Реферат: Управление с помощью ЭВМ

--PAGE_BREAK--
более низком уровне структуры ГПС позволяет свести к минимуму затраты на

транспорт и манипулирование. Одновременно достигается снижение количества

операций при общем повышении гибкости ГПС.

Прицип совместимости технологических, программных, информационных,

конструктивных, энергетических и эксплуотационных элементов. Технологическая

совместимость обеспечивает технологическое единство и взаимозаменяемость

компонентов автоматизированного производства. Она предопределяет необходимость

выполнения определенных требований к изделию, технологии и технологическому

оборрудованию.

Изделие должно быть максимально технологично с точки зрения возможности

автоматизации его производства. например, для распознавания, ориентации и

позиционирования деталей при автоматической сборке необходимо предусматривать в

них специальные отличительные признаки: реперные знаки, характерные

отличительные внешние формы и др. Кроме того, изделия должны обладать высокой

степенью конструктивного и технологического подобия, необходимого для

организации группового производства.

Достигается это требование унификацией технологии производства изделий и их

полуфабрикатов, конструкции деталей, комплектующих и изделий в целом.

В свою очередь, все компоненты ГПС: приспособления, оснастка, автоматические

устройства загрузки-выгрузки, оборудование — должны в наивысшей степени

удовлетворять требованиям гибкой автоматизации.

Информационная совместимость подсистем ГПС обеспечивает их оптимальное

взаимодействие при выполнении заданных функций. Для ее достижения вводятся в

действие стандартные блоки связи с ЭВМ, выдерживается строгая регламентация

входных и выходных параметров модулей на всех иерархических уровнях системы,

входных и выходных сигналов для управляющих воздействий.

В условиях постоянного повышения стоимости программного обеспечения больших

систем, во все больших пропорциях превышающей стоимость технических средств,

особенноважное значение преобретает внутри- и межуровневая программная

совместимость оборудования.

Конструктивная совместимость обеспечивает единство и согласованность

геометрических параметров, эстетических и эргономических характеристик. Она

достигается созданием единой конструктивной базы для функционально подобных

модулей всех уровней при условии обязательной согласованности конструкций низших

иерархических уровней с констукциями высших уровней.

Эксплуотационная совместимость обеспечивает согласованность характеристик,

определяющих условия работы оборудования, его долговечность, ремонтопригодность,

надежность, и метрологических характеристик, а также соответствие требованиям

электронно-вакуумной гигиены, технологического микроклимата и т.д.

Энергетическая совместимость обеспечивает согласованность потребляемых

энергетических средств: воды, электроэнергии, сжатого воздуха, жидких газов,

вакуума и т.д. При комплектовании ГПС необходимо стремиться к минимальному

количеству разновидностей применяемых видов энергии.

Выбору объекта для создания ГПС предшествует анализ производственного процесса

на данном предприятии с целью определения соответствия его

организационно-технологической структуры принципам группового производства, т.е.

определения степени готовности предприятия к созданию ГПС.

Как уже отмечалось, основными компонентами ГПС являются: гибкий производственный

модуль (ГПМ), автоматические складская и транспортная системы (АСС и АТС) и

система автоматизированного управления.

Гибкий производственный модуль должен выполнять в автоматическом режиме

следующие функции:

— переналадку на изготовление другого изделия;

— установку изделий, подлежащих обработке в техно логическом оборудовании, и

выгрузку готовых изде лий;

— очистку установок от отходов производства;

— контроль правильности базирования и установки об рабатываемого изделия;

— контроль рабочих сред и средств, осуществляющих обработку, а также

формирование корректирующих воздействий по результатам контроля;

— замену средств обработки и рабочих сред;

— контроль параметров, обрабатываемого изделия и формирование корректирующих

воздействий по ре зультатам контроля;

— автоматическое управление технологическим процес сом на основе принятых

критериев эффективности;

— связь с верхним уровнем управления с целью обмена информацией и приема

управляющих воздействий;

— диагностику технического состояния и поиск неисп равностей.

