Разработка конструкции фото-видеослайдера

Объектом проектирования является конструкция фото-видеослайдера. Предметом проектирования являются механизмы наклона и поворота камеры.
Целью работы является разработка и моделирование конструкции механизмов наклона и поворота камеры слайдера, описание их устройства и принципа работы, анализ математической модели поворотного механизма в движении, анализ повторяемости заданных позиций механизмов, изготовление и сборка прототипов механизмов, и разработка управляющего программного обеспечения.

Введение …………………………………………………………………………………………………………………….. 14
1. Информационно-аналитический обзор ………………………………………………………………………. 15
1.1. Описание устройства …………………………………………………………………………………………….. 15
1.2. Сравнительный анализ существующих на рынке решений ……………………………………….. 18
1.3. Устройство и принцип работы механизмов фото-видеослайдера……………………………….. 23
1.3.1 Описание работы устройства ………………………………………………………………………… 23
1.3.2 Устройство и принцип работы поворотного механизма ………………………………….. 25
1.3.3 Устройство и принцип работы наклонного механизма ……………………………………. 31
1.4 Описание работы и устройство сервопривода …………………………………………………………… 35
1.4.1. Описание работы сервопривода …………………………………………………………………… 35
1.4.2. Устройство сервопривода ……………………………………………………………………………. 36
1.4.3. Управление сервоприводом …………………………………………………………………………. 37
1.4.4. Подключение сервопривода к контроллеру …………………………………………………… 38
1.4.5. Характеристики сервопривода …………………………………………………………………….. 39
1.5 Описание работы шагового двигателя ……………………………………………………………………… 40
1.5.1. Конструкция и устройство …………………………………………………………………………… 40
1.5.2. Применение шаговых двигателей…………………………………………………………………. 42
1.5.3. Преимущества и недостатки шаговых двигателей …………………………………………. 43
1.5.4. Режимы управления шаговыми двигателями…………………………………………………. 44
1.5.5. Подключение обмоток биполярного шагового двигателя ……………………………….. 48
1.5.6. Характеристики шагового двигателя ……………………………………………………………. 50
2. Объект проектирования и актуальность разработки …………………………………………………… 52
2.1 Цели проводимой работы ……………………………………………………………………………………….. 52
2.2 Обоснование для разработки …………………………………………………………………………………… 52
2.3 Основное содержание работы………………………………………………………………………………….. 52
3. Расчеты и программирование работы механизмов ……………………………………………………… 53
3.1 Анализ динамики движения поворотного механизма ………………………………………………… 53
3.1.1. Расчетная схема устройства …………………………………………………………………………. 53
3.1.2. Анализ параметров ……………………………………………………………………………………… 53
3.1.3. Составление уравнения ……………………………………………………………………………….. 54
3.1.4. Рассмотрение построенной модели ………………………………………………………………. 55
3.2 Профилирование и изготовление зубчатого шкива для поворотного механизма ………….. 59
3.3 Расчет передаточного отношения ременной передачи поворотного механизма ……………. 62
3.4 Определение точности и повторяемости позиционирования осей наклонного и
поворотного механизмов ……………………………………………………………………………………………… 63
3.5 Программирование механизмов наклона и поворота камеры ……………………………………… 66
3.5.1. Контроллер для управления механизмами …………………………………………………….. 66
3.5.2. Описание среды разработки Arduino IDE ……………………………………………………… 69
3.5.3. Программирование шагового двигателя ……………………………………………………….. 70
3.5.4. Программирование сервопривода ………………………………………………………………… 72
3.6 Беспроводное управление механизмами наклона и поворота камеры ………………………….. 73
3.7 Описание режимов работы механизмов наклона и поворота камеры ………………………….. 75
4. Результаты проектирования ……………………………………………………………………………………… 79
5. Финансовыей менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ……………………. 82
5.1 Введение ……………………………………………………………………………………………………………….. 82
5.2 Анализ рынка ………………………………………………………………………………………………………… 83
5.3 Целевая аудитория …………………………………………………………………………………………………. 84
5.4 Конкурентный анализ …………………………………………………………………………………………….. 84
5.5 Технология QuaD …………………………………………………………………………………………………… 86
5.6 SWOT-анализ ………………………………………………………………………………………………………… 89
5.7 Планирование работы …………………………………………………………………………………………….. 92
5.8 Определение ресурсоэффективности проекта …………………………………………………………. 100
5.9 Выводы по разделу……………………………………………………………………………………………….. 102
6. Социальная ответственность …………………………………………………………………………………… 105
6.1 Введение ……………………………………………………………………………………………………………… 105
6.2 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности …………………………… 106
6.2.1. Организационные мероприятия по компоновке рабочего места ……………………. 106
6.3 Производственная безопасность…………………………………………………………………………….. 108
6.3.1. Анализ опасных и вредных производственных факторов …………………………….. 108
6.3.2. Отклонение показателей микроклимата……………………………………………………… 109
6.3.3. Повышенный уровень шума ……………………………………………………………………… 110
6.3.4. Малая освещенность ………………………………………………………………………………… 112
6.3.5. Риск травмирования о движущиеся части слайдера …………………………………….. 113
6.3.6. Возможность получения термического ожога …………………………………………….. 113
6.3.7. Возможность получения удара электрическим током ………………………………….. 114
6.4 Экологическая безопасность …………………………………………………………………………………. 115
6.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………………………………………….. 116
6.6 Выводы по разделу……………………………………………………………………………………………….. 118
Заключение ……………………………………………………………………………………………………………….. 119
Список используемых истоников ………………………………………………………………………………… 120
Приложение А. Аннотация на алглийском языке ………………………………………………………….. 124
Приложение Б. Блок-схема алгоритма устройства ………………………………………………………… 143
Приложение В. Исходный код управляющей программы ……………………………………………… 145
Приложение Г. Распределение задач между участниками проекта …………………………………. 153

В результате выполнения магистерской диссертации был проведен
аналитический обзор и анализ представленных на рынке аналогов,
смоделирована конструкция механизма наклона и механизма поворота камеры
фото-видеослайдера, описано их устройство и принцип работы. Произведены
расчеты параметров проектируемых механизмов, рассмотрены режимы работы
и способы управления движением механизмов.
В ходе выполнения работы на основе построенной принципиальной
схемы был проведен анализ движения поворотного механизма. В результате
анализа были выявлены влияния компонентов друг на друга и выделены
наиболее существенные. Составлена расчетная схема и проведены
эксперименты, результатами которых являются графики, исходя их которых
были подобраны материалы исполнения деталей механизма, определены
параметры модели, коэффициенты упругости и трения между соединениями
компонентов.
В результате проведенного анализа и расчетов были изготовлены
прототипы разработанных механизмов устройства, реализовано программное
обеспечение, отвечающее за работу предусмотренных режимов и выполнена
отладка программного кода на физических прототипах.
В результате проведенной работы на тему «Финансовый менеджмент,
ресурсоэффективность и ресурсосбережение», установлено, что разработка
устройства «Фото-видеослайдер» экономична, энергоэффективна,
характеризуется низкой себестоимостью, высокой производительностью труда,
в связи с чем, считаю, данный научно-исследовательский проект
конкурентоспособным. Задачи, поставленные в данном разделе выпускной
квалификационной работы, решены в полном объеме.
В разделе «производственная безопасность» были изучены и
предусмотрены меры по соблюдению различных показателей, оказывающих
влияние на принимающих участие в разработке и проектировании.