ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Принципы управления сварочными роботами и РТК (А. И Бондаренко) из "Машиностроение Энциклопедия Оборудование для сварки ТомIV-6 " Управление звеньями манипуляционной системы может быть позиционным или контурным. Позиционное управление положением обеспечивает лишь определенное значение координат рабочего органа в заданных точках, а управление движением по траекториям, повторяющим форму направляющих, — произвольные, в определенных пределах, траекторию движения между точками и скорость этого движения, кроме случаев, когда звенья перемещаются поочередно и траектория рабочего органа определяется отрезками соответствующих направляющих. [c.130] Контурное управление состоит в обеспечении движения рабочего органа по траектории любой формы с заданной скоростью. Задачи позиционного управления проще задач контурного управления. Однако системы, реализующие контурное управление, универсальны и, как правило, могут использоваться для решения позиционных задач. [c.130] Известны две группы методов программирования манипуляционных систем роботов и их комплексов для сварки обучения (on-line) — задание программы с использованием манипуляционной системы робота или комплекса внешнего программирования (off-Jine) — составление программы без использования манипуляционной системы. Различают следующие методы обучения с использованием обратимой кинематики манипулятора инструмента и перемещением сварочного инструмента или его имитатора вручную по линии соединения с использованием рукоятки обучения со встроенными в нее датчиками, воздействующими на приводы звеньев в режиме слежения за рукой оператора с использованием дистанционного управления с пульта обучения для последовательного перемещения сварочного инструмента в характерные точки траектории и языка программирования для описания характера траектории между указанными точками и скорости перемещения между ними. Дистанционное управление может быть реализовано как управление отдельными степенями подвижности с помощью кнопок или посредством многокоординатного переключателя-рукоятки. [c.131] Методы обучения роботов и их комплексов для сварки с использованием дистанционного управления с пульта обучения являются в настоящее время основными. Небольшое применение нашли методы, основанные на обратимой кинематике (роботы типа Apprenti e, MA 2001). Методы обучения отличает наглядность, однако во время обучения не выдается продукция, а при сварке швов сложной формы или большого числа точек, или коротких швов программирование усложняется и требует больших затрат времени. Так, при программировании работы робота в течение 1 мин для дуговой сварки методом обучения требуется 20...80 мин. Следует отметить, что большая часть травм, связанных с использованием сварочных роботов, происходит во время обучения, когда оператор-программист вынужден находиться в зоне действия робота. [c.131] Различают следующие методы внешнего программирования текстуальное, когда последовательность действий робота задается в виде инструкций, а перемещения и параметры режима сварки вводятся в числовом виде с использованием компьютерной графики, позволяющей в наглядном виде моделировать работу комплекса, сравнивать различные варианты выполнения программы и проверять возможность ее реализации без столкновений робота с препятствиями. Методы внешнего про-фаммирования сокращают простои робота. [c.131] Системы управления промышленными роботами [5, 8] представляют собой многопроцессорные управляющие устройства, построенные по иерархическому принципу. На верхнем уровне управления осуществляются расчет траектории движения рабочего органа формирование команд, управляющих движением звеньев робота логическая обработка информации от периферийных устройств комплекса диалоговый режим работы оператора через видеотерминальное устройство обмен информацией с ЭВМ верхнего уровня и внешним программоносителем (НГМД, КНМЛ) управление роботом через пульт ручного управления диагностика работы системы калибровка координат звеньев [II]. Нижний уровень управления используется для решения задачи управления движением звеньев в соответствии с программой, поступающей с верхнего уровня. [c.131] Связь между процессорами, реализующими функции верхнего и нижнего уровней управления, может осуществляться через общую память (системы с общей памятью) или через системную магистраль (распределенные системы). Примером системы с общей памятью является система МП СУ (рис. 2.13, а), в которой обмен данными между ЦПУ-П, ЦПУ-Пр, ЦПУ-Тр и ЦПУ-Св происходит по таймеру через общую память, расположенную в модуле ЦПУ-П. Структура распределенных систем может содержать одну общую системную магистраль М, как в системе Професс 1-8 (рис. 2.13, б), или системные магистрали верхнего уровня М и нижнего М2, взаимодействующие через модуль связи МС, как в системе Сфера-36 (рис. 2.13, в). [c.131] В системах МПСУ и Професс 1-8 используются проблемно ориентированные языки, а в системе Сфера-36 — язык высокого уровня ARPS, структура и возможности которого позволяют решать задачи установочной, а в ряде случаев, и текущей адаптации путем создания алгоритмов адаптивного управления на уровне прикладных программ пользователя. [c.131] В первом приближении допускаемое случайное отклонение линии сопряжения свариваемых элементов от расчетного значения при сварке плавяшимся электродом в зашит-ных газах не должно превышать в направлении, поперечном оси электрода, 0,5 /э (без колебаний электрода) и (с колебаниями электрода). При роботизированной дуговой сварке сталей плавящимся электродом диаметр электродной проволоки 0,8... 