Разработка схемы управления

Рисунок 1. Состав адаптивного сборочного робототехнического комплекса. 

   Задача, выполняемая РТК, - сборка узла, состоящего из двух деталей, которые находятся в накопителях. Наличие системы очувствления в виде СТЗ придает РТК адаптивные свойства, которые заключаются в смене линии поведения в зависимости от состояния процесса сборки, который СТЗ контролирует.

     Технологический процесс работы РТК заключается в выполнении следующих операций: 

    Шаг 1. Взять деталь А и перенести на сборочную позицию.

    Шаг 2. Убедиться с помощью СТЗ в  наличии на сборочной позиции  детали в требуемом положении, Если нет - перейти на шаг 11.

    Шаг 3. Взять деталь Б из накопителя и перенести на сборочную позицию.

    Шаг 4. Убедиться с помощью СТЗ в  наличии детали Б на сборочной позиции в требуемом положении. Если нет - шаг 13.

    Шаг 5. Повернуть стол.

    Шаг 6. Запрессовать детали А и Б.

    Шаг 7. Повернуть стол.

    Шаг 8. Убедиться с помощью СТЗ в  правильности сборки. Если

      нет, то перейти на шаг 15.

    Шаг 9. Перенести узел в тару готовых  изделий.

    Шаг 10.Перейти на шаг 1.

    Шаг 11.Взять деталь А и положить в трусы ссука.

    Шаг 12.Перейти на шаг 11.

    Шаг 13.Взять детали Б и А и положить в тару брака.

    Шаг 14.Перейти на шаг 1.

    Шаг 15.Взять узел и положить в тару брака.

    Шаг 16.Перейти на шаг 1.  

    Приведенная последовательность содержит лишь основные операции. В реальном случае могут  появиться дополнительные устройства (ориентирующие устройства и т.п.), а значит, и шаги.  
 

        
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Разработка схемы системы управления 

1. Вербальный  алгоритм работы системы

   Разработать схему автоматического управления пневмоприводами поворота М1, захвата руки манипулятора М2, таким образом, что бы после стартового сигнала Z манипулятор осуществлял операцию «взять заготовку А и перенести ее на сборочную позицию». Этот же манипулятор по сигналу G должен выполнять операцию «взять готовое изделие и положить в бункер готовых изделий». Требуется ввод ещё одного пневмопривода М3, осуществляющего выдвижение упора в момент времени, когда манипулятор перемещает готовое изделие в бункер и задвижение упора, когда изделие помещено в бункер и манипулятор переходит в исходное положение. В таблице 2 указаны используемые в данном варианте проекта пневмоприводы и их функциональное назначение. В таблице 3 указаны датчики, необходимые для управления пневмоприводами, и конкретное назначение каждого из них. 

   Таблица 2. Пневмоприводы и их назначение: 

 
 

   Таблица 3. Условные обозначения датчиков и их назначение. 

 
 

   При поступлении  стартового сигнала Z подачи заготовки на стол, пневмопривод захвата заготовки М2 обеспечивает захват детали Б из накопителя. Для контроля срабатывания захвата необходим датчик положения S1. Он сигнализирует о том, что в захвате зажата деталь. Затем пневмопривод М1 поворачивает манипулятор вместе с заготовкой влево из положения Р7 в положение Р3, контролируемое датчиком положения L. После этого пневмопривод схвата манипулятора М2 разжимает заготовку, помещая её на поворотный стол. После сигнала расжатия схвата S2 пневмопривод М1 поворачивает манипулятор из положения Р3 в положение Р7, контролируемое датчиком R в крайнем правом положении, где манипулятор будет находиться до поступления сигнала Z или G.

   При поступлении  сигнала  G (собрано годное изделие), срабатывает пневмопривод М1, при этом манипулятор поворачивается влево из начального положения Р7 в положение Р3, контролируемого датчиком положения L. Затем срабатывает пневмопривод М2, обеспечивающий захват готового изделия. Об этом сигнализирует датчик положения S1. Далее срабатывает пневмопривод подъёма упора М3. Упор поднимается в верхнее положение, о чём сигнализирует датчик положения U1. Затем манипулятор посредством пневмоцилиндра М1 поворачивается из положения Р3 в положение Р9, контролируемое датчиком N. Положение Р9 определяется специальным выдвижным упором, на котором и располагается датчик положения N. Схват при этом располагается непосредственно над бункером с готовыми изделиями. Пневмопривод захвата детали М2 освобождает изделие. Об этом сигнализирует сигнал о разжатии схвата S2. Изделие помещается в бункер. После получения сигнала S2, пневмопривод М3 опускает упор до срабатывания датчика положения U2. Далее пневмоцилиндр М1, поворачивает манипулятор из положения Р9 в начальное положение Р7, контролируемое датчиком R, до поступления сигнала Z или G.

