WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 12 |
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики А. А. Шехонин, В. М. Домненко, О. А. Гаврилина Методология проектирования оптических приборов Учебное пособие Санкт-Петербург 2006 УДК 535.317, 681.7 Шехонин, А. А. Методология проектирования оптических приборов: учеб.

пособие / А. А. Шехонин, В. М. Домненко, О. А. Гаврилина – СПб: Изд-во СПбГУ ИТМО, 2006. – 91 с.

Рецензенты: д. т. н., профессор Сокольский М. Н.

д. т. н., профессор Путилин Э. С.

Учебное пособие подготовлено на кафедре прикладной и компьютерной оптики (П и КО) СПбГУ ИТМО и предназначено для подготовки студентов по направлению 200200 «Оптотехника». В пособии излагаются общие принципы проектирования оптических приборов, описываются уровни и ветви проектирования. Описываются проектные процедуры и задачи, а также методы и средства проектирования. Рассматривается современная концепция информационной поддержки жизненного цикла оптического изделия.

Рекомендовано к печати УМК факультета ОИСТ СПбГУ ИТМО (протокол № 6 от 13 июня 2006 года).

Рекомендовано УМО по образованию в области приборостроения и оптотехники в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 200200 – «Оптотехника» (решение № 218 от 8 сентября 2006 года).

© Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, 2006 © Шехонин А. А, Домненко В. М., Гаврилина О. А., 2006 Оглавление Оглавление Введение............................................................................................................ 4 Глава 1. Жизненный цикл оптического изделия.................................... 6 1.1 Этапы жизненного цикла оптического изделия.................................. 6 1.2 Роли в процессе концептуализации и проектирования...................... Глава 2. Организация процесса проектирования................................. 2.1 Виды проектных работ......................................................................... 2.2 Системно-иерархический подход....................................................... Глава 3. Ветви проектирования............................................................... 3.1 Функциональное проектирование....................................................... 3.2 Конструкторское проектирование...................................................... 3.3 Технологическое проектирование...................................................... Глава 4. Проектные процедуры и задачи............................................... 4.1 Проектные процедуры и операции..................................................... 4.2 Проектирование – как обратная задача.............................................. 4.3 Синтез.................................................................................................... 4.4 Анализ.................................................................................................... 4.5 Оптимизация......................................................................................... 4.6 Типовой алгоритм проектирования.................................................... Глава 5. Решение эвристических задач проектирования.................... 5.1 Мозговая атака...................................................................................... 5.2 Синектика.............................................................................................. 5.3 Ликвидация тупиковых ситуаций....................................................... 5.4 Метод морфологических таблиц......................................................... Глава 6. Стандартизация, унификация и агрегатирование............... Глава 7. Средства автоматизации проектирования............................. 7.1 Средства автоматизации функционального проектирования.......... 7.2 Средства автоматизации конструирования........................................ 7.3 Средства автоматизации производственных операций.................... Глава 8. Информационная поддержка проектирования..................... 8.1 Информация в процессе проектирования.......................................... 8.2 Информационная поддержка жизненного цикла изделий............... 8.3 Система информационной поддержки жизненного цикла изделий Заключение....................................................................................................... Литература........................................................................................................ Приложение. Проектирование объектива микроскопа.......................... Введение Любые изделия, в том числе оптические приборы, за время своего существования проходят ряд состояний от идеи создания до утилизации, который называется жизненным циклом изделия.

Проектирование как этап этого цикла, предшествует производству и делает возможным изготовление требуемого количества приборов с заданными характеристиками. Проектирование в переводе с латинского projectus означает “брошенный вперед”, то есть проект – это описание того, чего еще нет, “брошенный вперед”, в будущее. Проектирование обеспечивает получение технической документации, которая полностью и однозначно описывает все сведения, необходимые и достаточные для изготовления приборов.

Техническая документация включает в себя схемы, чертежи, спецификации, технические описания, программы и методики испытаний, технологические карты изготовления и сборки и другие.



Проектирование представляет собой сложный и творческий процесс деятельности специалиста (проектировщика), инвариантный к различным типам и сложности приборов. Проектирование требует от проектировщика кроме специальных, предметных знаний, также знаний методологии, средств и правил выполнения проектных процедур. Современное проектирование оптических приборов осуществляется в программной среде, так называемой системе информационной поддержки жизненного цикла изделий, что делает необходимым освоение обучающимися соответствующего программного обеспечения.