1,6 мм. [c.133] Первый класс задач геометрической адаптации решается с помощью методов установочной (начальной) адаптации и может быть разделен на два подкласса 1) отклонения сводятся к случайному малому параллельному переносу линии сопряжения в двух- или трехмерном пространстве 2) отклонения могут рассматриваться как случайный малый поворот в плоскости (вокруг одной оси) или в пространстве (вокруг двух или трех осей). Задачи первого подкласса наиболее часто встречаются при сварке коротких швов в конструкциях средних и крупных габаритных размеров, в частности, каркасно-решетчатого типа. При этом можно не учитывать случайный малый поворот короткой линии соединения, так как линейные смещения коротких швов пренебрежимо малы. [c.133] Задачи второго подкласса встречаются в сварочном производстве значительно реже, чем предыдущие. Так, при приварке жестких, достаточно стабильно обрабатываемых бобышек, накладок и вставок средних размеров к листовым, каркасным, рамным конструкциям случайным поворотом, если он имеется, пренебречь нельзя. Для получения информации о необходимой корректировке программы при случайном малом повороте линии соединения в плоскости или в пространстве необходимо и достаточно определить положение соответственно трех или шести базовых точек. [c.134] Назначение минимального числа базовых точек, необходимых для определения положения каждого короткого шва (число таких швов на конструкциях каркасно-решетчатого типа велико), и выполнение поисковых движений на возможно большой скорости — важные пути повышения производительности комплекса для сварки, а следовательно, его экономической эффективности. [c.134] Для швов с большим радиусом кривизны требуемые изменения ориентации горелки, связанные с малыми отклонениями линии соединения от расчетного положения, весьма малы, поэтому их влияние на качество сварного соединения незначительно. Следовательно, при сварке швов с большим радиусом кривизны достаточно определить три линейных составляющих смещения линий соединения ЛЛ э, A) 3, относительно программного положения и скорректировать на соответствующее текущее положение горелки (точки сварки) относительно изделия, не меняя ее ориентации (рис. 2.15). Следует отметить, что составляющая АЛТд в рассматриваемом случае необходима только при сварке незамкнутых швов для определения момента начала конца сварки. По длине шва составляющая ЛА э жет не использоваться. [c.134] Для швов, имеющих на линии соединения участки с углами и весьма малыми радиусами кривизны (пересечения и закругления различных конструктивных элементов), нельзя пренебречь требуемыми изменениями ориентации горелки, связанными с отклонением соответствующих точек линии соединения от расчетного положения. Задача текущей геометрической адаптации в этом случае существенно усложняется техническими трудностями получения информации о положении линии соединения в углах и на закруглениях малого радиуса, а также большой скоростью изменения переносных и ориентирующих координат. [c.135] Для начальной адаптации могут быть использованы электромеханические (тактильные), электроискровые датчики и датчики расстояния. Последние получили наибольшее распространение. В них касание изделия до начала сварки осуществляется электродом или изолированным соплом горелки (рис. 2.17). Во время поиска базовых точек 1—3 на электрод или сопло подается напр51жение 400 В частотой 400 Гц. Электрод может предварительно выдвигаться до подводимого упора и фиксироваться специальной цангой, встроенной в горелку, для предотвращения его смещения вдоль оси во время измерений. Однако при этом усложняется конструкция горелки и снижается ее надежность. Альтернативным решением является автоматическое отрезание конца электрода на заданном вылете в отдельно стоящем устройстве, что повышает надежность последующего возбуждения сварочной дуги. [c.135] Создание средств измерения для текущей адаптации сварочных роботов возможно с использованием тактильных электромеханических датчиков и устройств прямого копирования, бесконтактных датчиков расстояния до поверхности элементов свариваемого изделия, сварочной дуги в качестве датчика и видеосен-сорных устройств. Электромеханические датчики и устройства прямого копирования получили значительное распространение при автоматической сварке прямолинейных и круговых протяженных швов простой формы преимущественно в специализированных комплексах, реже в роботах. [c.136] Использование сварочной дуги в качестве датчика позволяет получить информацию о фактическом положении свариваемого соединения, а в некоторых случаях и о ширине зазора или разделки в зоне сварки. Недостатком системы адаптации с использованием дуги в качестве датчика является то, что процесс адаптации начинается только после начала сварки. При значительных начальных несовпадениях электрода и линии соединения начальный участок шва не совпадает с линией соединения. Поэтому целесообразно сочетание системы текущей адаптации с дугой в качестве датчика, и системы начальной адаптации с соплом или электродом в качестве щупа. [c.136] Системы с использованием сварочной дуги в качестве датчика наиболее эффективны при сварке в аргоне и аргоносодержащих смесях защитных газов, когда дуговой процесс наиболее стабилен. При сварке в СО2 применение этого способа затруднено вследствие нестабильности дугового процесса. При сварке швов малого калибра применение колебаний дуги неэффективно с точки зрения производительности процесса. [c.136] Видеосенсорные устройства составляют большую группу измерительных средств. Некоторые из них достаточно универсальны и перспективны для адаптации сварочных роботов. При дуговой сварке в защитных газах необходимо учитывать помехи от светового излучения дуги, брызг расплавленного металла, а также выделяющихся дымов и газов, поскольку оптика видеосенсоров подвергается интенсивному загрязнению и эрозии пылью, брызгами металла, агрессивными аэрозолями и газами. В ряде случаев предлагается измерение каждого экземпляра изделия осуществлять на повышенной скорости до начала сварки, хотя предпочтительным является измерение во время сварки. [c.136] Наиболее универсален и информативен триангуляционный метод измерения [10] сечения зоны свариваемого соединения световой плоскостью (рис. 2.18). Секущая плоскость может быть представлена движущимся точечным лучом (с помощью колеблющегося зеркала), стационарным щелевым лучом или светотеневой границей. Такое освещение получило название структурированного. Наиболее эффективным осветителем является лазер. Зона светового сечения наблюдается под углом, позволяющим получить трехмерную информацию о свариваемом шве о положении линии соединения, зазоре или сечении разделки, превышении кромок. Картина, воспринимаемая двухмерным, чаще всего матричным фотоприемником, определяется типом соединения. [c.136] Вернуться к основной статье