Файл: Системы очувствления и адаптивные промышленные роботы..pdf

Рис. 6.1. Примеры, поясняющие поиск базовой точки и совмещение начальной точки сва­ рочного движения с линией соединения (одномерная задача)

ном переносе необходимо в общем случае определять положения трех базовых точек, а при плоском (двумерном) — всего лишь двух. Если учитывать только параллельный перенос, процедура адапта­ ции существенно упрощается: она сводится к смещению запрограм­ мированной траектории по двум или трем декартовым координатам.

Отметим, что результаты измерений отклонения базовых точек могут быть использованы не только для вычисления коррекций, но и для компенсирующего поворота изделия или координатной системы манипулятора робота. В этом случае для определения требуемого угла компенсирующего поворота, например, при плоской задаче, достаточно всего двух базовых точек. Так как компенсирующий поворот изделия или координатной системы манипулятора может производиться только вокруг определенных осей, а случайный поворот изделия возможен вокруг любых осей, то после такой ком­ пенсации случайного поворота возникает необходимость компенсации параллельного переноса.

При случайном параллельном переносе корректировка программы состоит в автоматическом совмещении в декартовой системе коорди­

для каждого экземпляра изделия.

Возможны три метода совмещения на основе последовательного определения положения необходимого числа базовых точек: метод непрограммируемых поисковых движений; метод прерывания отра­ ботки программируемых поисковых движений; комбинированный метод. Число базовых точек при параллельном переносе выбирают следующим образом: одна базовая точка требуется при одномерном, две — при двумерном (плоском) и три — при трехмерном (простран­ ственном) переносе/ Сущность указанных методов применительно к одномерному переносу (случайное смещение по одной координате)

(рис. 6.1, а) в точку b — начало поискового движения — включается непрограммируемое движение поиска в направлении на искомую поверхность (контур). Это движение прекращается после соприкос­ новения щупа с искомой поверхностью. В этот момент центр щупа

178

находится в точке с . Точку b выбирают заведомо вне пределов поля отклонения положения искомой поверхности, перед его ближайшей границей. Наибольшее возможное значение хода поискового движе­ ния равно 2А + ад, где ±;Д — отклонение искомой поверхности от среднего положения; аА— запас хода. После достижения точки с система продолжает отработку перемещений по программе.

Метод прерывания отработки программируемых поисковых дви­ жений отличается от .первого метода тем, что поисковое движение программируется на длину отрезка между точками b и ср (рис. 6.1,6), причем точку ср выбирают заведомо за пределами поля отклонения положения искомой поверхности — за его дальней границей. На участке Ьср щуп обязательно встречается с искомой поверхностью, после чего поисковое движение прекращается и начинается отработка следующего кадра программы. Максимальное значение хода поиско­ вого движения равно 2Л + 2аА.

Как видно из рис. 6.1, а , 6, оба метода, описанные выше, при­ водят к смещению начальной точки ор: в первом случае— к иско­ мой поверхности, а во втором — от нее. При этом в системах, рабо­ тающих в приращениях (с плавающим началом отсчета) и без запо­ минания положения (отклонения) базовых точек, требуется про­ цедура возврата в исходное положение ор перед сваркой очередного экземпляра изделия.

Третий метод — комбинированный и представляет собой сочета­ ние первых двух. Для реализации поиска предусматривается как программируемое, так и непрограммируемое поисковое движение. Если на участке Ьср (рис. 6.1, в) программируемого поискового движения щуп не встретится с искомой поверхностью, то, начиная от точки ср, включается непрограммируемое поисковое движение до встречи щупа с искомой поверхностью в точке с. Если на участке Ьср щуп встретит искомую поверхность, например в точке с (рис. 6.1, г), то поисковое движение прекращается. Максимальный ход поиско­ вого движения равен (рис. 6.1, в) 2 А + аА.

Первый метод легко реализуется при поисковых движениях, ориентированных вдоль координатных осей, и обеспечивает наи­ меньшее время поиска при прочих равных условиях. Второй метод позволяет осуществлять поисковые движения по любым траекториям, произвольным образом ориентированным относительно координат­ ных осей. Преимущество третьего метода — отсутствие необходи­ мости в процедуре возврата в исходное положение, что особенно важно для систем, работающих в приращениях.