В современных условиях рынка и постоянно меняющегося производства акцент подготовки специалистов в ВУЗе переносится на формирование компетенций, то есть способности и готовности выпускника применять знания, умения и личностные качества в различных ситуациях будущей профессиональной деятельности.

Дисциплина «Методология проектирования оптических приборов» способствует формирования компетенций у выпускников ВУЗа посредством системного изучения различных видов деятельности и задач проектировщика оптических приборов на базе предметных знаний.

Имеется достаточно много учебной и специальной литературы, посвященной теории, принципам действия, устройству и конструкции оптических приборов различного назначения (например, [5, 11]). Эта литература, однако, не затрагивает общих вопросов методологии проектирования оптических приборов и его информационной поддержки.

Устранения этого пробела и является целью настоящего пособия.

Глава 1 посвящена описанию жизненного цикла оптического прибора. В ней определяются участники жизненного цикла и функции, которые они выполняют на различных этапах.

В главе 2 рассматриваются виды проектных работ и порядок их выполнения при проектировании оптических приборов. Особое внимание Введение уделяется свойствам и характеристикам прибора, которые должны быть описаны в техническом задании. Одним из подходов при решении проблем проектирования является системно-иерархический подход. Также описываются виды проектирования: нисходящее, восходящее и смешанное.

Глава 3 посвящена ветвям проектирования: функциональному, конструкторскому и технологическому проектированию. Выделяются их основные уровни и виды объектов проектирования.

В главе 4 описываются проектные процедуры и задачи, их основные характеристики. Особое внимание уделяется задачам синтеза, анализа и оптимизации.

Глава 5 посвящена методам решения эвристических задач проектирования:

мозговая атака, синектика, ликвидация тупиковых ситуаций, метод морфологических таблиц.

В главе 6 рассматриваются методы стандартизации, унификации и агрегатирования приборов, их основные черты и характеристики.

В главе 7 описываются средства автоматизации функционального проектирования (CAE-системы), средства автоматизации конструирования (CAD-системы), а также средства автоматизации технологической подготовки производства (CAM-системы).

В главе 8 описывается информационная поддержка процесса проектирования, а также всего жизненного цикла оптического изделия. Особое внимание уделяется концепции CALS и системе информационной поддержки жизненного цикла, основанного на этой технологии.

Глава 1. Жизненный цикл оптического изделия Глава 1. Жизненный цикл оптического изделия 1.1 Этапы жизненного цикла оптического изделия Процесс создания и существования технических объектов постоянно эволюционирует. От кустарных ремесленников, работавших в одиночку без чертежей и расчетов, техника пришла к коллективному автоматизированному производству, где часть операций выполняет сама техника. На сегодняшний день за время своего существования изделие проходит ряд состояний от идеи до утилизации. Совокупность этапов или последовательность процессов, через которые проходит изделие за время своего существования, называется жизненным циклом изделия. Основные этапы жизненного цикла оптического прибора представлены на рисунке 1.1.

Рис.1.1. Жизненный цикл оптического прибора Жизненный цикл оптического прибора начинается после маркетинговых исследований, которые проводят производители в поиске потребителей своих идей или заказчики в поиске исполнителей своих задач и потребностей.

На первом этапе жизненного цикла, который иногда называют концептуализацией, осуществляется технический анализ и формальное определение потребностей, а также оценивается возможность физической реализации изделия, которое удовлетворит потребности, будет при этом конкурентоспособным и экономически выгодным. Заказчик и исполнитель формализуют свои потребности и идеи в виде документа, который называется техническое задание. Когда техническое задание сформулировано и есть уверенность, что оно будет полностью реализовано, переходят к проектированию.

Проектирование можно разбить на три отдельных ветви, работа в которых часто ведется параллельно: функциональное, конструкторское и технологическое проектирование.

Объектами функционального проектирования являются схемы прибора.

Именно поэтому функциональное проектирование называют иногда схемным.

1.1. Этапы жизненного цикла оптического изделия Схемы делятся по разным признакам. Так, например, в зависимости от физических принципов работы тех или иных устройств различают оптические, электрические, кинематические и другие схемы. Функциональное проектирование является крайне важным этапом, с которого и начинается собственно проектирование. Именно оно определяет оптимальность структуры и характеристик функциональных устройств, блоков, узлов и элементов прибора. Именно оно во многом обеспечивает принципиальную возможность выполнения прибором его главных задач, гарантирует получение требуемых значений функциональных характеристик. Результатом функционального проектирования являются различного рода схемы прибора и его частей.





