Файл: Системы очувствления и адаптивные промышленные роботы..pdf

с целью их классификации и учета, но и идентификации деталей определенного типа.

Схема синтеза оптимальных идентифицирующих правил анало­ гична описанной выше. Эти правила также могут быть представлены в виде ориентированного графа того же типа, что и распознавающий граф. Отличительной чертой идентифицирующего графа является то, что все листья относятся к одному классу. Совокупность иден­ тифицирующих графов удобно представлять в виде орбитального графа-фрейма классов. На нулевой орбите этого графа распола­ гаются листья с указанием номеров классов. На первой орбите размещаются узлы первого уровня идентифицирующих графов, на второй орбите — узлы второго уровня и т. д.

Процесс идентификации класса по графу сводится к последова­ тельному раскрытию его узлов-признаков. На первом шаге вычис­ ляется значение признака-предиката, отвечающего первому узлу. Если это значение соответствует исходящему из узла ребру, то следует измерить значение признака, отвечающего узлу второй орбиты, к которому ведет данное ребро, и т. д. Таким образом, если удастся дойти до конца какой-либо ветви, то происходит идентифи­ кация соответствующего класса. Если ребро, соответствующее вы­ численному значению очередного признака, отсутствует, то это означает, что исследуемый объект данному классу не принадлежит.

При испытании автоматов распознавания и идентификации сна­ чала по обучающей выборке, содержащей 32 элемента, были по­ строены оптимальные логические решающие и идентифицирующие правила. Их графическое представление дано на рис. 8.7 и 8.8 соответственно.

Основные параметры синтезированного распознающего графа таковы: ранг г — 6, сложность N — 21. Он обеспечивает безошибоч­ ное распознавание обучающей выборки. Этим же свойством обладает и идентифицирующий граф. Его параметры (по классам деталей)

227

Рис. 8.8. Оптимальные графы классов деталей

Рис. 8.9. Схема конвейерно-складского комплекса с встроенными автоматами распознавания и идентификации деталей

Роз гр уз ха

Загрузка

228

щей выборке, и их добавили к прежней выборке. В ре­

зультате была получена «новая» обучающая выборка, состоящая из 45 элементов. В число этих элементов вошел и существенно новый элемент, отвечающий коду «пустой сцеп», образующий XII класс.

По полученной таким образом расширенной обучающей выборке вновь строились «дообученные» распознающие и идентифицирующие графы. Преимуществом «дообученных» распознающих и идентифи­ цирующих графов является их инвариантность практически к любым возможным преобразованиям деталей. Вследствие этого они обеспе­ чивают высокую точность распознавания и идентификации деталей.

Оптимальные распознающие и идентифицирующие графы и отве­ чающие им логические решающие и идентифицирующие правила допускают простую программную и аппаратурную реализацию. Поэтому они были реализованы сначала в виде программы для микроЭВМ «Электроника-60», а затем аппаратурно — на базе логи­ ческих элементов (типа И, ИЛИ, НЕ).

Схема конвейерно-складского робототехнического комплекса с встроенными адаптивными автоматами распознавания и иденти­ фикации изображена на рис. 8.9. Этот комплекс работает следующим образом. При появлении деталей из механического цеха автомат распознавания /, установленный перед окрасочной камерой 2, сначала их классифицирует, а затем посылает соответствующий сигнал в управляющий вычислительный комплекс (УВК). Последний оперативно выбирает нужную программу окраски и задает требуемый режим работы окрасочной камеры. Окрашенные детали поступают далее на подвесные склады-накопители 5, а оттуда, по мере необ­ ходимости, на главный транспортный конвейер 4. Здесь детали вновь классифицируются (с помощью автомата распознавания 5), и УВК вырабатывает соответствующий сигнал на коммутатор пере­

229

ключения стрелок (веток) конвейера. Этот коммутатор подключает дополнительные приводы тех стрелок, которые обеспечивают пере­ вод деталей на нужные ветки. Среди веток конвейера предусмотрена и резервная ветка, привод которой возвращает деталь для повтор­ ного распознавания. При поступлении деталей на подвесные складынакопители, связанные с главным сборочным конвейером, автоматы идентификации адресуют их в соответствующие накопители. Каждый такой накопитель служит для хранения деталей от одного до трех классов. Одновременно с идентификацией осуществляется подсчет деталей каждого класса, поступивших на посты разгрузки главного сборочного конвейера 6.

Адаптированный конвейерно-складской комплекс позволяет (благодаря использованию автоматов распознавания и идентифика­ ции) оптимизировать процесс доставки деталей на главный сбороч­ ный конвейер. При этом высокая точность распознавания и иденти­ фикации деталей позволяет сократить остановки главного сборочного конвейера и тем самым повысить его производительность.

8 .4 / Контрольно-измерительные роботы

Контрольно-измерительные роботы находят все более широкое применение в металлургической, радиоэлектронной, приборостро­ ительной, станкостроительной и других отраслях промышленности как эффективное средство измерения и контроля качества изделий. Они обеспечивают измерение параметров по заданной программе и открывают возможность для полной автоматизации различных процессов производства и технологии. Особенно перспективно при­ менение контрольно-измерительных роботов в гибких автомати­ зированных производствах как подсистем контроля и управления качеством. Как у нас в стране, так и за рубежом эти роботы широко применяют для особо точного измерения геометрических характе­ ристик деталей сложной конфигурации.

Многие контрольно-измерительные роботы представляют собой модификацию станков с ЧПУ, у которых режущий инструмент заменен измерительной головкой (щупом). Типичная измерительная головка имеет три степени подвижности, соответствующие декарто­ вым осям координат робота.

