Vorschubkrafttsensor. Проспект фирмы «Sangwik Coromant». 8. Tool Monitoring System. Multi-channel Tool Monitor Unit. С - 342TMS. Проспект фирмы «Sangwik Coromant». - 1984.9. Tool Monitoring System. Проспект фирмы «Prometec GmbH».
- Aachen, 1985. 10. Tool Monitoring System. IntelliTool. Schnittkraftuberwaching in Werkzueghalter. C - 342TMS. Проспект фирмы «Sangwik Coromant». 1 1. Stimiman J.
Rotating Cutting Force Dynamometr. Проспект фирмы «Kistler Instrumente AG». 12.
Kraftsensoren zur Werzeug und Prozessiiberwachung. Проспект фирмы «Prometec GmbH». 13, TMS - PMS: Werkzeug- und Prozessuberwachimgsysteme zur Erkennung von: Werkzeugbruch, Werkzeugverschleiss, Maschinenkollisionen. Проспект фирмы
«Prometec GmbH».
У Д К 6 2 1 .8 3 М 5
И. П. Филонов, £ . Б. Вериго
ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ
- измерения должны проводиться щ)и максимальном грузе в схвате манипулятора;
- измерения должны проводиться с максимальной скоростью перемещения зве
ньев манипулятора;
- минимальное число циклов при позиционировании в заданной точке равно 30.
Точность позиционирования AL рабочего органа сборочного центра с поступа
тельными степенями подвижности можно выразить как:
= ^ j ( x - JCj )" + { у - У і ^ + и ~ Zj f ,
(
1)
где
1 " 1 £ 1 i
i = ~ X у = - Е у. п Ł = - 1 г ;
Х3, Уз и Z3 - координаты заданной точки в рабочей зоне манипулятора робота;
X., yj и Zj - координаты фактических точек, полученных при і-м повторе позициони
рования;
2L, у HZ” среднее значение координат фактической точки позиционирования после п повторений задания.
При оценке точности позиционирования координаты Y сборочного центра вы
ражение (1) принимает вид:
A L y = у - у .
(
2)
На основании получеьшых значений точности позиционирования А Ц в заданных точках можно сделать заключение о точности позиционирования вдоль координаты Y.
Позиционная повторяемость определяет степень отклонения заданных коорди
нат рабочей точки манипулятора после п повторов позиционирования в одной и той же точке при одинаковых условиях выхода в заданную точку, то есть при выхо
де в заданную точку позиционирования по одной и той же траектории. Позицион
ная повторяемость для данной точки определяется значением параметра г, являю
щегося радиусом сферы (круга), в которую попадают значения координат рабочей точки манипулятора [1]. Данный параметр вычисляется на основе следующих вы
ражений:
= £ > + 3 5 (3)
где
, а - x f + ( у , - y f + ( z , . - z f ,
5
1 и -1 S ( A - A )
г - параметр, определяющий радиус сферы (круга) в которую попадают значе
ния координат рабочей точки манипулятора;
D - среднее значение отклонения координаты от среднего значения позициони
рования;
D j- отклонение координаты от среднего значения позиционирования, получен
ное при І-М повторе позиционирования;
Sp - среднеквадратическое отклонение координаты позиционирования.
На основании полученных значений параметра г, а также соответствующих ги
стограмм (полигона) распределения значений позиционирования в заданных точ
ках делают заключение о позиционной повторяемости вдоль координаты Y в соот
ветствии со стандартом ISO/DIS 9283.
Для определения точности позиционирования и позиционной повторяемости перемещения вдоль координаты Y экспериментальные исследования проводились на сборочном центре СБ-001, транспортирующие звенья которого представлены на рис. 1. С помощью зубчатого индуктора линейного шагового привода произво
дился съем данных о положении якоря внутри полюсного деления машины с помо
щью датчика положения - синусной линейки.
Рис, 1. Транспортирующие звенья сборочного центра.
Линейные шаховые двигатели в сборочном ценіре вьшолнены на аэростатических опорах, поэтому трение в опорах практически не влияет на позиционирование привода.
На нижнем уровне управления линейным шаговым электроприводом реализу
ется принцип прямого цифрового управления координатой электропривода с по
мощью микропроцессорного контроллера. На среднем уровне управления осуще
ствляется согласованное управление с помощью модуля центрального процессора, общей шины с магистральным параллельным интерфейсом и соответствующим оборудованием, подключенным к модулям ввода-вывода дискретных сигналов от
дельных контроллеров координат. На верхнем уровне управления осуществляется
согаасованное управление группами электроприводов. В качестве управляющих устройств на этом уровне управления использована персональная ЭВМ, имеющая выход на стандартный последовательный интерфейс RS-232 для сопряжения с модулями центрального процессора, установленными в крейтах каркаса.
