Файл: Мясников, В. А. Программное управление оборудованием.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 158

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

.Очевидно, что данный метод определения угла ориентации пред­ мета на ДЧП может применяться лишь в тех случаях, когда знак угла известен заранее пли определяется при помощи каких-либо дополнительных устройств. Основным достоинством рассмотрен­ ного метода является его простота.

Рис. 212. Определение центра пред­

Рис. 213. Определение угла ориентации

мета на ДЧП «теневого» типа

предмета на трехкоординатпых ДЧП

Трехкоординатное ДЧП с нерельефными тенями. Определе­

ние знака угла ср возможно при использовании проекции пред­ мета на дополнительную ось Z ДЧП, расположенную под углом

45° к осям X и Y (рис. 213).

Из рис. 213 следует, что

а при ф =

;

(IX.5)

b при ф = —

При ф =ь ± справедливы следующие соотношения:

2 = = 6 si n ( ^

- Ф ) + а с о 5 ( ^ - ф ) ,

0 < Ф <

 

( I X . 6 )

z = 6 s l n ( ф - J - ) + A C O S ( ф - J - J ,

- ^ <

ф <

;

( I X . 7 )

z = 6 c o s ^ - £ -

ф^ + а э т

(-J- — ф

)

, -------^

- < ф < 0

;

( I X . 8 )

z = b cos ^ф-----

+

a sin ^ф ---------

^ )

, -----? р < ф < -----

(IX.9)

Рассмотренный метод дает принципиальную возможность оп­ ределения центра и угла поворота объекта, лежащего на ДЧП.

446


Алгол-программа определения координат центра и угла ориен­ тации предмета с учетом выражений (IX.5— IX.9) имеет следую-’ щий вид:

begin

real ср, XI, Х2, Yl, Y2, cpl, ZI, Z2, ХС, YC, а, Ь, К, X, Z, ZK\ ввод (XI, Х2, Y\, Y2, Z 1, Z2, а, Ь)\

ХС: = (Х2 — X 1)/2;

YC: = (Y2 — Y 1)/2;

X:= Х2 — XI;

Y:= Y2 YY,

Z:= Z2 — Z1;

ср: =

abs (arcsin((a X Y b х

X)l(a

f 2 — b f 2)));

if cpl

=

3.14/4 then

begin

 

 

if Z =

a then cp:

=

cpl else

 

 

cp: ==

— cpl end

else

 

 

 

begin if cpl > 3.14/4 then

 

cos (cpl — 3.14/4) else

ZK: — b X sin (cpl — 3.14/4) -j- a X

ZK : =

b X sin (3.14/4 — cpl)

-j- a X

cos (3.14/4 — cpl);

if ZI( =

Z then

cp : = cpl else

 

 

cp : =

—cpl end;

 

 

 

 

вывод (XC, YC, cp) end

Однако очень важно в этом случае оценить-точность получае­ мых результатов в зависимости от максимально допустимых зна­ чений | Аср | и величины шага квантования h вдоль осей координат,

так как на основании этой оценки можно определить соотношение между углом | Дер | н величиной шага квантования h, т. е. сфор­

мулировать требования к конструктивным параметрам ДЧП. В соответствии с IX.4 с учетом ошибок можно записать:

sin (ср + | Аср |) — sin ср = ° |Ад1~ Ь2 &Х1 ■

(IX. 10)

Из самого способа получения проекций предмета на координатные оси вытекает, что длина проекции может быть получена с точностью от 0 до -|-2h, где h — величина шага квантования вдоль оси.

При этом учитывается, что в реальных конструкциях ширина за­ зора много меньше /г. Очевидно, что самое неблагоприятное со­ четание ошибок | Аср |, | Аде | и |А//| получается при:

[sin (ср -f

1Аср |) — sin cp]mln =

а 1А

’ •

(IX.11)

Для диапазона изменения угла ср -f | Аср | от 0 до 90°

и макси­

мальных значений

Ах =

Ау = 2h из

IX. 11

получаем:

 

 

hma =

b (-% -+ l ) s i n ^ - .

 

(IX.12)

447


Значения

 

относительного максимального

шага

квантования

hm3Jb приведены в табл. 21.

 

 

 

«точечного типа».

Дискретные

чувствительные поверхности

Применение дискретных

чувствительных поверхностей

точечного

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

типа в качестве органов ося­

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

21

зания роботов-манипулято-

 

Зависимость относительного

 

ров

позволяет

определять

 

 

требуемые параметры объек­

максимального шага квантования

 

от точности

определения

угла

 

тов манипулирования, имею­

ориентации

предметов при различных

щих любую, достаточно слож­

соотношениях длины и ширины

 

ную форму п ориентацию.

 

прямоугольных предметов

 

Покажем это на при­

1Дф 1

 

а/Ь = 2

 

а/Ь = 5

а/Ь = 10

мере

определения

коорди­

 

 

нат

объекта

произвольной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

формы.

 

 

 

 

1°

 

22- 10-6

22,5- КГ5

8,6-10-4

Пусть имеем прямоуголь­

 

5,7- К)'3

 

П -10'3

21- 10-3

ное ДЧП точечного типа раз­

 

 

мерами in X k

(рис. 214).

10°

 

22КГ3

22,5-10-3

86- 10-3

 

Цифрами 1 и 2 обозна­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

чены контуры проекции пред­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мета

и

контуры

предмета

соответственно. Цифрой 3 обозначена элементарная

площадка

Дг,

величина

которой

определяется зоной действия отдельного

дат­

чика,

С — центр

 

тяжести предмета. Здесь,

как н ранее, пред­

полагается, что высота пред­

 

 

 

 

 

 

 

мета

над

 

плоскостью

ДЧП

 

 

 

 

 

 

 

постоянна,

т.

