Измерительные работы

Содержание

1. Введение…………………………………………………….……………….3
2. Главная функция измерительного робота (ИР)……………………………4
3. Поколения роботов…………………………………………………5
4. Контрольно-измерительные машины……………………………….………7
5. Конструкция робота……………………………………………………….…8
6. Структурная схема КИМ…………………………………………………...10
7. Технические характеристики КИМ……………………………………….12
8. Заключение………………………………………………………………....14
9. Список литературы…………………………………………………..……..15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Автоматизация в крупносерийном производстве экономически выгодна на основе специализированных автоматических линий. Для мелко- и среднесерийного производства при частой сменяемости выпускаемых изделий более выгодно идти по пути создания безлюдной технологии и использования перепрограммируемых промышленных роботов. Но в этом случае часто требуется точное позиционирование, например, контролируемых деталей. Серийно выпускаемые роботы обеспечивают точность позиционирования -0,1 мм.

Точность позиционирования определяет, например, выполнение тех  контрольных операций деталей, зазоры между калибром и деталью в которых соизмеримы с этой точностью. При меньших допусках в захватном устройстве монтируется специальная головка или в системе управления манипулятором используются корректирующие обратные связи с датчиком очувствления, установленным на захватном устройстве или позиционере, где закреплена основная деталь.

 

 

 

 

 

 

 

 

Главная функция измерительного робота (ИР)

Главная функция  измерительного робота (ИР) - захват и  перемещение предмета (детали, измерительного средства) на требуемую позицию в сориентированном положении и в нужный момент времени. На основе использования ИР можно:

● осуществлять метрологические процессы, которые  по условиям производства невозможны с участием человека (токсичная, запыленная, загазованная, взрывоопасная среда, высокий уровень радиации рабочего пространства, сверхвысокие быстродействия, монотонные и тяжелые операции и т. п.);

● достичь высокой  производительности контроля в условиях быстрой сменяемости производства (гибкого автоматизированного производства), сокращения сроков обучения метрологическим приемам при выпуске новой продукции.

Робот может  осуществлять:

● качественную оценку состава рабочей среды;

● установить присутствие  определенных объектов, их счет, возможное  расположение, дать качественную оценку, сортировку;

● оценку значения параметров имеющихся или изготовляемых  предметов (деталей);

● определение  правильности функционирования отдельных  объектов или их частей.

 

 

Поколения роботов

Роботы  первого поколения предназначены только для перемещения грузов различной массы.

Роботы  второго поколения являются уже «очувствленными». Для «очувствления» они снабжены различными датчиками, выдающими информацию о состоянии рук, предметов и среды. После преобразования сигналы обрабатываются в ЭВМ и позволяют осуществить управление исполнительными устройствами с учетом фактических ситуаций. По сравнению с роботами первого поколения они обладают повышенной маневренностью, имеют большее число сложных программ и позволяют управлять оборудованием, автоматизировать контроль сборки и другие процессы в производстве с частым изменением условий.

Роботы  третьего поколения (интегральные роботы) имеют искусственный интеллект, высокую степень восприятия и распознавания обстановки, способность выработки решений автоматического планирования и контроля операций. Эти роботы могут изменять свои действия (адаптироваться) под влиянием изменения окружающей среды или под воздействием команд от заданной программы. Они могут обрабатывать, собирать и испытывать отдельные виды изделий, управлять несколькими видами оборудования, контрольно-измерительными установками, следить за состоянием оборудования и ходом производства, осуществлять учет продукции на различных стадиях производства, выполнять некоторые конструкторские, исследовательские и лабораторные работы и т. п. Адаптивные роботы могут определять параметры объекта и окружающей среды, оценивать реальную картину, изменять последовательность действий.

Применение микропроцессорных  систем контроля позволяет объединять приборы, выполняющие различные  функции, в одну контрольно-измерительную систему. В результате совершенствования микропроцессоров и увеличения числа выполняемых ими функций стали появляться универсальные многофункциональные системы - мультиметры. Так, например, использование микропроцессоров в электрических мостовых контролирующих устройствах позволяет при контроле получить на выходе такого устройства одновременно данные о емкости, сопротивлении утечки, тангенсе угла потерь конденсатора и катушки индуктивности, активном и индуктивном сопротивлениях, а также добротности катушки индуктивности. Микропроцессор может управлять временем измерения, осуществлять выбор диапазона измерения, выполнять функции интерфейса. Кроме того, он может обеспечивать автоблокировку, само диагностирование, статистический анализ, коррекцию ухода нуля, линеаризацию характеристик измерительных преобразователей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольно-измерительные  машины

В мелкосерийном и  среднесерийном производстве при частой сменяемости выпускаемых изделий  широкое применение находят контрольно-измерительные машины: измерительные роботы и координатно-измерительные машины (КИМ). С их помощью автоматизируются процессы измерения и наладки в автоматизированных комплексах машиностроения.