Применение автоматической складской системой в ГПС необходимо для хранения

запаса объектов обработки, инструмента, приспособлений, материалов в связи с

тем, что при многонаменклатурном производстве невозможно организовать обработку

различных партий деталей в едином ритме, подобно автоматическим линиям с жестким

циклом. Автоматическая складская система используется в качестве организующего

звена, информационная модель которого может применяться для планирования работы

ГПС, так как сменно — суточное задание рассчитывается на основании информации о

наличии предметов и средств обработки на складе. Она должна иметь достаточную

емкость для обеспечения непрерывности многосменного технологического цикла при

рациональном использовании площадей и объемов производственных помещений,

обеспечить сохранность обрабатывающих устройств и готовых изделий в заданном

ориентировочном положении при операциях приема, хранения и выдачи, а также учет

комплектности склада и выдачу информации об этом на верхний уровень управления.

Автоматическая транспортная система, входящая в ГПС, обеспечивает получение из

АСС и возврат изделий (полуфабрикатов, материалов, комплектующих изделий,

инструмента, технологической оснастки и др.), перемещение их в заданном

направлении с заданной скоростью, переукладку с одних транспортных средств на

другие, установку на приемные устройства с заданной точностью, транспортировку

изготовленных изделий на склад готовой продукции и т.д. Эта система должна

удовлетворять требованиям ГПМ, сохранять ориентацию перевезенного груза,

осуществлять связь с верхним уровнем управления.

В состав АТС входят основное транспортное оборудование, основу которого

составляют накопительно-ориентиррующие устройства.

В зависимости от условий производства в ГПС применяются транспортные средства

трех видов: напольные роботы — электроробокары, подвесные транспортные роботы и

конвейерные системы.

В системах управления ГПС применяется большое число вычислительных машин,

выполняющих функции сбора, хранения, передачи, обработки и выдачи информации.

Для координации работы элементов ГПС используестся многоуровневая система.

К первому уровню относятся устройства управления промышленным роботом с

программным управлением. Ко второму уровню относится система управления гибким

производственным модулем (ГПМ).

Рассмотрим конкретные задачи, которые роботы решают в настоящее время на

промышленных предприятиях. Их можно разделить на три основных категории :

— манипуляции заготовками и изделиями

— обработка с помощью различных инстру ментов

— сборка. Манипуляции изделиями и заготовками.

При разгрузочно-загрузочных и транспортных операциях робот заменяет пару

человеческих рук. В его обязанности не входят особенно сложные процедуры. Он

всего лишь многократно повторяет одну и туже операцию в соответствии с

заложенной в нем программой. Рассмотрим типичные применения таких роботов.

1) Загрузочно-разгрузочные работы.

Во многих отраслях машиностроительной промышленности используются установки для

литья, резки и ковки. В большинстве случаев последовательность выполняемых ими

операций весьма проста. Вначале заготовки загружают в производственную

установку, котора затем обрабатывает их строго определенным образом, и, наконец,

готовые детали извлекают из нее. Загрузку и разгрузку, как правило, выполняют

рабочие или в тех случаях, когда применимы средства жесткой автоматизации,

специализированные механи мы, расчитанные на операции только одного вида. Роботы

могут здесь оказаться полезными, если характер таких загрузочно-разгрузочных

операций время от времени меняется.

Например, в литейном производтстве роботы используются как для дозированной

разливки расплавленного алюминия, так и для извлечения из пресс-формы

затвердевших отливок и охлажденияих. Такой подход обладает двумя преимуществами.

прежде всего р гарантируют более строгое соблюдение требований технологического

процесса: действую и соответствии с заданной программой, они всегда вводят в

установку точно дозированное количество металла. Затем в строго определенные

моменеты времени они извлек ют из нее отформованные детали. Благодоря точному

соблюдению технологического процесса строго соблюдаются и характеристики

изделий.

