Министерство  образования и науки Российской Федерации 

Федеральное агентство по образованию

Саратовский государственный  технический университет

 

Кафедра «Автоматизация и управление технологическими процессами» 
 
 
 
 
 
 
 
 

Пояснительная записка к курсовому  проекту

 

По курсу: «Схемотехника систем управления» 

 « Разработка схемы управления » 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                Выполнил:

                                                студент группы АТП  – 31

                                                                                  Блинов О. Г. 

                                                Проверил:

                                                доц. каф. АТП

                                                Виноградов М. В. 
 
 
 
 

                                                   

Саратов 2009

Реферат

  

  Современное  производство с его быстрыми  темпами технического развития, немыслимыми масштабами и скоростями производства требует высокой точности применяемых деталей, а также широкой информационной связи между объектами производства, т.е. глубокого контроля автоматическими системами технологических операций и процессов, происходящих в оборудовании в процессе производства, а так же высокого контроля производимой продукции.

    В  настоящее время широкой автоматизации  подверглись различные отрасли промышленности. Начиная от легкой пищевой, и заканчивая на тяжелой – военной, в которой необходима наиболее высокая точность деталей и узлов, их высокое программно – информационное обеспечение.

  Применение  автоматических систем в процессе производства, а также в бытовых устройствах  или установках позволяет значительно  уменьшить потребление электроэнергии, снижает в значительной степени  количество потребляемого производством  сырья, уменьшает количество и концентрацию отходов производства. Получаемая в процессе производства продукция или энергия отличается повышенным качеством, которое не могло бы быть достигнуто без применения автоматических систем. Так же только с применением автоматических систем в процессах производства можно добиться массового выпуска продукции, а значит и уменьшить стоимость единицы произведенной продукции, что так необходимо при современных темпах развития, при которых вновь разработанные технологии или продукция  быстро подвергаются моральному износу и требуют своей замены или модернизации с наименьшими затратами.

   Автоматизирование  технологических процессов также  позволяет в значительной степени снизить монотонный труд рабочих, а значит понизить их утомляемость в течение дня и повысить их внимательность; позволяет освободить человека от работ во вредных для его здоровья условиях.

   Успехи  микроэлектроники, высокие темпы  развития электронного приборостроения способствуют все большему проникновению средств вычислительной техники в системы управления производственными объектами и технологическими процессами. Это позволяет повысить качество управления и, как следствие, повысить эффективность управляемых процессов и качество выпускаемой продукции. В свою очередь успехи в управлении стимулируют совершенствование технологических и производственных процессов. Усложняются задачи управления и повышаются требования к средствам и системам управления. С учетом быстрого развития и расширения сферы применения к средствам вычислительной техники в системах управления предъявляются следующие требования: реализуемости различных законов управления на базе единых технических средств (программируемость), возможности широко варьировать число и вид управляющих и осведомительных сигналов (агрегирование узлов сопряжения), ориентации на заданный ресурс времени, определяемый характером управляемого процесса. Усложнение реализуемых алгоритмов, повышение уровня интеграции элементов, требования унификации средств приводят к значительным изменениям в методике проектирования. В целом задачи проектирования все более усложняются. Значительные изменения претерпевают те модели и формализованные методы, которые используются на различных этапах проектирования. Непременным условием преодоления этих трудностей является системный подход при проектировании и автоматизация проектирования на основе применения ЭВМ.

   Цель  данного курсового проекта является разработка схемы системы управления адаптивным промышленным роботом и разработка печатной платы устройства, в соответствии с требованиями предъявляемым к печатным платам.

   

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Содержание

Реферат……………………………………………………………………………….2

Содержание…………………………………………………………………………..4

Введение……………………………………………………………………………...5

Задание на курсовой проект……………………………………………………….7

Структурный синтез управления РТК  сборки узла из двух деталей………...8

1. Разработка схемы системы управления…………………………….10

1.1 Вербальный  алгоритм работы системы……………………………………10

1.2 Формализация  алгоритмов графом переходов……………………………12

1.3 Синтез схемы управления………………………………………………......13

2. Разработка принципиальной схемы…………………………………..19

2.1 Выбор элементной  базы и разработка принципиальной  электрической                                            схемы……………………………………………………………………………..19