В качестве примера можно указать роботы ВЕ-155 и УИМ-28. Робот-ВЕ-155 представляет собой универсальную автоматизирован­ ную машину для высокоточных измерений с погрешностью не более 0,01 мм. Измерительная головка может перемещаться в трех орто­ гональных направлениях со скоростью 2—6 м/мин. Для управления исполнительными приводами используется унифицированный комплекс, в состав которого входят микроЭВМ типа СМ-1, устройства ввода и вывода информации на перфоленте, алфавитно-цифровой дисплей, устройства цифровой индикации результатов измерений, измерительный усилитель и блоки сервоуправления электрическими приводами,

230

Программа измерений записывается на перфоленту и обеспечивает автоматическое наведение измерительной головки па нужные эле­

В роботе УИМ-28 перемещение измерительного щупа обеспечи­ вается перемещением кареток вдоль направляющих, параллельных трем координатным осям. Оператор, поворачивая ручки задатчиков перемещений, формирует программу наведения щупа, т. е. программ­ ное движение. Затем эта программа в виде «уставок» подается на

управления с обратной связью по линейному перемещению каретки, угловой скорости вала двигателя и току якоря. Высокая точность измерений обеспечивается благодаря использованию в качестве датчиков линейных перемещений лазерных интерферометров с раз­ решающей способностью порядка 0,2 мкм.

Для полной автоматизации процесса измерений создан цифровой автомат адаптивного управления программным движением.

Процесс автоматического программирования движений изме­ рительного щупа осуществляется следующим образом. На первом (предварительном) этапе по чертежу детали определяется мини­ мальное число точек, подлежащих измерению, и уточняются место и способ крепления детали, тип измерительного щупа, форма про­ токола измерений и т. п. Измеряемые точки нумеруются на чертеже (в порядке наведения на них щупа) и кодируются их координатами (в системе координат детали). На втором этапе по этим данным строится программа наведения щупа. При этом центр измерительной головки наводится на выбранную точку детали, заданную ее коор­ динатами. В момент соприкосновения щупа с деталью происходит автоматическое считывание измеряемых координат.

В состав системы адаптивного управления входят блок управле­ ния памятью, один — два модуля ПЗУ, двухразрядные наращива­ емые модули арифметико-логического устройства, четыре — пять регистров. Бы:тродействие арифметико-логического устройства в конвейерном режиме составляет 0,1 мкс на микрокоманду, сло­ жение модулей 32-разрядных чисел в ПЗУ выполняется за 0,1 мкс, умножение — за 2 мкс.

Быстродействие мультимикропроцессорного автомата адаптив­ ного управления позволяет не только полностью автоматизировать процесс наведения измерительного щупа, но и гарантирует высокое качество переходных процессоров при неопределенности и непред­ сказуемом дрейфе параметров роботов типа УИМ-28.

Использование адаптивного управления дает возможность по­ высить производительность контрольно-измерительных роботов I е менее чем на 20 %, улучшить качество их управления, увеличить точность и надежность измерительных операций, полностью автома­ тизировать процесс наведения измерительного щупа и тем самым облегчить работу человека-оператора.

231

К контрольно-измерительным роботам можно также отнести целый класс устройств автоматической контрольно-диагностической техники для металлургической, энергетической, машиностроитель­ ной и других отраслей народного хозяйства.

Если анализировать основные тенденции развития современного машиностроения, то нетрудно заметить, что выпускаемые техниче­ ские устройства все более усложняются как в количественном отно­ шении (увеличивается количество деталей, узлов, материалов, ком­ плектующих элементов), так и в качественном (повышаются требова­

Проблема повышения надежности и долговечности современных машин может быть в значительной степени решена только при усло­ вии, если контрольно-измерительные роботы будут широко при­ меняться как в процессе изготовления, так и в процессе эксплуатации этих машин. Учитывая то, что ни одна деталь и ни одно изделие не выпускаются без проверки полученного результата, можно заключить, что контроль качества является одной из самых массовых и ответственных технологических операций.

Для автоматического контроля качества и диагностирования создано достаточно большое количество разнообразных устройств, действие которых основано на использовании различных физических эффектов, свойств поля, излучения и вещества — пенетранта. Как в нашей стране, так и за рубежом, широкое применение получили акустические, магнитные, электромагнитные, радиационные, радиоволновые, оптические, тепловые, капиллярные, вибрационные, звуковые и другие автоматические устройства контроля качества и диагностирования.

Большое разнообразие параметров качества (около 400) и влия­ ющих на него факторов обусловливает необходимость создания широкой номенклатуры контрольно-измерительных роботов. Эту проблему можно решить путем создания многофункциональных устройств. Примером может служить контрольно-измерительный робот трубопрокатного стана (рис. 8.10). В его состав входят два комплекта измерительных приборов, средств механизации, техно­ логической автоматики и вычислительной техники.

Приборный комплекс включает электромагнитный прибор для выявления труб из стали незапланированной марки, оптический прибор для контроля наружного диаметра, электромагнитно-акусти­ ческий прибор для контроля толщины стенки труб, магнитный феррозондовый прибор для выявления в трубах дефектов типа нарушения сплошности, оптический прибор для выявления пристеночных де­ фектов на внутренней поверхности труб и оптические приборы для измерения длины и учета количества годных труб. По результатам контроля работает система сопровождения и сортировки труб, имеющая вычислительный комплекс и пульт управления.

В состав механической части робота входят транспортные роль­ ганги, устройства для центрирования трубы при прохождении через приборы, продувочная машина, перекладыватели, сбрасыватели

232