по дисциплине: «Система управления робототехническими комплексами» на тему: «Контрольно-измерительные робототехнические системы» (стр. 4 из 5)

Конструкция измерительного схвата, предусматривает возможность измерения размеров детали и определения их отклонения от номинала непосредственно в схвате робота, что позволяет значительно сократить время технологического процесса при контрольных операциях. Разработанная конструкция предназначена для схватов широко используемых роботов-манипуляторов, например, промышленного робота "Циклон".

На рис.18 представлены: измерительный схват 1 робота, в котором контрольная деталь, зажимается посредством шарнирно-рычажного механизма с приводом 2 профильными губками 6. Штриховой линией приведен вариант профильных губок для контроля внутренних размеров детали. Измерительный кронштейн 4 устанавливается и фиксируется в положении, обеспечивающем рабочий зазор между соплом пневматического датчика 3 и ограничителем 5, выполняющим роль заслонки. Так как кронштейн закреплен на неподвижном корпусе руки, при зажатии последующих деталей отклонения их размеров от номинального размера контрольной детали влияют на положение ограничителя 5 относительно сопла датчика 3, закрепленного на кронштейне. Это позволяет получить соответствующий сигнал о размере детали на входе датчика.

Рис. 18

Конструкция датчика приведена на рис. 19. Датчик содержит корпус 1 сопло 2, входной дроссель 3 и сопло 4. Датчик подключается по схеме с замкнутой измерительной камерой, которая сообщается с пневматическим преобразователем. Конструкция предусматривает возможность смены пневматических сопротивлений при подборе диаметров и точности контроля, а также при установке необходимой чувствительности измерений.

Рис. 19

На рис. 20 показана экспериментальная рабочая характеристика датчика. По оси ординат отсчитываются отклонения Д от номинального размера детали. Допуск в представленном случае составляет ± 0,1 мм, которому соответствует линейная часть рабочей характеристики датчика.' На оси абсцисс показаны значения давления в информационном канале датчика.

Рис. 20

Разработанное устройство обеспечивает точность до нескольких микрон и высокое быстродействие измерений, а также позволяет совместить выполнение контрольных и транспортных операций.

Контрольно-измерительные робототехнические системы на основе видео детектора и пневматического манипуляционного робота.

КИРС с применением видеодетектора и пневматического манипуляционного робота предназначены для идентификации и сортировки изделий по геометрическим признакам на основе информации о проекции детали. В качестве пневматических манипуляционных роботов могут использоваться роботы типа "Циклон", "Ритм" РФ.

Система содержит промышленный манипуляционный робот, видеодетектора с микропроцессором, интерфейсный блок связи с роботом, блок программного управления роботом (рис. 21). В экспериментальной установке используется видеодетектор "Фуджи электрик", содержащий телекамеру, два монитора, блок логической обработки изображений на микропроцессорах Intel 8080. Для повышения точности и достоверности обработки изображений применяются 16-разрядные микропроцессоры на базе Intel 8086, Intel 8087 и др. Блок логической обработки с устройствами питания выполнен в виде стойки. Система может работать в двух режимах в полностью автоматическом режиме без оператора и в супервизорном режиме с корректировкой управления оператором в соответствии с обобщенной схемой, приведенной на рис. 2 и содержащей два иерархических уровня управления. В составе робототехнического комплекса видеодетектор используется не только как собственно чувствительный элемент, но и как устройство, формирующее (в зависимости от изменения внешних условий) команды, изменяющие программу нижнего уровня иерархической системы управления. Нижний уровень реализует выбранное программное движение.

Рис. 21

Работа системы (рис. 22) происходит следующим образом. Предварительно эталонный образец подносится манипулятором в зону действия телекамеры и определяются значения параметров, по которым будет выполняться контроль. Затем в память микропроцессора вводятся граничные значения параметров, по которым должно контролироваться изделие. После этого манипулятор устанавливается в исходную позицию и включается автоматический режим, при котором могут быть реализованы заданные цикловые движения. Робот захватывает из подающего устройства, например конвейера или бункера, подлежащее контролю изделие, подносит его в поле зрения телекамеры и останавливается на время, необходимое дня проведения операции контроля, которое составляет 200— 400 мс. Для остановки руки робота используется "технологическая команда", задаваемая с пульта управления или включенная в программу автоматического режима. В момент остановки срабатывает синхронизирующее устройство и формируется командный сигнал запуска видеодетектора. В результате выполненных измерений вырабатывается сигнал на включение одного из двух индикаторов, отражающих

состояние изделия. В отбраковочном контроле это соответствует состоянию "годен" или "брак". При включении одного индикатора вырабатывается сигнал на продолжение программы движения манипулятора, а включение другого индикатора ведет к изменению программы. В первом случае годные детали могут направляться на конвейер для проведения других технологических операций, а во втором случае попадают в специальный бункер для бракованных деталей.

Рис. 22

Таким образом, верхний уровень иерархии, который составляет видеодетектор с микропроцессорной обработкой первичной измерительной информации, принимает решение о выборе необходимой программы движения, а нижний уровень осуществляет требуемое программное движение, управляя приводами робота. Структурная схема одного из разработанных вариантов системы с применением робота "Циклон" и видеодетектора показана на рис.23.Система предназначена для разбраковки изделий. Внешний вид установки изображен на рис. 24.

Рис. 23

Рис. 24

В системе может быть применен управляемый механический затвор , схема которого приведена на рис. 5. Использование управляемого затвора значительно улучшает динамические качества системы и прежде всего ее разрешающую способность. Так, при скорости движения изделия, равной 500 мм/с, применение механического затвора повышает разрешающую способность не менее, чем в 10 раз.

Среднеквадратичная динамическая относительная погрешность состоит из следующих основных составляющих:

Здесь δ₁ — приведенная погрешность телевизионного тракта, <δ₂ - погрешность преобразования сигнала, δ₃ - погрешность вычислительных алгоритмов, δ₄ - погрешность, возникающая в результате увеличения скорости движения изделия больше допустимой. В диапазоне малых скоростей (до ~ 0,5 м/с) разрешающая способность составляет не менее 100 линий на строку, δ₄ = 0 и результирующая погрешность складывается из погрешностей тракта, преобразования, вычислительных алгоритмов. При больших скоростях составляющая погрешности <δ₄ значительно возрастает, и при скоростях движения деталей более 2,0 м/с система становится практически неработоспособной. Поэтому в подобных системах предусматривается остановка движения детали на время от 200 до 400 мс, необходимое для проведения ai тематического контроля.

Вычисления основных параметров плоских фигур производятся в динамическом режиме и реальном масштабе времени. Площадь подсчитывается посредством суммирования площадей дискретных элементов изображения, находящихся внутри заданного контура. Погрешность определяется числом элементов, находящихся на границе контура. Система определяет также периметр фигуры, ее длину и ширину, а также положение центра фигуры. Эти данные используются в КИРС для идентификации объекта и для ориентирования схвата робота при взятии этого объекта. Используя данные параметры, КИРС производит также идентификацию дефектов детали. Как правило, процесс контроля и отбраковки охватывает большое количество различных контрольных характеристик. В большинстве случаев необходимо дать общую оценку изделия. Применение КИРС позволяет выбрать несколько определяющих параметров, анализ которых дает возможность оценить качество изделия и вынести заключение о его соответствии заданному стандарту.