Реферат: Функционально-физический анализ фотоаппарата «Зенит»

Российская Экономическая Академия им. Г. В. Плеханова

Расчетно-аналитическая работа по курсу методы поиска и

принятия инновационно технических решений.

 

 

 

 

КАФЕДРА МЕХАНИКИ

Функционально-физический анализ фотоаппарата  «Зенит»

Выполнил студент  гр.№723

Фролов Александр Александрович

факультет ИЭИ.

Научный руководитель

Колоколов В. А.

Москва 2001

Функционально-физический анализ фотоаппарата

Описание функции предназначения.

                                            F = {D,G,H }

     D  — экспонирование ;

     G  — светочувствительный материал ;

     H  — сопределенными условиями .

Описание физической операции.

                                            Q = {A, E, C}

     А  -  свет ;

     С  -  экспонированныйсветочувствительный материал ;

     Е  -  сбор инакопление.   

 

     3.Разбиваемфотоаппарат на функциональные элементы.

     Е1 – объектив;

     Е2 – затвор;

     Е3 – диафрагма;

     Е4 – лентоперематывающиймеханизм;

     Е5 – корпус;

     Е6 – системафокусировки;

     Е7 – система управления;

     Е8 – экспозиционноеустройство.

       />     

4.Выделяем объектыокружающей среды.

 

V1 – светочувствительный материал (фотопленка);

V2 – свет;

V3 – объект окружающей среды;

V4 – человек.

5.Описываем функциивыделенных элементов.

П/н

Наименование

ФЭ.

Обозначение

      ФЭ.

Обозначение

 функции

Описание функции 1 Объектив Е1 F1 Создает оптическое

изображение объекта на фотопленке.

2 Затвор Е2 F2 Обеспечивает необхо-

димое время экспони-

рования.

3 Диафрагма Е3 F3 Регулирует количество света. 4 Лентоперема-тывающий

механизм

Е4 F4 Перематывает фото-

пленку на нужную

позицию.

5  Корпус Е5 F5 Защищает и объединяет

все элементы фотоап-парата.

6 Система фокусировки Е6 F6 Фокусирует свет на фотопленку. 7 Система управления Е7 F7 Управляет затвором и

диафрагмой.

8 Экспозицион-ное устройство Е8 F8 Регулирует время проникновения света.

6.Строим конструктивнуюфункциональную структуру, которая описывает функциональную взаимосвязь междуэлементами.

 

/>

7.Выделяем основные ивспомогательные потоки.

/>Свет  

Механическая энергия   /> 

Информация        />

      

/>

8.Проводим описаниефизических операций выделенных элементов.

Физическаяоперация – это общее описание функционирования каждого элемента.

                                    Q = {A, E, C }

№

Наименование

ФЭ и О.о.с.

А С Е

Физический

закон или

эффект

  №

источ

 ника

  №

прием

 ника

1 Фотопленка V1 свет кадр

сбор и

накопле

ние

потемнение 6 2 Свет V2 /> /> 3 Объект V3 свет свет

излуче-

ние

отражение 2 5 4 Человек V4

инфор

мация

мех.

энерг.

12 11 5 Объектив Е1 свет свет

проводи

мость

преломление 3 7 6 Затвор Е2

мех.эн.

свет.

свет

проводи

мость

7 1 7 Диафрагма Е3 свет свет

проводи

мость

5 6 8

Лентоперемат.

механизм Е4

мех.эн. мех.эн. воздействие 4 1 9 Корпус Е5 мех.эн. мех.эн.

проведе

ние.

объединение 4 10 Система фоку-сировки  Е6

мех.эн.

свет

мех.эн. сбор. фокусирует свет

4

5

5 11

Система управ

ления    Е7

мех.эн. мех.эн. вохдействие 4 6,7 12

Экспозицион.

устройство Е8

свет

инфор

мация

преобра

зование

5 4

9.Строим потоковуюфункциональную структуру, которая описывает физическую взаимосвязь.

 

10.Проводим описаниефизического принципа действия.

 

Описание физическогопринципа действия производится на основе ПФС и поэтому ПФС и физический принципдействия могут быть совмещены.

/>

                                   Принцип историзма.

Принциписторизма в ФФА – это история возникновения потребности и различные способыреализации этой потребности раньше, сегодня, а также возможны способыреализации потребности в будущем.

            Использованиепринципа историзма сводится к иерархической матрице удовлетворения потребности.

 

      Иерархическаяматрица удовлетворения потребности.

Потребность: получение изображения объекта окружающей среды.

Эту потребность определяютследующие физические операции:

-     Рисование.

-     Фотографирование.

Технические решения:

-     уголь, карандаш, ручка, краски

-     камера обскура, механическийфотоаппарат, электронный фотоаппарат, фотоаппарат с автоматической настройкой,

цифровойфотоаппарат.

Иерархическая матрицаудовлетворения потребности.

/>

                Наличие закономерностейразвития.              Закономерность стадийногоразвития

В процессе развития человекпередает свои функции техническому объекту.

