Короткі теоретичні відомості

Лабораторна робота №3

На тему:

«Основи роботи зварювального робототехнічного комплексу»

Виконав:

Ст. групи ЗВ-31

Саковець Андрій

Прийняв:

Білобородченко В. І.

Львів – 2013р.

ВСТУП

Методичні вказівки розроблені до виконання лабораторних робіт з курсу "Автоматичне керування зварюванням" у восьмому семестрі.

Перед виконанням лабораторних робіт студенти повинні ознайомитись із правилами техніки безпеки, заходами долікарської допомоги під час нещасних випадків, правилами пожежної безпеки.

Методичні вказівки до кожної з лабораторних робіт містять такі розділи: мету роботи; методику та послідовність виконання роботи; контрольні питання. Вимоги до звітів, короткі теоретичні відомості і правила техніки безпеки при роботі з РТК- спільні для лабораторних робіт.

КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Зварювальний робототехнологічний комплекс (РТК) складається із універ­сального електромеханічного робота РМ-01 (табл. 1), що містить андропоморф ний маніпулятор РUМА-560, системи керування СФЕРА-36, зварювального напівавтомата ПДГ-503У з блоком живлення ВДУ-506, апаратури подавання електродного дроту, блока керування БУСП—1, зварювального пальника, апаратури автономного охолодження пальника і газоапаратури.

РТК може також укомплектовуватися зварювальними пристроями і механізмами. Маніпулятор має шість ступенів рухомості і призначений для переміщення зварювального інструменту за заданою траєкторією. Дворівнева система керування на базі мікро-ЕОМ призначена для управління рухом маніпулятора і параметрами режиму зварювання.

Будова та загальний вигляд маніпулятора РМ-01.

П'ять ланок маніпулятора з'єднуються між собою в суглобах (рис. 1) і повертаються навколо осей, що проходять через центри суглобів. Кожний суглоб має свій давач положення та слідкуючий привід з електромагнітом гальмування і зубчатою передачею.

Роботою двигуна постійного струму кожного слідкуючого приводу керує окрема МЕОМ системи керування. Двигун першого суглоба розміщений на основі колони і з'єднаний із нею зубчатою передачею. Двигун другого суглоба розміщений у плечі, третього - у верхній частині руки. Двигуни четвертого, п'ятого і шостого суглобів містяться в передпліччі. Гальма, що фіксують ланки в заданому положенні, автоматично вмикаються, коли припиняється живлення електроприводів.

Давач положення кожного суглоба розміщений на валу його двигуна і складається з потенціометра і імпульсного фотоелектронного перетворювача.

*	Число ступенів рухомості
	Привід | Двигуни постійного струму з електромеханічними гальмами
	Максимальне вантажопідіймання	2,5 кг
	Точність повторення позиції	+/- 0,1 мм
	Максимальна швидкість руху з вантажем
5.1	по вільній траєкторії	1,0 м/с
5.2	по прямолінійній	0,5 м/с
	Робочий простір	Сферичний з радіусом 0,92 м
	Привід захвату	Пневматичний
	Фланець для монтажу інструменту	Діаметр 41,3 мм; 4 отвори М5
	Вага маніпулятора	53 кг
		Параметри степенів рухомості
	№ суглобу	Діапазон руху, град	Макс. швидкість, град/с
			1,4
			0,9
			2,1
			4,0
			4,2
			4,0

З потенціометра інформація про положення ланки надходить у систему керування в режимі "грубо", від фотоперетворювача - и режимі "точно". На основі сигналів, що надходять від давачів, мікро-ЕОМ обчислює координати ланок і швидкість переміщення.

Для полегшення програмування маніпулятор має дві системи координат: основну (нерухому X, У, X) і систему координат робочого інструменту (рухому X', У', Z'). Початок основної системи координат проходить через плече маніпулятора, початок рухомої розташований у фланцевій кисті.

Маніпулятор з'єднаний з системою керування двома кабелями, першим із яких подається живлення на двигуни, а другим - сигнали з давачів положення.

Дворівнева система керування (СК) роботом СФЕРА-36 має структуру, відображену на рис. 2.

Перший (верхній) рівень системи об'єднує центральну ЕОМ з пультом оператора (ПО), пультом ручного керування (ПРК), відеотерміналом (ВТ), клавіатурою (КЛ) і накопичувачем на гнучкому магнітному диску (НГМД, дискетою).

Рис. 2. Структура дворівневої системи керування.