Второе преимущество данного подхода заключается в том, что значительно

облегчается работа оператора. Извлечение раскаленного куска металла из

пресс-формы одна из мало привлекательных работ, и желательно, чтобы ее выполнял

робот. Таким образ ль человека сводится к контролю за протеканием процесса и

управлению действиями робота с помощью компьютера.

2) Перенос изделий с одной производственной установки на другую.

Во многих отраслях машиностроительной промышленности погрузочно-разгрузочные

механизмы предназначены для перемещения изделий с одного производственного

участка на другой. И при выполнение таких перемещений роботы играют немаловажную

роль. На заводе фирмы IBM в Пикипси (шт. Нью-Йорк), выпускающем компьютеры,

роботы загружает магнитные диски в систему, где на них записывается необходимая

информация. Программа, управляющая роботом, содержит инструкции относительно

того, в каку четырех установок для записи следует загружать тот или иной

«пустой» диск. Кроме того, программа задает конкретный набор команд, который

соответствующая установка должна занести на диск. Тот же робот осуществляет и

два других этапа этого технолог ческого процесса. Он извлекает диск из

записывающей установки и помещает его в устройство, которое струей сжатого

воздуха прижимает к поверхности диска сомоклеющуюся метку. Затем робот вынимает

диск с помощью захватного происпособления и упаковывает его конверт. Подобный

робот разработан и внедрен на английском автомобилестроительном заводе. Он

передвигается на гусеницах между пятью производственными участками завода. Робот

извлекает пластмассовую деталь автомобиля из установки для инжекторного пресов и

последовательно переносит деталь на доводочные участки, где с нее снимаются

облои и заусенцы. Далее робот помещает деталь на специализированный станок,

который полирует ее. И наконец деталь перемещается с полировального станка на

конвеер.

3) Упаковка.

Практически все бытовые и промышленные товары необходимо упаковывать, и для

роботов не представляет сложности поднимать гготовые изделия и помещать в

какую-либо тару. На заводах одной из кондитерских фирм Англии специализированные

роботы занимаются укладкой конфет в коробки. Эти машины весьма сложны и

совершенны. Во-первых они обращаются с продукцией очень аккуратно: сжав

шоколадное изделие, они могут наруш го форму или раздавить его. Во-вторых, робот

соблюдает высокую точность при укладке конфет в коробки, помещая их в

определенные ячейки коробки.

4) Погрузка тяжелых предметов на конвеер или палеты.

Помимо упаковки миниатюрных изделий, а также промышленных и бытовых товаров

роботы иногда выполняют и погрузку тяжелых предметов. По существу они здесь

заменяют подъемно-транспортные машины, управляемые оператором-человеком.

Обработка деталей и заготовок.

Хотя роботы, выполняющие обработку изделий с помощью различных инструментов и

нашли пока менее широкое применение, чем аналогичное оборудование для

транспортировки деталей и заготовок, они продемонстрировалисвою эффективность

при решении мног дач.

1) Сварка.

Эта операцая чаще всего выполняется с помощью роботов, предназначенных для

манипулирования инструментом. роботы могут осуществлять два вида сварки:

точечную контактную и дуговую. В обоих случаях робот удерживает сварочный

пистолет, который скает ток через две соединяемые металлические детали.

В соответствии с управляющей программой сварочный пистолет может перемещатся

практически не отклоняясь от заданной траектории. И если программа отлаженна

хорошо, сварочный пистолет прокладывает шов с очень высокой точностью.