е.

 

речь

идет

 

 

 

 

 

 

 

о «плоской» задаче.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Использование координат

 

 

 

 

 

 

 

центра

тяжести

 

объекта

 

 

 

 

 

 

 

в качестве

координат

всего

 

 

 

 

 

 

 

объекта удобно по той при­

 

 

 

 

 

 

 

чине,

что

суммарный

вра­

 

 

 

 

 

 

 

щающий момент в этой точке

 

 

 

 

 

 

 

тела равен 0. Отсутствие

мо­

 

 

 

 

 

 

 

мента

в точке

взятия

пред­

 

 

 

 

 

 

 

мета

существенно

облегчает

 

 

 

 

 

 

 

условия работы схватов типа

 

 

 

 

 

 

 

«вакуумная присоска» или

 

 

 

 

 

 

 

схватов с электромагнитным

 

 

 

 

 

 

 

наконечником.

Использова­

Рис.

214. Определение

центра тяжести

ние схватов таких типов ча­

сто оказывается единственно

 

объекта произвольной формы

 

 

 

 

 

 

 

 

возможным вариантом испол­ нительного органа робота при манипулировании с объектами сложной формы.

Предположим, что проекция предмета закрывает на ДЧП п

элементарных площадок At.

448


Известно, что координаты центра тяжести плоской фигуры можно вычислить следующим образом:

 

 

 

П

 

 

 

Xi& -|- Х2&2"1“

**' + xntxn

X *<Д‘

 

1=1

 

(IX.13)

Аг +

А, +

• ■' + Afl

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

Д/

 

 

 

 

i=i

 

 

f/iAj

у2Д2 +

•■' -Ь Уп^п

2

y‘Ai

 

/=1

 

(IX.14)

Ai + Д2 + • •+ АП

 

 

 

£

 

д /

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/= 1

 

 

где х. и уj — соответствующие координаты элементарных площа­

док.

Очевидно, что

 

 

S А(- =

L Д/ = S,

(IX.15)

£=1

/=1

 

где S — площадь проекции предмета на ДЧП.

Информация о состоянии ДЧП может быть отображена в не­ котором массиве памяти размером т X k так, что покрытому

элементу ДЧП соответствует состояние элемента памяти, равное «1». Если же элемент ДЧП не покрыт предметом, то соответствую­ щий ему элемент памяти находится в состоянии «О».

В этом случае выражения

(IX. 13) и (IX. 14)

преобразуются

к виду:

 

 

 

т k

 

 

S

2

1х Аг'/

 

=

 

--------;

(IX.16)

 

2

2 д'/

 

k

/=1

 

 

т

 

S

2

i х д/'

 

^ = - * = 4 = 4 : ------- .

(IX.17)'

 

2

2 дн

 

 

£=1 /=1

 

Используя выражения (IX. 16)

и (IX. 17), составим программу

на Алголе для вычисления координат центра тяжести плоского предмета с помощью ДЧП точечного типа:

begin integer т, К',

ввод (т, /();

begin real ХС, УС; integer Q, Р, S, i, /; array delta [1 : К, 1 : ml;

ввод (delta);

29 Мясников н др.

449


Q : =

0.0;

P :

= 0.0;

5

: = 0.0;

for j :

=

1 step

1 until m do

for i \

=1

step

1 until

К

do

begin

Q +

i X d e l t a U , j ];

Q : =

P

: =

P

-\- j X

d e l t a

[i,

/];

5

: ==

S

-|- d e l t a [i, j]

end;

X C : = Q / S ; Y C : = P f S \

вы вод

{ X C ,

Y C ) ;

 

 

 

end

 

 

 

 

 

 

end

 

 

 

 

 

 

Эта задача может быть также решена с помощью несложного специализированного вычислительного устройства.

Роботы для обслуживания поточных линий

Практически любое производство предполагает движение де­ талей с одной технологической позиции на другую. Детали пере­ носятся вручную поштучно, группами в специальной таре, пере­ возятся на тележках, транспортируются различного рода конвейе­ рами. Определение формы, размеров и динамических параметров положения деталей может выполняться системой неподвижных датчиков, что позволяет значительно сократить число восприни­ мающих элементов, увеличить надежность системы восприятия окружающей обстановки робота и одновременно резко уменьшить ее стоимость. Обработка информации в этом случае может осуще­ ствляться последовательно, что также приводит к упрощению си­ стемы управления адаптивным роботом.

В современном производстве широкое распространение полу­ чили конвейеры как средство доставки деталей с одного рабочего места на другое. Однако операции по снятию деталей с конвейера, сортировке, контролю и т. п. операции, как правило, выполняются вручную. За редким исключением в настоящее время не делается даже попыток автоматизировать операции, связанные с транспор­ тировкой деталей с помощью конвейерных линий. Например, на заводах фарфоро-фаянсовых изделий основные операции фор­ мовки, ошкуривания (полировки), нанесения рисунка, покрытия различными эмульсиями, нагрева и укладки в тару готовой про­ дукции связаны в единую цепь конвейерными линиями. Однако только некоторые операции такого производства допускают исполь­ зование роботов с жесткой структурой управления, несмотря на то, что большая часть изделий имеет очень простую форму. К таким операциям можно отнести перенос заготовок из формовочной машины на конвейер, выгрузку изделий из нагревательных печей и некоторые другие. Большая же часть операций выполняется вручную, так как эти операции требуют гибкого управления ввиду того, что местоположение изделий на ленте конвейера случайно

4 5 0