Технологическая реализация системы подготовки обработки детали станка с числовым программным управлением

Бета-тестирование –  в некоторых случаях выполняется  распространение версии с ограничениями (по функциональности или времени  работы) для некоторой группы лиц, с тем чтобы убедиться, что  продукт содержит достаточно мало ошибок. Иногда бета-тестирование выполняется для того, чтобы получить обратную связь о продукте от его будущих пользователей.

Часто для свободного (открытого) программного обеспечения  стадия альфа-тестирования характеризует  функциональное наполнение кода, а  бета-тестирования – стадию исправления ошибок. При этом, как правило, на каждом этапе разработки промежуточные результаты работы доступны конечным пользователям.

На первых двух этапах используются, прежде всего, методы структурного тестирования, так как на последующих  этапах тестирования эти методы использовать сложнее из-за больших размеров проверяемого программного обеспечения. Последующие этапы тестирования ориентированы на обнаружение ошибок различного типа, которые не обязательно связаны с логикой программы. Известны два подхода к тестированию модулей: монолитное и пошаговое тестирование.

Существующие на сегодняшний  день методы тестирования программного обеспечения не позволяют однозначно и полностью выявить все дефекты  и установить корректность функционирования анализируемой программы, поэтому все существующие методы тестирования действуют в рамках формального процесса проверки исследуемого или разрабатываемого программного обеспечения. Такой процесс формальной проверки или верификации может доказать, что дефекты отсутствуют с точки зрения используемого метода.

Это означает, что нет  никакой возможности точно установить или гарантировать отсутствие дефектов в программном продукте с учётом человеческого фактора, присутствующего  на всех этапах жизненного цикла программного обеспечения.

Существует множество  подходов к решению задачи тестирования и верификации ПО, но эффективное  тестирование сложных программных  продуктов – это процесс, в  высшей степени, творческий, не сводящийся к следованию строгим и чётким процедурам или созданию таковых.

С точки зрения ISO9126, качество (программных средств) можно определить как совокупную характеристику исследуемого программного обеспечения с учётом следующих составляющих:

-  надёжность;

-  сопровождаемость;

-  практичность;

-  эффективность;

-  мобильность;

-  функциональность.

В терминологии профессионалов тестирования, фразы тестирование "белого ящика" и тестирование "чёрного  ящика" относятся к тому, имеет  ли разработчик тестов доступ к исходному  коду тестируемого программного обеспечения, или же тестирование выполняется через пользовательский интерфейс либо прикладной программный интерфейс, предоставленный тестируемым модулем.

При тестировании белого ящика, разработчик теста имеет  доступ к исходному коду программ и может писать код, который связан с библиотеками тестируемого ПО. Это типично для юнит-тестирования, при котором тестируются только отдельные части системы. Оно обеспечивает то, что компоненты конструкции работоспособны и устойчивы, до определённой степени. При тестировании белого ящика используются метрики покрытия кода.

При тестировании чёрного  ящика, специалист по тестированию имеет  доступ к ПО только через те же интерфейсы, что и заказчик или пользователь, либо через внешние интерфейсы, позволяющие  другому компьютеру либо другому процессу подключиться к системе для тестирования. Например, тестирующий модуль может виртуально нажимать клавиши или кнопки мыши в тестируемой программе с помощью механизма взаимодействия процессов, с уверенностью в том, все ли идёт правильно, что эти события вызывают тот же отклик, что и реальные нажатия клавиш и кнопок мыши. Как правило, тестирование чёрного ящика ведётся с использованием спецификаций или иных документов, описывающих требования к системе. Как правило, в данном виде тестирования критерий покрытия складывается из покрытия структуры входных данных, покрытия требований и покрытия модели (в тестировании на основе моделей).

При тестировании серого ящика разработчик теста имеет  доступ к исходному коду, но при  непосредственном выполнении тестов доступ к коду, как правило, не требуется.