   Поворот манипулятора, зажим и разжим детали схватом манипулятора, движение выдвижного упора обеспечивается независимыми пневмоприводами М1, М2, М3. Каждое из состояний схемы обеспечивает включение одного привода до момента появления следующего сигнала. Сигналы вырабатываются датчиками, расположенными на рабочих органах манипулятора и на специальном ограничительном упоре. На эти датчики воздействуют упоры при достижении схвата манипулятора заданных положений. На схеме области достижимости (рисунок 2) линиями показаны возможные движения манипулятора (состояния графа), а точками – моменты появления сигналов, вызывающих переход схемы из одного состояния в другое. Управляется и контролируется манипулятор от ЭВМ через интерфейсный блок. 

          

Рисунок 2. Области  достижимости манипулятора (Р7 – начальное положение). 
 

2. Формализация  алгоритма графом переходов.

    В исходном состоянии 0000 все исполнительные устройства выключены, схват находится в крайнем правом положении (рисунок 3).

    При поступлении сигнала Z постановки заготовки Б на поворотный стол система переходит в состояние 0001, где происходит захват заготовки схватом робота с помощью пневмопривода М21.  Сигнал о срабатывании схвата S1 переводит систему в состояние 0011, где привод М11 поворачивает манипулятор в крайнее левое положение до срабатывания датчика L. После поступления сигнала L система переходит в состояние 0010, пневмопривод М22 осуществляет разжим схвата манипулятора(S2). Сигнал S2 переведёт систему в состояние 0110, где срабатывает сигнал независимого перехода «1», переводящий систему в следующее состояние 1110. В состоянии 1110 происходит поворот манипулятора вправо посредством пневмопривода М12 до упора и  срабатывания датчика R. Сигнал R переведёт систему в исходное состояние 0000, пока управляющие сигналы не переведут её в следующее состояние.

    При поступлении сигнала G «забрать готовое изделие со стола» система перейдёт в состояние 0100, в котором пневмопривод М11 поворачивает манипулятор в крайнее левое положение до момента воздействия сигнала L, переводящего систему в состояние 1100, в котором схват зажимает готовое изделие на поворотном столе посредством пневмопривода М21. Появление сигнала S1 о захвате детали выдаёт состояние 1101, в котором пневмопривод М31 осуществляет выдвижение упора у бункера с готовыми изделиями до появления сигнала U1. Сигнал U1 переводит систему в состояние 0101, где срабатывает пневмопривод М12, поворачивающий манипулятор вправо до выдвинутого упора, у которого срабатывает сигнал N. Данный сигнал выдаёт состояние 0111, в котором привод  М22 разжимает схват, готовое изделие помещается в бункер. Сигнал о разжиме схвата S2 переведёт систему в состояние 1111. В этом состоянии пневмопривод  М32 опустит упор до срабатывания сигнала U2, осуществляющий переход системы в состояние 1110, где происходит поворот манипулятора вправо посредством пневмопривода М12 до упора и  срабатывания датчика R. Сигнал R переведёт систему в исходное состояние 0000, пока управляющие сигналы Z или G не переведут её в следующее состояние. 

   

               Рисунок 3. Граф переходов  манипулятора 
 

3. Синтез  схемы управления.

   Выделим области для каждого из четырех необходимых в данном случае триггеров А,В,С и D. В каждой из областей значение какой-либо вторичной переменной должно оставаться неизменным (для области D – это единица в нулевом разряде, для области С – это единица в первом разряде, для области В – во втором, для области А – это единица в третьем разряде). Приняв во внимание все входные и выходные сигналы для каждой из областей, составляем логические выражения для сигналов установки и сброса каждого триггера.

   Рассмотрим  область в которой вторичная  переменная А=1. Сигналами, входящими в эту область являются L, S2, 1. Эти сигналы являются сигналами установки триггера А. Им соответствуют  сочетания вторичных переменных , и соответственно.

  Сигналы U1 и 1 выходят из области А=1, т.е. являются сигналами сброса. Им соответствуют сочетания вторичных переменных и . Таким образом, логические выражения для установки и сброса триггера А будут иметь вид:

    ,

    .

   Схема реализации этих выражений представлена на рисунке 4.

   

                             Рисунок 4. Схема реализации триггера А 

   Рассмотрим  область, в которой вторичная  переменная В=1. Сигналы G и S2 входят в эту область, т.е. являются сигналами установки триггера В. Им соответствуют сочетания вторичный переменных и . Сигнал R  выходит из области В=1, то есть является сигналом сброса. Ему соответствует сочетание вторичных переменных . Логические выражения для установки и сброса триггера В имеют следующий вид:

    ,

    .

Схема реализации этих выражений представлена на рисунке 5.

                         Рисунок 5. Схема для реализации триггера В 

   Рассмотрим  область, в которой вторичная переменная С=1. Сигналы S1 и N входят в эту область, т.е. являются сигналами установки триггера С. Им соответствуют сочетания вторичных переменных и соответственно. А сигналы 1 и 1 выходят из области С=1, то есть являются сигналами сброса триггера С. Им соответствуют сочетания вторичных переменных и . Логические выражения для установки и сброса триггера С имеют следующий вид: