Разработка программной системы моделирования процесса шлифования деталей

Актуальность проблемы моделирования производственных процессов на сегодняшний день очень высока, ведь технологический прогресс не стоит на месте и количество новых технологий и материалов растет. В связи с этим возникает необходимость моделирования их использования в реальном технологическом процессе. Задача создания систем, позволяющих выполнять такого рода моделирование напрямую ложится на плечи программистов. В этом и выражается прямая связь двух глобальных сфер деятельности: машиностроения и программирования. [1]

В качестве подхода к моделированию было выбрано твердотельное моделирование. Выбору послужило несколько причин:

1. Твердотельное моделирование подразумевает создание тел, имеющих все атрибуты реального физического тела;
2. Твердотельные модели способствуют лучшему визуальному восприятию деталей.

Для решения поставленной задачи данный подход оптимален, т.к при твердотельном моделировании идет работа с оболочками, полностью описывающими поверхность моделируемых тел. В нашем случае такими телами являются обрабатываемая поверхность и режущий инструмент.

В ходе работы было разработано программное решение, полностью реализующее описанный в требованиях функционал, и пакет сопроводительной документации к нему.

Для реализации был выявлены следующие функциональные требования:

1. Возможность задать профиль инструмента и выбрать его наименование для отчётности;
2. Возможность настроить параметры детали и модели;
3. Отображение изменения основных параметров эксперимента, в виде динамически изменяющихся графиков;
4. Возможность генерации текстового отчета о проведенном эксперименте с таблицей изменения основных параметров и начальными параметрами эксперимента;
5. Визуализация процесса шлифования в 2D и 3D форматах.

Для решения поставленных задач, на этапе проектирования разработана архитектура проекта, логическая схема базы данных и приняты основные решения в пользу тех или иных алгоритмов для решения основных задач.

В дальнейшем, был проведен анализ существующих средств разработки и выявлен оптимальный язык программирования и оптимальная для этого языка и поставленной задачи IDE. В нашем случае, это оказались язык-С# и среда разработки Microsoft Visual Studio. Для работы с базой данных был выбран язык SQL и СУБД — MySql.

В системе реализована внутренняя база данных, хранящая в себе основные данные, необходимые системе, а именно:

1. Данные о сессиях — в данной таблице хранится информация о сессиях работы с программой с указанием имени оператора и временем начала и конца сессии;
2. Данные об эксперименте — несомненно, основная таблица в системе, в которой хранится все параметры эксперимента, с указание пути сохранения текстового отчета, если он присутствует;
3. Данные о профиле инструмента — таблица, в которой хранится информация о профиле режущего инструмента, используемого в системе. Данные о профиле хранятся в виде массива точек. Пользователь при желании может загрузить профиль уже когда-либо используемого инструмента или сохранить новые точки.

Система представляет собой клиентское приложение, которые автономно работает на каждой рабочей станции и для корректной работы её требуется лишь подключение к БД.

Данную схему работы можно представить на рисунке 2.

Разработанная информационная система состоит из 4 модулей:

1. Модуль «Основное окно» — осуществляет основное взаимодействие с пользователем. С помощью данного модуля происходит обращения к остальным модулям системы. На основании данных, полученных из этого модуля происходит визуализация и математическое моделирование;
2. Модуль «Работа с параметрами инструмента и его профилем» — с помощью данного модуля происходит детальная настройка параметров режущего инструмента и редактирование его профиля;
3. Модуль «Работа с параметрами модели и детали» — данный модель отвечает за работу с параметрами математической модели и обрабатываемой поверхности;
4. Модуль «Работа с графиками» — модуль предназначен для наглядной визуализации изменения основных зависимостей в процессе моделирования.

Касательно пользовательского интерфейса было принято решение использовать максимально простой интерфейс форм. Причиной этому послужило тот факт, что данная система имеет промышленное назначение и ее реализация подразумевается на рабочих станциях, которые, зачастую не обладают достаточной производительностью.

Вид основной формы представлен на рисунке 4.

На заключительном этапе проведено модульное тестирование и тестирование взаимосвязи классов, чтобы исключить необработанные нештатные ситуации. Таким образом, на выходе получили готовый продукт, для которого был разработан пакет руководств для успешного внедрения.

Использование данной информационной системы позволит существенно повысить эффективность работы специалистов по контролю качества и позволит максимально параметризировать технологический процесс глубинного шлифования за счет возможности изменения параметров детали и режущего инструмента.