РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНО-АППАРАТНОГО КОМПЛЕКСА ДИАГНОСТИКИ ФЛЕКСОПЕЧАТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

DEVELOPMENT OF A HARDWARE-SOFTWARE COMPLEX FOR DIAGNOSTICS OF FLEXOGRAPHIC PRINTING EQUIPMENT

Polutsygan Daniil Vladimirovich

Student, Department of Information Technologies, Institute of Oil Refining and Petrochemistry branch of the Ufa State Petroleum Technological University in Salavat,

Russia, Salavat

Sergeev Sergey Sergeevich

Scientific supervisor, assistant, Department of Information Technologies, Institute of Oil Refining and Petrochemistry branch of the Ufa State Petroleum Technological University in Salavat,

Russia, Salavat

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается разработка программно-аппаратного комплекса диагностики флексопечатного оборудования. Комплекс включает измерительный модуль на базе ESP32, акселерометр ADXL335, аналого-цифровой преобразователь ADS1115, облачную базу Firebase и веб-интерфейс. Описаны основные методы обработки вибрационного сигнала: расчёт RMS, спектральный анализ и определение диагностических признаков.

ABSTRACT

The article considers the development of a hardware-software complex for diagnostics of flexographic printing equipment. The complex includes an ESP32-based measuring module, an ADXL335 accelerometer, an ADS1115 analog-to-digital converter, Firebase cloud database and a web interface. The main methods of vibration signal processing are described: RMS calculation, spectral analysis and determination of diagnostic features.

Ключевые слова: флексопечатное оборудование, вибрационный сигнал, программно-аппаратный комплекс, ESP32, Firebase, RMS, FFT, дисбаланс, дефект подшипника, диагностика.

Keywords: flexographic printing equipment; vibration signal; hardware-software complex; ESP32; Firebase; RMS; FFT; imbalance; bearing defect, diagnostics.

Флексографическая печать применяется при производстве упаковочных материалов, этикеток, плёночной и бумажной продукции. Увеличение выпуска упаковки повышает загрузку печатных линий и требования к надёжности оборудования [1]. Поэтому особое значение имеет своевременное выявление неисправностей, так как простои приводят к нарушению графика выпуска продукции и увеличению брака.

Флексопечатное оборудование содержит вращающиеся элементы: печатные цилиндры, анилоксовые валы, транспортные ролики и подшипниковые опоры. При ухудшении состояния этих узлов изменяется вибрационный сигнал, что позволяет применять вибрационный контроль для оценки технического состояния оборудования [2, 3].

В данной статье рассмотрим разработку программно-аппаратного комплекса, предназначенного для автоматизированного сбора и обработки вибрационных данных флексопечатного оборудования, а также обсудим его основные функциональные возможности и преимущества. Актуальность выбранной темы связана с необходимостью оперативного контроля вращающихся узлов при высокой загрузке печатных линий: периодическая проверка требует времени и не всегда позволяет своевременно выявить рост вибрации, что может привести к простоям оборудования и браку продукции. В прототипе рассматриваются состояния: норма, дисбаланс и дефект подшипника.

Аппаратная часть комплекса включает микроконтроллер ESP32, акселерометр ADXL335 и аналого-цифровой преобразователь ADS1115. ESP32 выбран как управляющий модуль, поскольку имеет встроенную поддержку Wi-Fi и достаточную производительность для первичной обработки данных [4]. ADXL335 регистрирует виброускорение по трём осям, а ADS1115 выполняет оцифровку аналогового сигнала. Рабочий диапазон спектрального анализа прототипа ограничен частотами до 400 Гц.

Архитектура комплекса построена по трёхуровневому принципу. Первый уровень выполняет сбор и обработку данных, второй отвечает за облачное хранение, третий обеспечивает представление информации пользователю. Общая структура приведена на рисунке 1.

Рисунок 1. Структура программно-аппаратного комплекса

При обработке вибрационного сигнала удаляется постоянная составляющая, после чего рассчитывается RMS, характеризующее общий уровень вибрации. Для выделения частотных составляющих используется быстрое преобразование Фурье. Спектральный анализ позволяет определить пиковую частоту и амплитуду вибрации [3]. В прототипе дисбаланс определяется по превышению порога RMS, а пик в диапазоне частоты вращения используется как подтверждающий признак.

Для диагностики подшипников предусмотрен расчёт характерных частот BPFO, BPFI и BSF, зависящих от геометрии подшипника и частоты вращения. Данные признаки используются для оценки возможных дефектов подшипников, а анализ выполняется в пределах рабочего диапазона измерительного тракта [3].

Передача данных выполняется через Firebase Realtime Database. В базу передаются RMS по осям, пиковая частота, пиковая амплитуда, диагностический статус и признаки дефектов. Эти данные используются веб-интерфейсом для отображения текущего состояния, построения графиков и журнала событий [5].

Интерфейс позволяет контролировать текущий статус оборудования, значения RMS, параметры спектрального анализа и динамику изменения вибрации. Для наглядной оценки состояния предусмотрены графики спектра и трендов, пример которых приведён на рисунке 2. Дополнительно реализованы история событий, Telegram-уведомления и экспорт CSV.

Рисунок 2. Графики изменения диагностических параметров

Таким образом, разработанный комплекс обеспечивает полный цикл работы: измерение вибрации, обработку сигнала, передачу данных в облачную базу, отображение результатов, регистрацию событий, отправку уведомлений и экспорт данных.

Список литературы:

1. TAdviser. Тара и упаковочные материалы: рынок России [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: https://www.tadviser.ru/index.php/Статья:Тара_и_упаковочные_материалы_(рынок_России) (дата обращения: 11.05.2026).
2. Щеглов С.А., Голунов А.В. Формы флексографской печати: учеб. пособие. Омск: ОмГТУ, 2022. 109 с.
3. ГОСТ Р ИСО 13373-2-2009. Контроль состояния и диагностика машин. Вибрационный контроль состояния машин. Часть 2. Обработка, анализ и представление результатов измерений вибрации. М.: Стандартинформ, 2010.
4. Момот М.В. Мобильные роботы на базе ESP32 в среде Arduino IDE. СПб.: БХВ-Петербург, 2020. 272 с.
5. Firebase. Документация Firebase [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: https://firebase.google.com/docs?hl=ru (дата обращения: 10.05.2026).