Адаптивные сборочные робототехнические комплексы (РТК) (стр. 3 из 4)

Данная интерференционная картина преобразуется передающей камерой в электрические сигналы, которые в режиме настройки поступают только на телеэкран 12, где снова преобразуются в оптическую информацию (интерференционную картину). Наблюдая за изменением интерференционной картины на экране, выставляют эталонную голограмму в такое положение, при котором интерференционная картина исчезает, что соответствует точному совпадению изображений восстановленного с голограммы и реальной детали, находящейся в ориентированном положении.

На этом настройка ориентирующего устройства заканчивается, и телевизионный экран выключается. Собираемые детали, находившиеся в ориентированном положении, со сборочной позиции удаляются.

Рабочий режим начинается с подачи на сборочную позицию деталей 4 и 5, причем вал удерживается в захвате 2 неподвижно, а деталь 5 может перемещаться вместе со столом 6. В общем случае она располагается относительно вала с некоторым смещением. Для его выявления торец детали облучается когерентным потоком света из лазерного источника. При этом в плоскости эталонной голограммы, находящейся в кассете 10, возникает голограмма данной реальной детали. Поскольку она смещена, голограмма реальной детали и голограмма детали эталонного положения не совпадают.

Наложение этих голограмм образует интерференционную картину, которая появляется на изображении детали 5. Камера 11 преобразует оптическую информацию, содержащуюся в интерференционной картине, в сигналы, необходимые для работы ЭВМ 8.

Анализ интерференционной картины позволяет определить величину и направление смещения ориентируемой детали относительно ее эталонного положения, зафиксированного на голограмме.

При любой форме детали интерференционные картины имеют вид, показанный на рис. 2.11, в-д. На рис. 2.11, в показаны интерференционные линии (полосы) при смещениях только вдоль оси X, на рис. 2.11, г - только при смещениях вдоль оси У, на рис. 2.11, д - при одновременных смещениях вдоль обоих координат X и У. При смещениях вдоль осей X, У и угловом смещении

интерференционные линии представляют собой более сложные кривые на изображении детали, например форму дуг.

Количественной мерой величины относительного смещения детали 5 от ее эталонного положения (помимо качественной — наличия интерференционных полос) является частота (густота) этих полос. При движении детали в направлении увеличения ее смещения частота полос возрастает.

Вывод ориентируемой детали в нужное положение осуществляется методом экстремального управления. Процесс ориентирования начинается с устранения углового смещения. Для этого ЭВМ запоминает интерференционную картину, соответствующую исходному положению детали (определяет частоту и кривизну полос). Далее ЭВМ осуществляет с помощью исполнительного механизма (ИМР) пробный угловой шаг, поворачивая деталь вокруг оси в случайном направлении, и анализирует интерференционную картину, получившуюся в конце пробного шага.

Если при этом кривизна и частота полос увеличились, следовательно, пробный шаг был сделан в неверном направлении, и ЭВМ посылает на ИМ команду сделать шаг в противоположном направлении. Если пробный шаг привел к уменьшению кривизны и частоты полос, то рабочий шаг ЭВМ делает в этом же направлении.

Помимо голографического интерференционного сравнения, можно проводить сравнение голограмм непосредственно в ЭВМ. Для этого эталонная голограмма не записывается на фотопластинке, а вводится в память ЭВМ, которая сравнивает голограммы действительных положений ориентируемых деталей с эталонной голограммой. Анализируя их, ЭВМ посредством исполнительных механизмов выводит деталь в положение, необходимое для последующего сопряжения.

Устройство позволяет без переналадок ориентировать и собирать детали разнообразных форм и размеров, причем детали могут быть выполнены из разных материалов, в том числе и прозрачных. Переналадка устройства заключается в замене одной эталонной голограммы на другую.

Устройства голографического типа могут быть построены не только по оптическому, но и по акустическому принципу. В устройствах относительного ориентирования могут быть также использованы средства СВЧ и цифровой голографии.

9. Самонастраивающиеся экстремальные устройства

С точки зрения технической кибернетики, собираемые детали можно рассматривать как некоторый объект, подлежащий управлению, причем регулируемыми и регулирующими величинами одновременно являются в данном объекте пространственные координаты одной из собираемых деталей при постоянных координатах другой или же координаты обеих деталей.