Проектирование различных схем выполняют инженеры-проектировщики разных специальностей: электрики, электронщики, оптики, механики.

Объектом конструкторского проектирования (или просто конструирования) является пространственная (твердотельная) структура прибора. На этапе конструирования спроектированные схемы предстают в виде реальных деталей и сборочных единиц, расположенных в пространстве и закрепленных вполне определенным образом. Говорят, что схемы при конструкторском проектировании реализуются “в железе”. Результатом конструкторского проектирования являются чертежи (конструкторская документация). Их разрабатывают, инженеры-конструкторы. Термин “конструктор” часто употребляется и в более широком смысле, как синоним проектировщика вообще.

Объектами технологического проектирования являются технологические процессы изготовления деталей прибора. На этом этапе разрабатываются технологические документы: маршрутные карты (описание маршрута обработки деталей), операционные карты (описание выполняемых операций), ведомость оснастки (перечень используемых средств технологического оснащения) и ряд других документов в соответствии с единой системой конструкторской документации (ЕСКД) (ГОСТ 3.1201-85).

Технологическое проектирование выполняют инженеры-технологи различного профиля (оптики, механики, электрики и другие) Параллельно с технологическим проектированием может осуществляться изготовление и испытание опытных образцов отдельных деталей и узлов изделия или даже всего изделия в целом. При этом проводятся измерения ответственных деталей и различные испытания изделия. По их результатам в проектную документацию вносят соответствующие изменения. Это означает возврат на пройденные ранее этапы. Такие же итерационные возвраты могут осуществляться как от технологической к конструкторской ветви, так и от конструкторской к функциональной. Например, это приходится делать в случае, когда разработанную конструкцию очень сложно и дорого (или вообще невозможно) изготовить. В этих случаях говорят, что конструкция оказалась нетехнологичной. Бывает, что разработанная схема конструируется плохо или неудобно, не помещается в заданные габариты и т. п. О таких схемных решениях говорят, что они неконструктивны. Таким образом, между ветвями, Глава 1. Жизненный цикл оптического изделия как и рассмотренными ранее уровнями, прослеживается явно итерационный характер.

Производство оптических изделий обычно сопровождается специфическими процедурами изготовления и контроля оптических деталей или всего изделия в целом. Важным этапом является сборка и юстировка оптических каналов прибора, в процессе которой требуется моделирование работы уже изготовленного прибора и его оптимизация.

Жизненный цикл оптического изделия продолжают реализация (продажа изделий конечным пользователям) и эксплуатация, а завершает утилизация.

В данном пособии основное внимание уделяется этапу проектирования оптического изделия.

1.2 Роли в процессе концептуализации и проектирования Жизненному циклу изделия предшествуют маркетинговые исследования (производители изучают потребности потребителей или заказчики ищут исполнителей своих задач). После встречи заказчик и исполнитель формализуют свои потребности и идеи, то есть составляют техническое задание. Этап, на котором начинает свое существование в виде идей, требований к параметрам и функциональным возможностям называют концептуализацией.

Рис.1.2. Диаграмма вариантов деятельности на этапе концептуализации На этапе концептуализации можно выявить как минимум две роли:

менеджер проекта, который представляет будущего исполнителя, и заказчик (Рис. 1.2). Менеджер проекта должен зафиксировать в информационной системе начало проекта и создать объект производства, который сначала будет сопровождать набор требований, а затем формализованное техническое задание и другие документы (договор, календарный план, дополнительные соглашения и т. п.). На основе календарного плана, разработанного вместе с заказчиком, менеджер проекта должен составить список работ, определив их последовательность, конкретные сроки и исполнителей, финансовые затраты.

1.2. Роли в процессе концептуализации и проектирования При разработке нового изделия одной из первых задач, которую поставит менеджер проекта, будет проектирование изделия. Вместе с ведущим инженером они должны сформулировать и формализовать техническое задание на проектирование (Рис. 1.3).

Рис.1.3. Диаграмма вариантов деятельности на этапе проектирования Основу оптического прибора составляет оптическая система, процесс проектирования которой является творческим и весьма трудоемким.

Необходимо решить такие задачи проектирования, как синтез исходного варианта оптической системы, анализ аберраций, оптимизация, назначение допусков и других. Основные результаты в процессе проектирования фиксируются в виде оптических выпусков и другой проектной документации, которую формируют инженеры. На основе промежуточных результатов ведущий инженер принимает технические решения.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 12 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.