2.03
Затраты на электроэнергию	0.5	0.5
Прочие производственные расходы	144,8	144,8
Себестоимость машино-часа работы ЭВМ	386,07	386,07

Для расчёта затрат на всём этапе разработки необходимо затраты, полученные за 1 час, умножить на количество часов, необходимых на разработку ПО:

З_{i (Всего по теме)} = З_i * Т

Для основного варианта:

З_{О (Всего по теме)} = З_ОО 667 = 180677 = 120060 руб.

З_{М (Всего по теме)} = З_МО 667= 15,1667 = 10071 руб.

З_{А (Всего по теме)} = З_АО 667= 60,77667 =40533,59руб.

З_{ЭЭ (Всего по теме)} = З_ЭЭО 667= 0.5667 = 333,5 руб.

З_{ПР (Всего по теме)} = З_ПРО 500= 144,8667 = 15150 руб.

С _{М-Ч (Всего по теме)} = С_М-ЧО 667= 386,07667 = 257508,7 руб.

Для альтернативного варианта:

З_{О (Всего по теме)} = З_ОА 833= 180833 = 149940 руб.

З_{М (Всего по теме)} = З_МА 833= 12,1833 = 10079,3 руб.

З_{А (Всего по теме)} = З_АА 833= 60,77833 = 50621,41 руб.

З_{ЭЭ (Всего по теме)} = З_ЭЭА 833= 0.5833 = 416,5 руб.

З_{ПР (Всего по теме)} = З_ПРА 833=144,8833 =120618,4 руб.

С _{М-Ч (Всего по теме)} = С_М-ЧА 833= 386,07833 = 321596,31 руб.

Итоговая таблица затрат на всём этапе разработки

Наименование статей затрат	Затраты, руб / час
	основной	альтернативный
Основная заработная плата	120060	149940
Затраты на материалы	10071	10079,3
Затраты на амортизация	40533,6	50621,4
Затраты на электроэнергию	333,5	416,5
Прочие производственные расходы	96581,6	120618,4
Себестоимость машино-часа работы ЭВМ	257508,7	321596,31

Расчёт вложений по годам эксплуатации

На этапе эксплуатации определяются сопутствующие капитальные вложения пользователя разработанного проекта, которые включают:

- расходы на доставку к месту эксплуатации, установку, наладку разработанного ПО;

- стоимость необходимых дополнительных элементов основных фондов, связанных с использованием данного программного продукта, а также годовые издержки эксплуатации пользователей, состоящие из заработной платы работающего с ПО персонала, затрат на потребляемую энергию, затрат на вспомогательные материалы.

В состав годовых издержек эксплуатации разработанного ПО будут входить: заработная плата специалиста, непосредственно работающего с данным ПО, и стоимость затрат машинного времени.

· основная заработная плата специалиста:

руб/час,

· затраты на материалы:

руб/час.

руб/час,

где Ц_М - общие затраты на материалы руб.

· затраты на амортизацию:

З_АО = З_АА = Ц_О0.1= 12154000.1 =121540руб / год = 60,77 руб / час,