Большинство роботов для точечной сварки применяется в автомобильной

промышленнсти. При сборке автомобиля необходимо выполнить огромное количество

операций точечной сварки, чтобы надлежащим образом соединить между собой

различные детали кузова, имер боковины, крышу и капот. На современных конвеерах

эти детали вначеле соединяются временно несколькими прихваточными сварными

соединениями. Далее кузов перемпщается по конвееру мимо группы роботов, каждый

из которых осуществляет сварку встрог определенных местах. Поскольку все кузова,

монтируемые на одной производственной линии, для получения высококачественных

соединений просто требуется, чтобы робот кождый раз повторял заданную

последовательность перемещений.

При очевидных преимуществах такого использования роботов существует ряд и

серьезных технических проблем. Запрограммировать робот весьма непросто.

Необходимо не только задать точный маршрут движения манипулятора, но и

подготовить инструкции, в етствии с которыми регулируется напряжение и сила тока

в каждой точке маршрута. А эти параметры могут менятся, например, в зависимости

от толщины сварримоего материала или от того, какую форму имеет прокладываемый

шов — прямую или криволинейную.

Также необходимо сконструировать фиксаторы, удерживающие детали в процессе

сварки таким образом, чтобы сварка осуществлялась при высокой точности

позиционирования. Когда сварочный пистолет держит человек, он способен учитывать

незначетельные ения заготовки. Сварщик-человеку лишь слегка сместит инструмент,

с тем чтобы выполнить шов в заданном месте. Робот же не способен принимать

подобные решения, если фиксаторы допускают перекос или смещение, то существует

вероятность того, что сварн е швы будут расположенны с отклонением. Кроме того,

фиксатор должен быть таким, чтобы манипулятор имел доступ к детали с разных

сторон.

Следующая проблема касается допусков на изготавливаемые детали. Сварщик-человек

принимает во внимание неизбежные отклонения в размерах, но роботу подобная

коррекция не под силу. Таким образом, когда сварка осуществляется с помощью

автоматики, ски на детали, изготавливаемые на других участках предприятия,

должны быть минимальными.

Характер воздействия, которое роботы оказывают на другие этапы производственного

процесса (весьма вероятно, что оно приведет к тесной привязке всех

технологических операций ), называется «принципом домино» в робототехнике.

2) Обработка резаньем.

2.1) Сверление.

Как правило операцию сверления осуществляют на станке. При использовании робота

в его захватном приспособлении закрепляется рабочий инструмент, который

перемещается над поверхностью обрабатываемой детали, высверливая отверстия в

нужных местах имущество подобной процедуры проявляется в тех случаях, когда

приходится работать с крупногабаритными и массивными деталями или проделывать

большое число отверстий.

Операции сверления играют значительную роль в производстве самолетов: они

предшествуют клепке, при которой в отверстия вставляются миниатюрные зажимные

детали, скрепляющие между собой два листа металла. В деталях самолетов

необходимо проделыв отни, а то и тысячи отверстий под заклепки, и вполне

естественно, что такую операцию поручили роботу.

Английская компания изготавливает детали механизма бомбосбрасывания,

предназначенного для истребителя «Торнадо». Механизм представляет собой

цилиндрическую конструкцию длиной примерно 6м, к которой требуется приклепать

кожух из восьми металли х панелей. В кожухе необходимо просверлить около 3000

отверстий под заклепки. Проблема заключалась в том, как добиться, чтобы робот,

оснащенный высокоскоростной сверлильной головкой, проделывал отверстия точно в

заданных местах.

Инженеры пришли к выводу, что данную проблему можно решить следующим образом:

рабочий просверливает ряд эталонных отверстий (примерно через метр друг от

друга) вдоль панелей, которые размещаются надлежащтм образом поверх

цилиндрической конструкции. Манипулятор с закрепленным в его зажиме сенсорным

зондом (а не сверлом) перемещается над поверхностью заготовки, посылая в память

робота данные о местонахождении эталонных отверстий. Затем робот расчитывает

точные координаты остальных отверстий исходя из этих базовых точек. Затем робот,

завершив операцию сверления, удаляет оставшиеся в отверстиях крошечные частицы

металла специальным инструментом.