Покрытие кода, по своей  сути, является тестированием методом  белого ящика. Тестируемое ПО собирается со специальными настройками или  библиотеками и запускается в  особом окружении, в результате чего для каждой используемой (выполняемой) функции программы определяется местонахождение этой функции в исходном коде. Этот процесс позволяет разработчикам и специалистам по обеспечению качества определить части системы, которые, при нормальной работе, используются очень редко или никогда не используются (такие как код обработки ошибок и т.п.). Это позволяет сориентировать специалистам по тестированию на тестирование наиболее важных режимов.

Специалисты по тестированию могут использовать результаты теста  покрытия кода для разработки тестов или тестовых данных, которые расширят покрытие кода на важные функции.

Как правило, инструменты  и библиотеки, используемые для получения  покрытия кода, требуют значительных затрат производительности и памяти, недопустимых при нормальном функционировании ПО, поэтому они могут использоваться только в лабораторных условиях.

 

 

 

3.4 Инструкция пользователя

При использовании программного модуля пользователь должен обладать полным комплектом конструкторской  и технологической документации. Работа начинается с моделирования заготовки, модуль для которого показан на рисунке 13.

Рисунок 13 - Модуль моделирования  заготовки

Форма и положение  заготовки относительно патрона имеют первостепенное значение для проведения корректной обработки шлифованием, исключения брака и аварийных ситуаций. Предложенная схема введения размеров заготовки обеспечивает создание тела вращения различной конфигурации, образующими формы которого могут быть наборы прямых линий и сопряженных с ними окружностей. Ступенью в данной схеме является отдельно взятый отрезок прямой с началом в точке, обозначенной числом равным номеру ступени. Эти числа расположены вместе с вертикальными указателями на нижней части профиля заготовки. Все изменения параметров патрона и заготовки отображаются на верхнем графическом поле. Изменение значения параметра производится непосредственно в соответствующей ячейке таблицы или с помощью вспомогательных параметров "Шаг" и "Значение". В верхней части заготовки проставлены указатели с расстояниями между соседними ступенями и значениями углов указанной ступени к оси заготовки. В нижнем правом углу, в блоке "Измерения" находятся значения осевых, радиальных перепадов и расстояний между двумя произвольными точками контура заготовки. Кнопка "Прикрепить" имеет три режима: "Нет", "Справа" и "Слева". Это означает, что при изменении параметров контур справа или слева от рассматриваемой ступени может меняться по-разному. Добавление и удаление ступеней желательно не делать на первой и последней ступенях, иначе может произойти разрушение топологии контура заготовки. В случае любой непонятной ситуации можно применить откат вперед или назад (до 20 шагов) кнопками "Undo" и "Redo". Для заготовок с отверстиями под СОЖ предусмотрена упрощенная схема отображения отверстий в графическом поле. После ввода всех необходимых параметров и нажатия кнопки "ОК", генерируется программа для создания 3-d моделей патрона и заготовки. Следующим этапом является создание наладки инструмента (рисунок 14).

Рисунок 14 - Модуль моделирования  наладки инструмента

 

Эта часть программного модуля использует данные, полученные после замеров кругов на станке. Количество кругов, их форма и расположение на оправке определяются шлифовщиком и технологом, исходя из их знаний и опыта. Шлифовщику необходимо замерить на каждом круге все соответствующие размеры и записать их в бланк замеров [4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12]. Все замеры шлифовщик должен производить вручную, связано это с индивидуальными особенностями каждого круга, которые невозможно учесть на предварительном этапе. После ввода всех необходимых параметров и нажатия кнопки "ОК", генерируется программа для создания 3D моделей кругов и оправки. Дальше наступает самая главная часть процесса разработки – создание траекторий перемещений рабочих органов станка (рисунок 15).