Другий (нижній) рівень системи становлять шість модулів керування приводами (ПК1...ПК6), кожен з яких містить МЕОМ з підсилювачем потужності (ПП), модуль аналого-цифрового перетворювача (МАЦП) і модуль вводу/виводу (MBB). ЦЕОМ керує обміном між окремими модулями системи, координує їхню роботу, обчислює координати зварювального інструменту і параметри режимів зварювання. ОЗП слугує для запису і зберігання програм користувача. Завдяки резервному живленню від акумулятора інформація в оперативній пам'яті зберігається після вимкнення живлення CK. У ПЗП зберігається програми операційної системи ARPS. Дискета слугує для створення і зберігання архівів програм користувача. На ПО розміщені: перемикач живлення робота під мережі 220 В з сигнальною лампочкою; кнопки ввімкнення і вимкнення CK (з підсвіченням); кнопки ввімкнення і вимкнення живлення приводу маніпулятора; перемикач режимів "РОБОТА", "ОСТАНОВ" і "РЕСТАРТ"; кнопка ввімкнення режиму "АВТОСТАРТ" і кнопка аварійної зупинки.

Дисплей і клавіатура слугують для обміну інформацією між роботом і опе­ратором за допомогою директив і команд системної програми ARPS. Клавіатура мембранного типу крім 58 стандартних клавіш "друкарської машинки" містить функціональні клавіші USER1 та USER2, за допомогою яких можна перемикати режим роботи дисплея. ПРК дає змогу керувати переміщенням ланок маніпулятора в ручному режимі і має мікропроцесор, для керуванням обміном інформації з ЦЕОМ. Він використовується під час навчання робота та під час налагоджувальних робіт. За допомогою МВ/В система керування здійснює зв'язок з зовнішніми пристроями: кінцевими вимикачами, кнопками ручного керування, вентилями, сигнальними лампами, програмованими контролерами, ЕОМ та іншими роботами.

Кожним суглобом маніпулятора керує свій МКП, побудований на базі окремої МЕОМ. До виходу МЕОМ через підсилювач потужності ПП під'єднаний двигун постійного струму ДПС суглоба. Інформація про швидкість переміщення ланки надходить від фотоелектронного давача ФД і потенціометра в МЕОМ, а також через МАЦП в ЦЕОМ.

Технологічні характеристики системи керування наведені в табл. 2.

Таблиця 2

1.	Архітектура	Дворівнева на базі мікро-ЕОМ
2.	Мови програмування	АRPS
3.	Засоби навчання і програмування	Дисплей з клавіатурою, ПРК
4.	Для ОЗП/ПЗП	12 слів
5.	Зовнішня пам'ять	НГМД
6.	Ввід/вивід інформації: По 32 гальванічно-розв'язаних в/в:	Входи-24 В, 15 мА Виходи - 24 В, 2 А
7.	Живлення	Від мережі 220В, 50Гц, 2кВа
8.	Габаритні розміри	605х665х1870 мм
9.	Вага	280 кг

Пульт ручного керування.

На ПРК розміщені такі органи керування та індикації:

I. Кнопка вмикання і вимикання режимів: COMP - керування маніпулятором від ЦЕОМ; WORLD - ручне керування в основній системі координат; TOOL - ручне керування маніпулятором у системі координат інструмента; JOINT - ручне керування суглобами маніпулятора; OFF - зупинка маніпулятора; FREE - розгальмування суглобів маніпулятора. Ввімкнення режиму індикується відповідним сигнальним світлодіодом.

II. Кнопки керування рухом маніпулятора: Х+,Х-,У+ - керування в основній системі координат (режим Y-,Z+,Z - WORLD); RX+,RX-,RY+ - керування в системі координат інструмента (режим RY-.RZ+RZ - TOOL); I⁺... С⁺. - керування суглобами (режим JOINT).

III. Кнопки керування швидкістю маніпулятора: +SPEED і -SPEED - відповідно збільшують або зменшують швидкість руху маніпулятора на одиницю. Кожна наступна одиниця швидкості відповідає світлодіоду що загорається. Використовується 8 ступенів швидкості: 1,9 мм/с, 3,8 мм/с; 7,5 мм/с; 15,0 мм/с; 30,0 мм/с; 60,0 мм/с; 120,0 мм/с; 240 мм/с.

IV. Кнопки керування затискуванням інструменту: OPEN, CLOSE- відповідно затиснути або відпустити інструмент;

V. Кнопка запису поточних координат маніпулятора в ЦЕОМ - STEP;

VI. Світлодіод індикації необхідності проведення калібрування - CALIB;

VII. Дисплей для висвітлення машинних повідомлень;

VIII. Кнопка швидкої зупинки маніпулятора на торці ПРК, що, на відміну від кнопки OFF, вимикає також живлення приводів маніпулятора.