2.2) Безконтактная обработка заготовок.

Из-за малой жесткости и недостаточной твердости, роботы не могут проводить

обработку твердых материалов резаньем. Поэтому инженеры изучают бесконтактные

методы обработки материалов, подобных металлу или пластику. Для этой цели, в

частности, льзуется лазер. В рабочем органе робота закреплен прибор, который

направляет высокоэнергетическое когерентное излучение лазера (для чего нередко

используется волокно-оптическая система передачи) на обрабатываемую заготовку.

Лазер может с высокой т чностью резать пластины из металла, в частности стали.

Робот перемещает рабочий орган над обрабатываемым листовым материалом по

траектории, определяемой программой. Программой же регулируется интенсивность

светового луча в соответствии с толщиной нарезаемого материала.

Другой бесконтактный метод резанья основан на использовании струи жидкости.

Такой подход впервые применила компания «Дженерал моторс». На ее заводе в

Адриане установлена система с 10 роботами, изготавливающая пластмассовые детали

нефтеналивны терн. Восемь из десяти роботов напрявляют водяные струи под высоким

давлением на перемещаемые конвеером пластмассовые листы. Эти струи прорезают в

исходном материале ряд отверстий и щелей, а также удаляют лишние элементы

пластмассовых прессованых де алей. по утверждению представителей компании

«Дженерал моторс», подобная роботизированная система весьма экономична,

поскольку исключает износ инструмента и позволяет повысить качество операций

резанья. Поскольку система управляется программой, к торая находится в памяти

центрального компьютера, для контроля и обслуживания всех 10 роботов требуется

только два оператора.

3) Нанесение различных составов на поверхность.

На большенстве предприятий после таких операций, как резанье, производится

обработка поверхности только что изготовленных деталей (чаще всего окраска). Это

еще один тип производственных операций, которые способен выполнять робот если

его осн ь пульверизатором. В память робота закладывается программа,

обеспечивающая выполнение определенной, многократно повторяемой

последовательности перемещений. Одновременно программа регулирует скорость

разбрызгивания краски. В результате на поверхнос и окрашиваемой детали

образуется равномерное покрытие, причем нередко робот обеспечивает более высокое

качество окраски, чем человек, которому свойственна неточность движений. Среди

других процедур обработки поверхности можно отметить напыление ан икоррозийных

жидкостей на листы металла для защиты их от химического или физического

воздействия окружающей среды, а также нанесение клеевых составов на поверхность

деталей подлежащих соединению. Автомобилестроительные компании исследовали

возможнос ь применения последней операции на этапе окончательной «подгонки»

готовых узлов, в частности при монтаже таких элементов, как хромовые вкладыши на

кузове автомобиля. При выполнении подобных операций робот помещают в оболочку,

которая защищает его от попадания клея и других связующих веществ. Его также

можно «обучить» тому, чтобы он время от времени самостоятельно очищался,

погружая захватное приспособление в очищающую жидкость.

4) Чистовая обработка.

Самой «непопулярной» операцией в механообработке, которая к тому же труднее

потдается автоматизации, является, пожалуй, удаление заусенцев, посторонних

частиц и зачистка.

Такая чистовая обработка-весьма непростая процедура. Рабочий подносит

обрабатываемую деталь к абразивному инструменту, который стачивает острые края и

шероховатости на поверхности изделия. Данная процедура занимает важное место в

технологическ оцессе, однако выполнять ее вручную весьма непросто.

Возможности использования роботов для окончательной обработки изделий

исследовались во многих странах. Основная трудность здесь состоит в том, что

роботы не обладают естественной для человека способностью контролировать

качество своей работы, не может менять последовательность своих действий, если

он не снабжен соответствующими датчиками. Английская фирма, специализирующаяся

на изготовлении соединительных элементов водопроводных труб, осуществила проект,
    продолжение
--PAGE_BREAK--