Рисунок 15 - Модуль моделирования  траектории обработки

Операция – это  совокупность движений одной или  нескольких осей станка при обработке  одним кругом поверхностей одного типа. Например, для обычного сверла необходимо 4 операции: обработка винтовой канавки, формирование ленточки, заточка задней поверхности и подточка передней поверхности. При этом деление по числу зубьев, подвод и отвод круга, распределение припуска и выхаживание могут происходить внутри одной операции. Кроме того, операция может содержать и дополнительные циклические движения осей для реализации, например, ступенчатой обработки затылка у сверла.

Любая линия образуется движением точки. На шлифовальном круге  выбирается активная точка и по ней фиксируется траектория движения всего круга. Ориентация круга такова, что окружность, образованная активной точкой, касается траектории, а ось круга и касательная к траектории в активной точке расположены под углом. Такое положение круга позволяет ему двигаться вдоль траектории, а угол отвода должен обеспечить отсутствие задевания обработанной поверхности задней, по отношению к направлению движения, частью круга.

Как правило, к обработанной поверхности обращена часть профиля  круга с активной точкой. Но иногда требуется обработать поверхность полным профилем или с присутствием задевания задней частью круга. В этом случае нужно значительно уменьшать скорость подачи круга в зоне резания.

Для обработки винтовых поверхностей (цилиндрических или конических) с постоянным шагом необходимо дополнительное вращение вокруг оси заготовки при рабочем ходе.

В ручном режиме заполнения предлагается сформировать достаточно большие группы операций (до 20 операций) для обработки, например, нестандартных  видов осевого инструмента. Затем это может быть прототипом для дальнейшего использования. Каждая выбранная операция может быть представлена в анимированном виде в пакете 3D моделирования.

Последний этап работы с  программным модулем – настройка  технологических циклов (рисунок 16).

 

Рисунок 16 - Модуль настройки  операций

Внутри каждой операции существуют два типа движения шлифовального  круга: со снятием материала и  без снятия материала с заготовки (главное и вспомогательное). Как правило, все движения имеют циклический характер. Данный модуль предлагает пооперационное управление технологическими циклами.

Переключение, добавление или удаление операций производится в блоке "наименование". Здесь же можно изменить и наименование операции.

"Положение зубьев" – для угловой разбивки положения  зубьев и назначение обработки  на каждый зуб.

"Дополнит. смещения" – зависят от расположения  обрабатываемой поверхности и  предназначены для смещения по одной из осей траектории движения шлифовального круга.

"Припуски" назначаются  на сторону и максимум на 3 прохода  вместе с подачей. Величина  последнего припуска равна нулю. Если подача равна нулю, то  припуск не учитывается. Величина  припуска определяет расстояние, на которое отодвинут круг вдоль назначенной оси от окончательного расчетного положения.

"Отвод круга"  используется для возврата круга  в исходное положение относительно  детали после обработки. Величина  отвода и подача назначаются  применительно к одной или нескольким (до 3-х) осям одновременно.

"Циклическая обработка"  – комплексное перемещение шлифовального  круга для обработки поверхностей  методом обкатывания. Круг проходит  через три положения: старт,  экстремум и финиш. Экстремумом  может быть любое промежуточное значение выбранной оси. Количество циклов (до 20) равномерно распределяется на все значения от старта до финиша. В результате получается ступенчатая поверхность с регулируемой шероховатостью. Подача на каждую ось задается отдельно.

"Выхаживание" – стандартное циклическое движение шлифовального круга для получения более качественной по шероховатости обработанной поверхности. Ось для выхаживания может быть выбрана только одна.

После заполнения всех таблиц и формирования готового осевого  инструмента в пакете 3D моделирования можно создать управляющую программу для станка.

 
4. Расчет экономической  эффективности

4.1 Расчет затрат  на разработку системы

В таблице 4.1 представлены сведения о численности работающих, принимавших участие в разработке программного изделия.

Таблица 4.1 - Ведомость  фонда оплаты труда

Категория работающих	Количество, чел.	Должностной оклад, руб.	Фонд заработной платы, руб.
Программист	1	10500	39690
Конструктор	1	13200	49896