Новости - Отрасли ТЭК

Ученые ТПУ разрабатывают ПО для проектирования МЭМС-сенсоров для беспилотников

03.05.24 10:37

Ученые Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ разрабатывают отечественное программное обеспечение для автоматизации разработки конструкций и проектирования микроэлектромеханических инерциальных сенсоров (МЭМС) — гироскопов и акселерометров.

Такие сверхчувствительные датчики используются в различных отраслях, в том числе при создании беспилотников. Разработанное политехниками ПО позволит значительно снизить затраты на их производство за счет автоматизации процесса и возможности предварительного создания компьютерных 3D-моделей будущих сенсоров. Проект реализуется при поддержке гранта Российского научного фонда, по инициативе технологического партнера – Группы компаний «Элемент» (Москва).

Микроэлектромеханические системы представляют собой устройства, объединяющие в себе взаимосвязанные механические и электрические компоненты микронных размеров. Они позволяют управлять подвижными объектами и являются незаменимыми в автомобиле-, авиа-, судо-, ракетостроении, при создании роботов и беспилотников, бурильных головок для нефтедобычи, стабилизации оптических систем и систем управления связью и в других отраслях. Разработчики отдают предпочтение МЭМС-продукции за миниатюрность, малое энергопотребление, надежность и высокие технические характеристики. Но процесс изготовления МЭМС является многоэтапным, трудозатратным и требующим длительного времени на выполнение. Поэтому разработка оптимальных технологий проектирования микроэлектромеханических сенсоров — актуальная задача для современной науки.

Ученые Томского политеха по заказу компании АО «Элемент» разрабатывают отечественное специализированное программное обеспечение для проектирования МЭМС-датчиков гироскопов и акселерометров с помощью систем автоматизированного проектирования. Гироскоп измеряет угловую скорость объекта, акселерометр — его ускорение. ПО позволит выполнять построение геометрической модели создаваемого микромеханического сенсора, проводить его полный анализ и выполнять необходимые оптимизационные мероприятия для соответствия требуемым характеристикам и параметрам.

«Используя программное обеспечение, разработчики МЭМС смогут создавать модели как всего устройства, так и отдельных его элементов. На основе математических моделей программа будет генерировать готовую конструкцию разрабатываемого сенсора. Таким образом, ПО позволит моделировать механические и электрические явления, которые возникают во время работы данных устройств, определять, как влияют технологические и температурные возмущения на характеристики разрабатываемых устройств. Все это сократит экономические и временные затраты на производство систем навигации, позиционирования и стабилизации положения движущихся объектов», — рассказывает руководитель проекта, доцент отделения электронной инженерии ИШНКБ ТПУ Алексей Коледа.

Авторы проекта отмечают, что создаваемое программное обеспечение не будет уступать по своему функционалу зарубежным аналогам. А существующие в России производственные линии микромеханики позволяют интегрировать технологический процесс изготовления МЭМС в серийные изделия с полной локализацией производства на территории страны.

Ученые планируют построить программное обеспечение таким образом, чтобы оно было универсальным и позволяло добавлять в него различные компоненты для проектирования различных видов МЭМС-датчиков помимо гироскопов и акселерометров.