3. Проектирование печатной платы……………………………………....23

3.1 Проектирование печатной платы…………………………………………...23

3.2  Разработка конструкции субблока системы управления……………...….25

Заключение……………………………………………………………………….......27 Список использованной литературы……………………………………………..28 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

   Адаптивные  промышленные роботы (ПР) представляют собой новую степень развития робототехники, для которой характерно создание гибкопрограммируемых устройств, предназначенных для получения информации об окружающей среде, предмете производства и состояния механизмов робота. Адаптивные роботы предназначены для работы в условиях с заранее неизвестными изменениями окружающей среды, к которой они должны приспосабливаться. На пути развития адаптивных ПР многоемких научных, технических и организационных проблем, связанных с созданием широкой номенклатуры специализированных датчиков и устройств для исследования и отображения окружающей среды, микропроцессорных систем обработки получаемой информации ее использование для управления работой роботов, программирование процессов восприятия и реакции на получаемую информацию в реальном масштабе времени, повышением надежности и долговечности ПР, улучшением метрологических его характеристик и т. д.

   Для придания роботу новых качеств необходимо, чтобы он обладал способностью к мгновенному восприятию внешней среды и мог использовать ее для автоматического формирования сигналов управления движением своих манипуляторов с целью выполнения заложенной в его память технологической задачи.

   Адаптивный  робот является принципиально новой  производственной машиной с большими возможностями. К числу основных функций, выполняемых адаптивным роботами, относятся функции, свойственные человеку в процессе его трудовой деятельности, а именно: восприятие внешней среды с помощью «органов чувств» - системы технического зрения (СТЗ), «осмысление» и принятие решения (микропроцессорная обработка информации), активное воздействие на внешнею среду (манипуляторами).

   Многообразие  автоматизируемых технологических процессов определяет весьма большое число параметров, подлежащих измерению в процессе работы адаптивного робота. К основным параметрам относятся линейные и угловые перемещения механизмов робота, возникающие в них силы и моменты, расстояния между захватом робота и объектом, положение и скорость движения захвата, признаки наличия, размеры, температура, форма, цвет деталей и др. В качестве дополнительных параметров измерения могут быть зазоры, перекосы, проскальзывания, наличие внутренних дефектов, толщина материала или покрытия, твердость, напряжения, площадь, ориентация относительно осей и многие другие.

   Применение  элементов адаптации требуется  для всех типовых технологических операций, таких, как окрасочные, сварочные, штамповка, механическая обработка, контроль качества, транспортировка, сборка и др. Актуальность адаптации существенно возрастает при усложнении и удорожании объекта производства, при работе в агрессивных средах, а также при воздействии различных влияющих факторов – механических и климатических нагрузок, биологических и специальных сред, ионизирующих и электромагнитных излучений.

     Развитие адаптивных ПР обусловило  создание многочисленных датчиков  силомоментного и тактильного  очувствления, внутренней информации  о параметрах и состоянии манипулятора, систем технического зрения, локационных дальномеров и др., а также существенную модернизацию в последнее время получили системы управления адаптивных ПР.

   Обобщение подобного материала с иллюстрациями  практического опыта применения и конкретными конструкциями адаптивных ПР представляет несомненный интерес на данном этапе бурного развития автоматизации производства.

    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Задание на курсовой проект. 

   Разработать структурную схему управления РТК, примерная схема которого приведена на рисунке 1, и структурную и принципиальную схемы управления роботом-манипулятором. Спроектировать печатную плату. 

   Таблица 1. Вариант задания на курсовой проект.

 

      Разработать систему автоматического управления сборочным РТК, с подробным синтезом схемы управления приводами поворота, захвата руки манипулятора 2; таким образом, чтобы после стартового сигнала срабатывал схват манипулятора, поворачивался влево, схват разжался, поворачивался вправо в первоначальное положение; проверка качества сборки: если брак – срабатывает манипулятор 1; если годное изделие – поворот влево, схват сжался, выдвижение упора, поворот вправо, схват разжался, втягивание упора, поворот вправо в исходное положение. Индикацию состояний реализовать семисегментными светодиодными индикаторами.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Структурный синтез системы управления РТК сборки узла из двух деталей.

   РТК включает два манипулятора, СТЗ в режиме визуальной инспекции, поворотный стол и пресс (рисунок 1).