Измерительные роботы – автоматические измерительные устройства, отличающиеся хорошими манипуляционными свойствами, высокими скоростями перемещений и измерений.

Измерительные роботы могут  выполнять типовые контрольные  операции: качественная оценка состава  рабочей среды; установление присутствия  определенных объектов, их счет, определение расположения, сортировка; оценка значения параметров деталей. Типовая структура измерительного робота показана на рисунке 2.16.

 

Рис. 2.16. Схема измерительного робота

 

Датчики d служат для определения вариаций измеряемых параметров в запястье 1 и шарнире 2 захватного устройства 3. Область применения – механическая обработка, сборка, шлифовка, упаковка, а при использовании датчиков визуальной информации (телекамера) геометрическое распознавание внешней среды в двух- и трехмерном геометрическом пространстве и т.д. Захватные устройства могут быть механическими, вакуумными, электромагнитными. Базы данных и знаний содержат информацию о последовательности действий, позициях и времени выполнения операций, набор возможных объектов, образцовых значений. Датчики d могут определять наличие объекта, его положение, регулировать усилие захватного устройства и т.д.

Конструкция робота

Измерительные роботы позволяют  выполнять работы в труднодоступных (морское дно, космос и т.п.) и опасных  для здоровья (запыление пространства, радиация, взрывоопасность и т.п.) местах, сократить утомительные операции, простои оборудования.

На рисунке 2.17 (а) показана схема  использования измерительного робота для сортировки проконтролированных  изделий на размерные группы.

Рис. 2.17. Схема измерительного робота-рассортировщика

Проконтролированные изделия  подаются транспортным диском 1 в зоны захвата 2 робота 3. Система управления обеспечивает такие перемещения  робота 3, при которых из делия сбрасываются в нужную ячейку приемника 4.

Конструкция робота показана на рисунке 2.17 (б). После запуска робота от пульта управления 2 приводится в  действие привод 13 продольного перемещения  манипулятора 10, который перемещается до тех пор, пока не сработает фотореле, состоящее из осветителя 4 и фоторезистора 3. Это фотореле по отражению света обнаруживает наличие детали между губками 5 и 7 захватного устройства манипулятора. По сигналу фотореле привод 13 отключается и включается привод 12 поперечного перемещения. Привод перемещает кисть захватного устройства до тех пор, пока деталь не окажется между губками 5 и 7 и не произойдет затемнения фотодиода фотореле 6. Затем включается привод 9 сжатия кисти и блок коммутации. Датчик 8 габаритных размеров захваченной детали через схемы сравнения вводит необходимые программы с координатами точек доставки детали. Для этой цели служат также датчик 1 продольного и датчик 11 поперечного положения манипулятора 10. Когда заданное положение кисти будет достигнуто, приводы отключаются, деталь освобождается, и цикл перемещения робота повторяется.

В более сложных робототехнических  комплексах захватное устройство находит в строго фиксированных местах нужное измерительное средство и осуществляет качественную и количественную оценку параметров изделия.

Новые возможности для  современного производства создают  широкоуниверсальные, автоматические, достаточно гибкие средства контроля – координатные измерительные машины (КИМ). С их применением повышается точность и достоверность результатов измерения. Использование принципов оперативного и диалогового программирования дало возможность применения КИМ как универсального средства контроля в единичном и мелкосерийном производствах.

В КИМ используется координатный метод измерения, сводящийся к последовательному  нахождению координат ряда точек  изделия и последующему расчету  размеров, отклонений размера, формы  и расположения в соответствующих системах координат. Структурная схема КИМ представлена на рисунке 2.18.

Рис. 2.18. Структурная схема  КИМ

 

Рис. 2.19. КИМ фирмы dEA и измерительная головка

 

Конструкция КИМ реализует  идею мехатронных систем в станкостроении и обеспечивает высокую жесткость корпуса 1 и прецизионное функционирование механики. Использование виброопор обеспечивает высокоточные измерения даже без использования специального фундамента. Измерительная головка 2 является одним из основных элементов КИМ, т.к. её погрешность непосредственно входит в результат измерения. Функциональные возможности измерительной головки во многом определяют функциональные возможности КИМ, классы поверхностей и объем параметров изделий, доступные для контроля. В КИМ используются различные типы измерительных головок в зависимости от встречающихся на практике метрологических задач. В любом случае измерительная головка дает первичную измерительную информацию, на основе которой определяются размеры детали. Эта информация может быть получена или в виде фактических координат точек проверяемой поверхности или в виде отклонений этих координат от заданных в определенном направлении.

Датчики 3 больших перемещений  обеспечивают измерение перемещений  измерительной головки 2 относительно измеряемой детали по пространственным координатам X,Y, Z. Автоматическое управление перемещениями измерительной головки 2 в рабочем пространстве КИМ осуществляется от вычислительного управляющего устройства 6 с погрешностью позиционирования до 0,05 мкм. Связь вычислительно-управляющего устройства с приводами перемещения измерительной головки обеспечивается интерфейсом 4. Отображение результатов измерений обеспечивается блоком цифровой индикации координат 5 и печатающим устройством 7, которые позволяют оператору контролировать движение измерительной головки и выполнение программы, находясь непосредственно у измеряемой детали. КИМ может быть оснащена графопостроителем 8.