      Основные функциичеловека:

-     Технологическая (Т)

-     Энергетическая (Э)

-     Управленческая (У)

-     Планирующая (П)

1 2 3 4 Человек ТЭУП ЭУП УП П - Фотоаппарат - Т ТЭ ТЭУ ТЭУП

            Я считаю, чтофотоаппарат «Зенит» находится на 1 стадии развития, потому что человекуправляет фотоаппаратом, воздействует на него (механическая энергия) ипланирует его действия.

Аппроксимация значенийразрешающей способности              

                                  объективов.

Годы

Разрешающая

способность

1749 10 1862 18 1870 20 1880 22 1891 30 1895 45 1900 58 1906 70 1912 85 1918 96 1933 104 1940 110 1969 117 1982 119 1995 120

 

Графический вид:

/>

                               Метод ранжирования.

Недостатки фотоаппарата:

1.Громоздкий

2.Нет автоматической системыперемотки

3.Нет автоматическойнастройки

4.Нет встроенной вспышки

5.Тяжелый.

- 1 2 3 4 5 Кол. повт. Ранг 1 - 2 3 4 5 5 2 2 - 3 2 2 3 2 3 3 3 - 3 3 4 1 4 4 2 3 - 4 2 3 5 5 2 3 4 - 1 4

Как видно из таблицы 1 рангполучил 3 недостаток – нет

автоматическойнастройки.           

                                       Метод гирлянд ассоциаций.

        Алгоритм

1.Формулировка проблемной ситуа-

ции. Установление объекта исследования (наименование).Опре-

деление синонимов объекта.

Пример

Проблема – необходимо усовершен

ствовать фотоаппарат.

Объект – фотоаппарат.

Синонимы – фотокамера, камера.

2.Произвольный выбор случайных объектов. Получение гирлянды случайных объектов. Случайные объекты – игрушка, часы, сумка, подставка. 3.Составление комбинаций из элементов гирлянды синонимов и гирлянды случайных объектов. Фотоаппарат с часовым механизмом, сумка для камеры, фотоаппарат с подставкой, игрушечный фотоаппарат.

4.Составление перечня признаков              

случайных объектов.

                                                                                 

Часы: механические, квадратные, электронные, пластмассовые, ручные, настенные, деревянные, золотые, круглые.

Подставка: металлическая, деревян

ная, высокая, пластмассовая.

Игрушка: мягкая, резиновая, деревянная, пластиковая, цветная.

Сумка: кожаная, матерчатая, объемная, маленькая, дамская.

5.Генерирование идеи путем поочередного присоединения к объекту и его синонимам признаков случайных объектов. Механический фотоаппарат, квадратная камера, электронный фотоаппарат, пластиковый фотоаппарат, маленькая фотокамера, цветной фотоаппарат, дамский фотоаппарат, кожаная камера. 6.Из признаков случайных объектов генерируются гирлянды ассоциации.

Электроника-техника-компьютер-программа. Механика-шестеренка-механизм-машина-авария-дорога.

Пластик-окно-погода- дождь-вода.

Рисунок-портрет-стена-бетон-дом.

 

Кожа-стиль-куртка-фигура-модель-диета-вес.

Квадрат-кубик-игра-дети-огород-жара-солнце-батарея.

7.Генерирование новых идей. К элементам гирлянды синонимов постепенно нужно присоединить элементы гирлянд ассоциаций.

Электронный фотоаппарат, фотоаппарат с программным

управлением, фотоаппарат для подводной съемки, игрушечный фотоаппарат, стильный фотоаппарат, легкий фотоаппарат, фотоаппарат с солнечными батареями, кожаный фотоаппарат.

8.Оценка и выбор рациональных вариантов идей. Идеи разбивают на 3 группы:

 1 – рациональные идеи;

 2 – идеи сомнительной полезности;

 3 – нерациональные идеи.

Рациональные идеи: электронный фотоаппарат, пластиковый фотоаппарат, фотоаппарат с программным управлением,

фотоаппарат для подводной съемки

Идеи сомнительной полезности:

игрушечный фотоаппарат, стильный  фотоаппарат.

Нерациональные идеи: фотоаппарат с солнечными батареями, кожаный фотоаппарат.

                 Матричный метод принятия решений.

       Х – альтернативные решения;

       К – критерии;

       В – вес критерия    /> Вj = 1

       А – оценки   1<Aij<10

Критерии Масса Дизайн

Удобство

управлен.

/>АijBj

                  Вес критер.

Альтернат.

0,3 0,2 0,5 Пластиковый фотоаппарат

           2,7

9

              1,4

7

               3

6

7,1 Фотоаппарат с программным управлением

           2,4

8

              1,4

7

              4,5

9

8,3 Стильный фотоаппарат

           2,4

8

              1,8

9

              3,5

7

7,7 Электронный фотоаппарат

           2,4

8

              1,4

7

              4

8

7,8

  Как видно из таблицы,максимальное значение />АijBj  = 8,3

  следовательно, фотоаппаратс программным управлением можно считать                           

  самым лучшим.