У режимі FREE розгальмування суглобів вмикається кнопкою "+", а вимикається кнопкою УВАГА. Під час розгальмування приводів маніпулятора необхідно підтримувати відповідну ланку, щоб рука маніпулятора не впала.

Основні принципи роботи робота РМ-01.

Роботом РМ-01 керують програми, що є в пам'яті ЦЕОМ. Програмне забезпечення системи керування роботом складається з операційної системи ARPS і комплексу прикладних програм. Операційна система містить програми керування роботом і деякі до­поміжні програми, за допомогою яких викочується програмування робота методом навчання, запис даних на дискету тощо. Прикладні програми керують роботом під час виконання конкретної програми, наприклад, рухом інструмента заданою траєкторією. Навчання робота рухатися заданою траєкторією можна здійснювати двома способами. Згідно з першим з них, маніпулятор за допомогою ПРК переміщається з точки в точку з одночасним записом координат точок в ОЗП натискуванням кнопки STEP. Координати точок, автоматично обчислюються ЦЕОМ на основі сигналів, що надходять з давачів положення суглобів. Другий спосіб передбачає занесення координат точок в ОЗП оператором за допомогою клавіатури. Найефективніший спосіб навчання робота - змішаний, коли програма руху інструмента вводиться з клавіатури, а координати точок - як у першому способі.

Після вмикання робота потрібно визначити положення кожної ланки ма­ніпулятора. Це виконується у режимі калібрування. Після задання з пульта спеціальної команди, калібрування виконується автоматично протягом 5 с. ЦЕОМ зчитує інформацію про наближене положення ланок з потенціометрів, розміщених на осях двигунів. Точна інформація зчитується з фотоелектронних давачів при незначних переміщеннях ланок маніпулятора. У режимі "Автостарт" режим калібрування вмикається автоматично.

При запуску програми управління зварюванням ЦЕОМ починає об­числювати траєкторію маніпулятора на основі його чинного положення. Отримані параметри траєкторії передаються в модулі керування приводами. МКП обчислює траєкторію конкретного суглоба, видає сигнал на двигун постійного струму цього суглоба і контролює його положення на основі інформації від фотоелектронного давача. Лінійна інтерполяція забезпечує максимальну плавність руху ланок маніпулятора.

Крім керування маніпулятором система управління може керувати роботою інших технічних засобів, що входять до складу РТК. Тоді управління іншими ТЗ відбувається в режимі реального часу паралельно з керуванням маніпулятором. Крім того, під час роботи, ЦЕОМ постійно контролює стан всіх пристроїв робота.

У разі несправності якоїсь з ланок системи ЦП вимикає живлення маніпулятора і видає повідомлення на дисплей.

Мета роботи

Вивчити будову та основні принципи роботи зварювального РТК на базі робота РМ-01. Набути практичні навички керування маніпулятором за допомогою РПК.

Методика та послідовність виконання роботи

2.1. Запуск робота.

1) Повернути вимикач "СЕТЬ" на ПО в положення "І".

2) Натиснути зелену кнопку "СУІ".

Результат:

- через 3 с ввімкнеться CK;

- на ПРК висвітиться NOKIA А02 і NO CONTROL;

-На відеотерміналі висвітиться NOKIA ARPS/M B04RM 01 Zero memory (Y,N) or AUTOSTART?

3) На клавіатурі набрати: Y(C₂)

Результат:

- на відеотерміналі виводиться >.

- на ПРК засвічується світлодіод CALIB і виводиться: АРМ PWR OFF

4) Натиснути кнопку "ПИТАНИЕ ПРИВОДА".

Результат:

- відбувається розблокавання гальм маніпулятора;

- на ПРК засвідчуються світлодіоди CALIB і COMP виводиться СОМ MODE.

2.2.Виставлення маніпулятора в задані координати за допомогою ПРК.

1) Ввімкнути режим "JOINT"

2) Кнопками "+"/"-" відповідних суглобів вивести маніпулятор з верхньо­го положення (положення READY).

2.3.Вимикання роботи

1. Зупинити робот одним з таких способів:

- набрати на клавіатурі >ABORT(C₂)

- перемикач режимів на ПО поставити в положення ОСТАНОВ;

- натиснути кнопку зупинення на торці ПРК.

Попередження: не користуватися кнопкою "АВАРИЯ", якщо цього не вимагають обставини.

2. Вимкнути живлення маніпулятора кнопкою "ПИТАНИЕ ПРИВОДОВ".

3. Вимкнути живлення CK кнопкою "CYO".