В состав программного обеспечения контроллера координаты входит ряд рабочих программ, обеспечивающих управление двигателем по его математической модели с траекторией движения с трапецеидальным или треугольным графиком скорости и воз
можностью независимого задания ускорения на разгон и торможение привода [2].
Экспериментальные измерения точности позиционирования и позиционной повторяемости координаты Y сборочного центра СБ 001 были проведены в точке на расстоянии 147579 мкм от базового положения с 30 повторами выхода в задан
ную точку с внешней нагрузочной силой F вдоль движения привода, соответствен
но F=0 Н, F=3 Н, F=13 Н, F=23 Н и F=33 Н, при скорости перемещения 24,5 м/с.
Результаты измерений точности позиционирования по формуле (2) и позиционной повторяемости по формуле (3) представлены в табл. 1,
Таблица 1 Точность позиционирования и позиционная повторяемость
транспортирующей координаты Y сборочного центра
F=0H F=3H F=13H F=23H F=33H
ALv, мкм -0,9 0,9 10,6 20 31,3
г, мкм 2,3 2,5 2,2 4,2____ 3,5
По результатам измерений, представленным в табл. 1, на рис. 2 построен гра
фик зависимости точности позиционирования dLy (сплопшая линия) и позицион
ной повторяемости г (штриховая линия) транспортирующей координаты дискрет
ного привода от приложенной нагрузочной силы.
Рис. 2. Зависимость позиционирования и позиционной повторяемости координаты Y от внешней силы Е
Результаты измерений позиционной повторяемости представленные в табл. 1, показывают, что позиционная повторяемость снижается при значительном увели
чении нагрузочной силы (при F=23 Н и более). Полигон распределения частот К- координаты Y после 30 выходов в заданную точку с нагрузочной силой 23 Н пред
ставлен на рис. 3.
Аналогично проведенным исследованиям позиционирования транспортиру
ющей координаты Y при постоянной внешней нагрузке были проведены экспе
риментальные исследования при переменной нагрузке вдоль движения звена. Пе
ременная нагрузка изменялась соответственно от максимального значения 33 Н до минимального 0 Н по косинусоидальному закону и наоборот от минимального до максимального значения с максимумом и минимумом в начальной и конечной точках движения. Анализ точности позиционирования с переменной нагрузоч
ной силой показал, что результаты измерений идентичны в первом случае пози
ционированию с неизменной минимальной нагрузкой F=0 Н, а во втором случае - с максимальной постоянной нагрузкой F=33 Н [3]. Это говорит о том, что ос
новное влияние на точность позиционирования линейного дискретного шагово
го электропривода оказывает электромагнитное взаимодействие зубцовых деле
ний якоря и индуктора и, соответственно, характер электромагнитного взаимо
действия между ними.
Ly, мкм
Рис. 3 Полигон распределения частот координаты Y при силе нагрузки F -2 3 И.
Очевидно, что приложенная внешняя сила смещает электромагнитное рав
новесие между зубцовыми делениями якоря и индуктора, что и приводит к снижению точности позиционирования дискретного шагового электропри
вода. Для устранения этого фактора можно использовать форсировку пода
чи напряжения на обмотки шагового двигателя, увеличение крутизны изме
нения электромагнитного поля между зубцами якоря и индуктора, а также
предусмотреть компенсацию возникающих прогнозируемых ошибок пози
ционирования [2].
По результатам экспериментальных исследований были сделаны выводы о том, что при увеличении внешней нагрузки вдоль перемещения по заданной координа
те точность позиционирования падает пропорционально внешней силе в соответ
ствии с графиком на рис. 2, при этом позиционная повторяемость координаты сни
жается при значительном увеличении внешней силы. Приведен полигон позицио
нирования по координате Y линейного шагового привода сборочного центра при внешней нагрузочной силе равной 23 Н.
ЛИТЕРАТУРА
1. Dimov Н., Dobrinov V. and Т. Boiadjiev Experimental Investigation o f Pose Repeatability of Manipulating Robots // Problems o f Engineering Cybernetics and Robotics. - 1997. - No. 6. - pp. 106-111. 2. Сафонов Ю.М. Электроприводы про
мышленных роботов. - М.: Энергоатомиздат, 1990. ~ 196 с. 3. Filonov I., Kourtch L.
and Y. Veryha Theoretical and Experimental Research of Assembly Center End-effector Path-tracking // Proceedings of 3d Int. Conf. Heavy machinery HM’99. -1999. - Kraljevo, Yugoslavia. - Pp. 312-315.