                        Морфологическийметод.

1.Стадия анализа.

Разбиваем объект наморфологические признаки.

Объект – фотоаппарат.

Фотоаппарат состоит из:

-     корпуса;

-     объектива;

-     затвора;

-     диафрагмы;

     -   системы управления.

2.Рассматриваем различныеварианты реализации морфологических признаков.

Корпус (материал):пластмасса, металл.

Объектив: пластик, съемный,несъемный.

Затвор: в виде шторок,секционный.

Диафрагма: пластик.

Система управления:автоматическая, неавтоматическая.

                                              Матрица

1 2 3 1.Корпус Пластмасса Металл 2.Объектив Пластик Съемный Несъемный 3.Затвор В виде шторок Секционный 4.Диафрагма Пластик 5.Сист.управлен. Автоматическая Неавтоматическая

3.Стадиясинтеза.

Здесь мы комбинируем решенияиз различных вариантов реализации.

Рассматриваем все возможныекомбинации.

Техническое решение 1 (ТР 1): Фотоаппарат с пластмассовымкорпусом,

пластиковым объективом,затвором в виде шторок, пластиковой диафрагмой, и с неавтоматической системойуправления.

ТР 2: Фотоаппарат с металлическимкорпусом, съемным объективом, секционным затвором, пластиковой диафрагмой, иавтоматической системой управления.

ТР 3: Фотоаппарат с пластиковым корпусом,несъемным объективом, секционным затвором, пластиковой диафрагмой, иавтоматической системой управления.

                     Методрасстановки приоритетов.

Альтернативныерешения:

Х1 –Фотоаппарат с программным управлением;

Х2 _Пластиковый облегченный фотоаппарат;

Х3 –Электронный фотоаппарат.

Критерии:

К1 –удобство управления;

К2 –Масса;

К3 –Дизайн.

1.Длякаждого критерия поочередно проводим сравнение альтернативных решений.

К1         X1 > X2                                 K2           X1 < X2

             X1 > X3                                                 X1 = X3         

             X2 > X3                                                 X2 > X3

K3         X1 < X2

              X1 < X3                  

             X2 = X3

2.Строим квадратичную матрицу.

    Альт

Альт

Х1 Х2 Х3

/>по

строке

Рi1 Рi1 Х1 1 1,5 1,5 4 11,5 0,46 Х2 0,5 1 0,5 2 5,5 0,22 Х3 0,5 1,5 1 3 8 0,32

/>

25 1

Р11= 1*4+1,5*2+1.5*3 = 11,5

Р21= 0,5*4+1*2+0,5*3 = 5,5

Р31= 0,5*4+1,5*2+1*3 = 8

    Альт

Альт

Х1 Х2 Х3

/> по

строке

Рi2 Рi2 Х1 1 0,5 1 2,5 7 0,274 Х2 1,5 1 1,5 4 11,5 0,452 Х3 1 0,5 1 2,5 7 0,274

/>

25,5 1

Р12= 1*2,5+0,5*4+1*2,5 = 7

Р22= 1,5*2,.5+1*4+1,5*2,5 =11,5

Р32= 1*2,5+0,5*4+1*2,5 = 7

    Альт

Альт

Х1 Х2 Х3

/> по

строке

Рi3 Рi3 Х1 1 0,5 0,5 2 5,5 0,216 Х2 1,5 1 1 3,5 10 0,392 Х3 1,5 1 1 3,5 10 0,392

/>

25,5 1

Р13= 1*2+0,5*3,5+0,5*3,5 =5,5

Р23= 1,5*2+1*3,5+1*3,5 = 10

Р33= 1,5*2+1*3,5+1*3,5 = 10

3.Определяем значимостькритериев.

К1 > K2

K1 > K3

K2 > K3

    Крит

Крит

К1 К2 К3

/>по

строке

Bj Bj К1 1 1,5 1,5 4 11,5 0,46 К2 0,5 1 1,5 3 8 0,32 К3 0,5 0,5 1 2 5,5 0,22

/>

25 1

В1 = 1*4+1,5*3+1,5*2 = 11,5

В2 = 0,5*4+1*3+1,5*2 = 8

В3 = 0,5*4+0,5*3+1*2 = 5,5

4.  Для каждогоальтернативного решения вычисляем комплексный

приоритет.

                                       Рi комп  =  />  Рij* Bj

P1 комп  = 0,46*0,46+0,274*0,32+0,216*0,22 = 0,3468

P2 комп  = 0,22*0,46+0,452*0,32+0,392*0,22 = 0,33208

P3 комп  = 0,32*0,46+0,274*0,32+0,392*0,22 = 0,32112

5. Проводим сравнениекомплексных приоритетов.

Максимальное значение =0,3468 имеет P1 комп. Следовательно альтернативное решение Х1 –Фотоаппарат с программнымуправлением – это самое лучшее решение.