КИМ позволяет осуществить  переход от контроля размеров к контролю форм в лабораторных и цеховых  условиях и позволяют проводить измерения крупногабаритных деталей сложной формы размером до трех метров, таких как: корпусные изделия машиностроения, турбины, прессформы, штампы. Для них характерны высокая прецизионность и производительность (таблица 2.1)

 

Технические характеристики КИМ

Таблица 2.1. Технические  характеристики КИМ

российской фирмы «ЛАПИК»

Основные модели	КИМ-500	КИМ-750	КИМ-1000	КИМ-1200	КИМ-1400	КИМ-1200/2100	КИМ-1200/2400	КИМ-1400/3000
Конструкция механической части	Двухрамная, шарнирно-стержневая					Двухрамная, шарнирно-стержневая с продольным столом
Длина, мм Ширина, мм Высота, мм	2100 2400 2700	2300 2400 3050	2400 3050 3200	2800 3400 3650	2950 3500 3750	5300 3450 4000	5700 3450 4000	6000 3500 4100
Число одновременно и согласованно управляемых координат	6	6	6	6	6	6 (7)	6 (7)	6 (7)
Каретка - конфигурация: Платформа Стюарта	Малая	Малая	Малая, средняя	Малая, средняя, большая	Средняя, большая	Малая, средняя, большая	Малая, средняя, большая	Средняя, большая
Диаметр базы шарниров, мм	363	363	363; 430	363; 430, 500	430, 500	363; 430, 500	363; 430, 500	430, 500
Максимальный поворот каретки вокруг осей X, Y, Z, °	45°,45°, 60°
Дискретность отсчета угловых перемещений платформы, "	1,0 "		1,0 “/ 0,5 "			1,0 “/ 0,5 “/ 0,3 "
Длина щупов, мм  – нормированная – максимальная	50-100 200	50-170 220	50-220 300	50-270 400	50-270 500	50-270 400	50-270 400	50-270 500
Скорость перемещения каретки (регулируемая), мм/сек	00,1-125		0,01-160
Скорость поворота каретки, º/сек	0,003-30
Точность поворота каретки, "	0,04			0,03
Максимальное перемещение по осям, мм X  Y Z	500 450 350	750 550 400	1000 750 600	1200 1000 800	1400 1200 900	1200 1100/2100 800	1200 1100/2400 900	1400 1200/3000 1000
Масса, кг	2800	3600	3800	5000	6000	9000	10000	12000
Система отсчета перемещений	интерферометрическая фирмы "ЛАПИК"					интерферометрическая фирмы "ЛАПИК" + оптическая линейка
Дискретность отсчета линейных перемещений по координатам, мкм	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05/0,1	0,05/0,1	0,05/0,1
Погрешность измерения, мкм	0,5 + L/500 1,1 + L/350 1,5 + L/280 2,5 + L/225	0,7 + L/500 1.3 + L/350 2,0 + L/280 3,0 + L/225	0,9 + L/400 1,7 + L/350 2,5 + L/280 3,9 + L/225	1.0 + L/400 2.1 + L/350 3.2 + L/280 5,5 + L/225	1,3 + L/350 2,5 + L/300 4,0 + L/250 6,0 + L/200	– 4,0 + L/300 6,0 + L/250 10,0+L/200	– 4,0 + L/300 6,0 + L/250 10,0+L/200	– 4,8 + L/300 7,0 + L/250 14,0+L/200
Погрешность локальных измерений	0,8 + L/50	0,9 + L/50	1,0 +L/50	1,2 + L/50	1,4 + L/50	1,4 + L/50	1,4 + L/50	1.6 + L/50
Щуповые головки	«ЛАПИК», «ЛАПИК МГ», РН6 «RENISHAW», РН10М «RENISHAW»
Щуповые датчики	«ЛАПИК», «ЛАПИК МГ», ТР200 «RENISHAW», ТП7М «RENISHAW», SP25M «RENISHAW»					«ЛАПИК», ТР2 «RENISHAW», ТР20 «RENISHAW», ТР200 «RENISHAW», SP25M «RENISHAW»
Измерительное усилие, г, не более: датчика «ЛАПИК»: - при токовом касании –- при механическом касании, в диапазоне С щуповой головкой «Renishaw» по осям X.Y/Z	0,03 20,0-100,0 2,0/0,7
Скорость съема точек, точек/сек: С щуповой головкой «ЛАПИК» С щуповой головкой «Renishaw» С поворотной головкой Со сканирующей головкой	10 2 1 100	10 2 1 100	8 2 1 100	6 1 1 100	5 1 1 100	6 1 1 100	6 1 1 100	5 1 1 100