Details

Данная работа посвящена проектированию и программной реализации архитектуры управления, обеспечивающей высокоточное дозирование компонентов и контроль параметров давления в процессе создания композитных структур. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1. Анализ технологического процесса формовки композитов и формирование технических требований к системе автоматизации. 2. Проектирование аппаратной архитектуры на базе микроконтроллера ATmega2560 и выбор сенсорного оборудования. 3. Разработка управляющего программного обеспечения с использованием принципов неблокирующего кода и архитектуры конечного автомата. 4. Реализация алгоритмов цифровой фильтрации и калибровки измерительных приборов с сохранением данных в энергонезависимую память. 5. Проведение модульного тестирования и верификация логики работы системы в среде симуляции. Работа проведена на базе ООО “СЭЙН”, где собиралась значительная часть фактического материала: технические регламенты процесса вакуумной инфузии, данные о погрешностях ручного взвешивания компонентов и спецификации применяемых на производстве пневматических систем. В результате была проанализирована текущая методология производства, проведены испытания точности тензометрических модулей в различных режимах нагрузки. Разработаны программные модули гравиметрического контроля, подсистема управления вакуумным насосом и интерактивный интерфейс оператора. На основании проведенных исследований на ООО «СЭЙН», было принято решение об использовании разработанной модели для модернизации существующих производственных мощностей с целью снижения влияния человеческого фактора и повышения повторяемости качества изделий. Для достижения данных результатов в работе были использованы среда разработки PlatformIO (VS Code) и Arduino IDE для написания кода на языке C++, облачный сервис Wokwi для симуляции электронных компонентов, инструмент PlantUML для проектирования архитектурных диаграмм, система контроля версий Git и репозиторий GitLab, а также фреймворк Unity для проведения модульного тестирования, встроенного ПО.

This thesis is devoted to the design and software implementation of a control architecture that ensures high–precision dosing of components and monitoring of pressure parameters during the creation of composite structures. Tasks addressed during the research: 1.    Analysis of the composite molding process and formulation of technical requirements for the automation system. 2.    Design of hardware architecture based on the ATmega2560 microcontroller and selection of sensor equipment. 3. Development of control software using the principles of non–blocking code and finite–state machine architecture. 4.    Implementation of digital filtering algorithms and calibration of measuring instruments with data storage in non–volatile memory. 5. Conducting unit testing and verifying the system’s logic in a simulation environment. The work was conducted at «SAIN» LLC, where a significant portion of the factual data was collected: technical specifications for the vacuum infusion process, data on errors in manual weighing of components, and specifications for the pneumatic systems used in production. As a result, the current production methodology was analyzed, and tests were conducted to verify the accuracy of strain gauge modules under various load conditions. Software modules for gravimetric control, a vacuum pump control subsystem, and an interactive operator interface were developed. Based on the research conducted at “SAIN” LLC, a decision was made to use the developed model to modernize existing production facilities with the aim of reducing the human factor and improving the repeatability of product quality. To achieve these results, the study utilized the PlatformIO (VS Code) and the Arduino IDE were used to write code in C++; the Wokwi cloud service was used to simulate electronic components; the PlantUML tool was used to design architectural diagrams; the Git version control system and the GitLab repository were utilized; and the Unity framework was employed to conduct unit testing of the embedded software.