Приведенное выше описание трех методов совмещения дано для систем, в которых не предусматривается запоминание числового значения положения (отклонения) опорных точек. Такие системы должны обеспечивать достаточно точный останов при прекращении поискового движения после выдачи датчиком сигнала о встрече щупа с искомой поверхностью. В системах, запоминающих положе­ ния (отклонения) опорных точек, требования к точности останова при прекращении поискового движения могут быть снижены, так как запоминание по команде от датчика может происходить на ходу

1 7 9

й точность указанного останова не влияет на точность последующего совмещения траектории программируемого движения с фактической линией соединения.

Положения в рабочем пространстве программируемых и факти­ ческих траекторий движения центра щупа и рабочей точки свароч­ ного инструмента определяются на основе рассмотренных выше ме­ тодов совмещения.

При последовательном поиске базовых точек в системах, рабо­ тающих в приращениях, порядок выполнения и направление поиско­ вых движений должны быть такими, чтобы поиск положений каждой последующей базовой точки не нарушал совмещения, достигнутого при поиске предыдущих базовых точек. Такое правило является основополагающим при определении порядка поиска базовых точек изделий с искомыми поверхностями, не параллельными координат­ ным осям.

Рассмотренные принципы распространяются и на трехмерные задачи.

Задачи адаптации рассмотренного класса приходится решать при автоматизации сварки главным образом коротких швов, для которых в большинстве случаев можно принять, что случайные сме­ щения линии соединения сводятся к ее параллельному переносу в пространстве. Для компенсации параллельного переноса короткого шва требуется измерение смещений не более трех базовых точек и весьма простая корректировка программы, а именно смещение на­ чала отсчета.

Отметим, что поиск положения базовых точек и сварка могут осуществляться как одним, так и различными манипуляторами. В последнем случае одна измерительная манипуляционная система может выдавать данные для корректировки программы нескольким

задач этого класса в общем случае необходимо определять для каж­ дого экземпляра изделия реализацию случайной вектор-функции, характеризующей текущую коррекцию положения и ориентации горелки относительно изделия (по сравнению с текущим программным ее положением и ориентацией) с целью компенсации случайных откло­ нений линии соединения от запрограммированной траектории.

Для швов с большим радиусом кривизны требуемые изменения ориентации горелки, связанные с малыми отклонениями линии со­ единения от расчетного положения, весьма малы, а их влияние на качество сварного соединения незначительно. Поэтому при сварке швов с большим радиусом кривизны достаточно определять три ли­ нейных составляющих смещения линии соединения относительно программного положения и соответствующим образом корректиро­ вать текущее положение горелки (точки сварки) относительно изде­ лия, не меняя угла у ее ориентации (рис. 6.2). В общем случае си­ стема координат X 0Y QZ U изменяет свою ориентацию относительно

180

Рис. 6.2. Коррекция положений горелки отно­ сительно изделия

образом, собственно текущая адаптация при сварке швов с большим радиусом кривизны требует определения двух составляющих от­

без изменения ее программной ориентации. Для измерения значения и знака указанных составляющих могут быть использованы два относительно простых однокоординатных датчика или один двух­ координатный датчик. Текущая ориентация таких датчиков должна осуществляться по собственной программе. В общем случае для ориен­ тации таких датчиков требуется дополнительная управляемая ориен­ тирующая подвижность, например, вращение вокруг оси электрода.

При наличии двух других ориентирующих подвижностей техни­ ческая реализация третьей подвижности — вокруг оси горелки — представляет определенные трудности. Поэтому реализация третьей ориентирующей подвижности обычно осуществляется вращением двухкоординатного ориентирующего механизма вокруг оси, перпен­ дикулярной двум осям вращения этого механизма. При сочетании вращений вокруг трех взаимно непараллельных осей обеспечивается любая требуемая ориентация оси горелки в пространстве и ориен­ тация датчиков, закрепленных неподвижно относительно горелки, вдоль направлений Y 0 и Za либо перпендикулярно поверхностям свариваемых элементов. Для ряда частных задач можно обойтись без дополнительной подвижности. Например, при сварке широко рас­ пространенных угловых швов в наиболее удобном (нижнем) положе­ нии для изменения ориентации датчиков может быть использовано вращение горелки вокруг вертикальной оси, что предусмотрено во многих моделях рсбстов с прямоугольной системой координат.

Измерение отклонений указанными датчиками может осуществ­ ляться непрерывно или периодически (с последующей интерполя­ цией значений отклонений между точками измерения) во время сварки или до сварки на холостом ускоренном проходе по исходной программе с запоминанием значений отклонений либо откорректи­ рованной программы.

181