Одним из самых эффективных способов автоматизации сборки сложных по форме деталей является экстремальный способ относительного ориентирования. К преимуществам экстремального относительного ориентирования с самонастройкой следует отнести то, что датчики определения относительного положения деталей убираются с позиции сборки, поскольку ими являются сами собираемые детали, а к сборочной позиции примыкают только выходные элементы исполнительных механизмов. При этом вся схема управления выносится в сторону. Изменение размеров собираемых деталей или их формы не требует перенастройки, так как в каждой новой паре собираемых деталей устройство экстремального ориентирования осуществляет подбор новых значений координат, при которых смещения сопрягаемых поверхностей равны нулю. Такие устройства легко сопрягаются с ЭВМ. В данном случае ЭВМ, помимо задач контроля, выполняет автоматическое управление процессом относительного ориентирования деталей. Наконец, подобные устройства хорошо компонуются со сборочными манипуляторами.

При реализации этого способа изменение регулируемых координат собираемых деталей с помощью преобразователей, к которым относятся сами детали, преобразуются в соответствующие выходные параметры, имеющие однозначные экстремальные зависимости от относительного положения (от ошибок относительного ориентирования) деталей. Выходными параметрами, т. е. физическими носителями информации об относительном положении собираемых деталей, являются, как правило, электрическая емкость между их торцами или магнитные характеристики - магнитное сопротивление торцевого зазора, эффективная магнитная проницаемость либо пневматическое сопротивление стыка деталей. Причем экстремальные значения выходных параметров преобразователей соответствуют необходимому для последующей сборки относительному ориентированному положению собираемых деталей.

С каждой новой собираемой парой деталей 1 и 2 требуемые экстремальные значения дрейфуют как по линейным координатам X, Y, Z, так и по угловой (относительно вертикальной оси Z) координате

. Это определяется погрешностями изготовления, базирования и позиционирования деталей. Устройство постоянно отыскивает экстремальные значения выбранного выходного параметра. Таким образом, осуществляется самонастройка (адаптация) на новое ориентированное положение.

В зависимости от типа носителя информации используется емкостный, индуктивный, индукционный, пневматический или иной экстремальный преобразователь относительного положения деталей, выходные параметры которого преобразуются затем в сигналы соответствующей природы, необходимой для последующей обработки в системе экстремального управления. Так, например, относительные изменения валкости, образованной торцами собираемых деталей, преобразуются в напряжение переменного тока.

В подобных устройствах имеются экстремальные преобразователи относительного положения деталей в промежуточные параметры, имеющие экстремальные зависимости (ими могут быть, например, емкость, индукция, индуктивность) и последующие преобразователи, преобразующие изменения промежуточных параметров в сигналы удобного для дальнейшей обработки вида. Первыми экстремальными преобразователями являются непосредственно сами собираемые детали.

Сравнительная х-ка устройств

Наиболее универсальными являются экстремальные, топографические и телевизионные. Их использование наиболее целесообразно при сборке сложных сборочных единиц, состоящих из больших групп деталей, а также для сборки сложных соединений, например шлицевых. Оснащение ими исполнительных органов манипуляторов позволяет значительно повысить их гибкость и реагирующие способности, т.е. в конечном итоге надежность работы и приспособляемость к изменяющимся условиям.

Устройства, работающие по методу ощупывания, пневматические или фотоэлектрические не так универсальны, но проще. Акустические и инфракрасные устройства занимают промежуточное положение.

Следует иметь в виду, что выбор ориентирующего устройства определяется не только возможностями его переналадки, но и такими характеристиками, как точность и быстродействие. С данной точки зрения пневматические, голографические или экстремальные устройства позволяют достигнуть в ряде случаев точности ориентирования порядка 0,01 мм и выше (до 0,003 мм). Достаточно чувствительными являются также фотоэлектрические устройства.

В этом смысле акустические устройства несколько обособлены, поскольку в них оценивается направление и наличие смещения, а не его величина. Однако подобная информация позволяет также направленно устранять смещение. Дискретность таких устройств зависит только от частоты подачи акустических сигналов и скорости исполнительных органов.