Global Informatics

- Информатика и вычислительная техника

Синтез компоновочной схемы манипулятора для лазерной резки

Современный этап развития различных технологических процессов характеризуется широким привлечением средств вычислительной техники и автоматики для создания высокопроизводительного автоматизированного оборудования. С этих позиций лазерная резка является процессом, который может быть реализован на высоком уровне автоматизации.

Экономически определено целесообразным применение лазерной резки в условиях мелко- и среднесерийного быстропереналаживаемого производства при обширной номенклатуре выпускаемых изделий, к которым предъявляются повышенные требования в отношении качества кромки и точности размеров. При этом наибольшее распространение для автоматизации получили роботы, способные выполнять различные производственные функции в обстановке гибкого производственного процесса при более низких материальных затратах.

Поэтому для автоматизации процесса лазерной резки предлагается использовать промышленный робот для перемещения лазерного излучателя вдоль контура изготавливаемой детали. Использование робота позволит уменьшить время перенастройки для изготовления другого изделия, а также обеспечит необходимую точность. Это определяется наличием у робота программы действий, обусловленной заложенными в компьютер алгоритмами систем управления и очувствления, т.к. он представляет собой программируемый универсальный манипулятор, снабженный внешними датчиками оценки положения и других параметров рабочего органа.

Таким образом, основной проблемой робототехники является проблема планирования движений, обеспечивающих выполнение поставленной задачи, и последующего управления манипулятором с целью реализации запланированных движений. Для обеспечения функционирования робота в реальном масштабе времени необходимы мощные и эффективные алгоритмы управления и быстродействующие компьютеры, способные эти алгоритмы реализовать.

В данном проекте решаются задачи выбора компоновочной схемы манипулятора для лазерной резки, построение его полной нелинейной математической модели и синтеза законов управления, обеспечивающих осуществление перемещения по траекториям, характерным для технологического процесса лазерной резки.

Обычно при синтезе систем управления промышленными роботами (ПР) принято рассматривать приводы сочленений манипулятора как простые сервомеханизмы. Такой подход неадекватно отражает переменные динамические характеристики манипулятора, поскольку не учитывает движения и конфигурации манипулятора в целом, а также переменные нагрузки, связанные с выполнением технологических операций. Движение таких манипуляторов характеризуются низкой скоростью и вредными вибрациями. Это часто ограничивает область применения манипулятора работами, не требующими высокой точности. Улучшение качества функционирования манипулятора может быть достигнуто реализацией более эффективных законов управления на основе использования более точных динамических моделей, синтеза достаточно сложных законов управления.

Поэтому в данном проекте решаются следующие задачи:

- выбор кинематической схемы манипулятора;

- расчет приводов для сочленений робота;

решение прямой и обратной задач кинематики;

построение математической модели приводов;

построение математической модели манипулятора в виде уравнения Эйлера-Лагранжа второго рода;

синтез дискретно-непрерывной системы управления промышленного робота методом обратной задачи динамики по точной математической модели.

В результате получены структурная схема системы управления трехзвенным ПР и алгоритм синтеза замкнутого управления на основе эталонных переходных процессов. В качестве примера осуществлен синтез системы управления для изготовления кулачка. Показано, что синтезированный закон управления обеспечивает необходимую точность перемещения рабочего органа, которая по техпроцессу составляет 0,1 мм.

Статья в тему

Динамический расчет системы автоматического управления
Система автоматического управления (далее по тексту САУ, или «система») предназначена для линейного перемещения горизонтального стола применительно к станкам фрезерной или координатно-расточной групп. Состав системы Блок-схема системы автоматического управления приведена на рис. 1, а к ...

Главные разделы


www.globalinformatics.ru © 2018 - Все права защищены!