Автоматизация технологического процесса на базе стенда «StationAssemblyRV3SB»

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

        

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………….3

1.ВИРТУАЛЬНЫЙ СТЕНД ДЛЯ СБОРКИ ИЗДЕЛИЯ………………………..…...6

1.1 Функции и задачи виртуального стенда………………………………………...6

1.2.1 Состав  оборудования………………………………………………………..…..7

1.2.2 Техническое задание…………………………………………………………....14

1.2.3. Робот типа «Гибкая рука»…………………………………………………......15

1.2.4. Контроллер CR 1 – 571…………………………………………………….…..20

1.2.5. Параллельный захват…………………………………………………………..25

2.РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ УПРАВЛЕНИЯ……...…………….…………….27

2.1.Среда разработки…………………………………………………………….……27

2.2.Язык программирования Melfa Basic IV……………………………………….. 28

2.3. Основные операции……………………………………………………………...29

3.СИСТЕМЫ СИМУЛЯЦИИ И СВЯЗИ…………………………………………….31

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………………………..35

Приложения……………………………………………………………………….36-71

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АННОТАЦИЯ

Настоящая дипломная работа посвящена автоматизации  технологического процесса, которая  включает в себя виртуальную модель стенда, созданным в программе  COSIMIR Robotics. А так же программу для управления виртуальным стендом, позволяющая управлять сборкой с помощью персонального компьютера. Программа для стенда разработана в среде программирования COSIMIR Robotics с использованием языка MELFA –BASIC IV. Код программы содержится в приложении. Объем пояснительной записки составляет 35 листа без приложения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ.

 

Каждый  год на рынке робототехники «прокручивается» 5 - 6 миллиардов долларов, и эта цифра  постоянно растет. Видимо, век накопления знаний и теоретической науки  сменяется новой эпохой - когда  всевозможные роботы и механизмы  заполняют мир

По последним  данным, сегодня в мире работают 1,8 млн. самых различных роботов  – промышленных, домашних, роботов-игрушек.

Что же такое  робот?

Робот –  это электромеханическое, пневматическое, гидравлическое устройство, программа, либо их комбинация, работающая без  участия человека и выполняющие  действия, обычно осуществляемые человеком.

Промышленная робототехника  является одним из новых направлений автоматизации производственных процессов, начало развития, которого в нашей стране относится к последнему десятилетию. Комплексный  подход   к   решению технико-экономических и социальных задач,   связанных   с   внедрением их   промышленных роботов   (ПР),   позволил   высвободить   около   2000   рабочих. В процессе создания, производства и внедрения ПР приходилось сталкиваться с решением ряда   сложных научно-технических   проблем. Получен большой, опыт по разработке робототехнических комплексов (РТК)  и  организации автоматизированного производства на базе ПР. Все эти вопросы, получившие  отражение в предлагаемой книге, представляют, по нашему   мнению, значительный интерес как для широкого круга специалистов,   конструкторов   и   производственников различных отраслей, которые заняты в настоящее  время  работой  по увеличению производства и широкому применению ПР во  всех  отраслях  народного хозяйства, так и для всех специалистов, работающих в   области автоматизации производственных  процессов.

Современный этап научно-технической революции  характеризуется комплексной автоматизацией производства на базе систем машин—автоматов. До недавних пор в основном применяли специализированные автоматы и автоматические линии, незаменимые в массовом производстве, но нерентабельные в условиях серийного и мелкосерийного производства из-за высокой стоимости, а также длительности разработки, внедрения и переналадки их на новую продукцию. Традиционное управляемое вручную оборудование обеспечивает достаточную гибкость производства, но требует применения квалифицированного труда рабочих и имеет низкую производительность.

За последние  десятилетия автоматизация основных технологических операций (формообразование и изменение физических свойств деталей) достигла такого уровня, что вспомогательные операции, связанные с транспортировкой и складированием деталей, разгрузкой и загрузкой технологического оборудования, выполняемых вручную либо с помощью существующих средств механизации и автоматизации, являются тормозом, как в повышении производительности труда, так и в дальнейшем совершенствовании технологии. Обычными методами с помощью существующих технических средств невозможно автоматизировать сборочные, сварочные, окрасочные и многие другие операции. Все это привело к острым противоречиям между совершенством промышленной техники и характером труда при ее использовании, потребностью в трудовых ресурсах и их фактическим наличием, требованиями интенсификации производственных процессов и ограниченными психофизиологическими возможностями человека. Эти причины социального, экономического и технического характера, ставшие основными сдерживающими факторами в развитии производства и дальнейшем повышении производительности труда, а также современные достижения в создании орудий производства, вычислительной техники и электроники привели к бурному развитию робототехники — отрасли, создавшей и производящей новую разновидность автоматических машин — промышленные роботы. По замыслу разработчиков эти машины предназначены для замены человека на опасных для здоровья, физически тяжелых и утомительно однообразных ручных работах. Свое название они получили благодаря реализованной в них идеи моделирования двигательных, управляющих и в некоторой степени, приспособительных функций рабочих, занятых на повторяющихся трудовых операциях по разгрузке-загрузке технологического оборудования, управлению работой этого оборудования, межоперационному перемещению и складированию деталей, а также на различных сборочных, сварочных, окрасочных и других операциях, выполняемых с применением переносных орудий труда.

Промышленные роботы (ПР) оказались тем недостающим звеном, появление которого позволило решать задачи комплексной автоматизации на более высоком уровне, объединяя средства производства предприятия в единый автоматизированный комплекс.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВИРТУАЛЬНЫЙ СТЕНД ДЛЯ СБОРКИ ИЗДЕЛИЯ

 

1.1 Функции и задачи виртуального  стенда

Основными функциями, выполняемыми виртуальным  стендом для сборки деталей, рассмотрение которого ведется в данной работе, являеться непосредств-  енно сборкой изделия.

Объектами сборки являются 4 детали :

1.Термометр.

2.Гигрометр.

3.Ручка.

4.Подставка  для ручки.

 

Для сборки деталей используется модуль сборки, состоящий из 3 позиций (одна для  термометра, другая для гигрометра и последняя для подставки  в которую монтируют ручку). Для сборки деталей на используемый модуль, используется робот типа «Гибкая рука», который имеет 6 степеней свободы.

Более подробно об этом оборудовании рассмотрено в  параграфе 1.2.3.

 

Под системой управления виртуальным стендом  понимается программа для контроллера, который в данной работе мы не используем, так как мы работаем с виртуальным  стендом с помощью интерфейса Cosimir Robotics. Программа для виртуального стенда должна обеспечивать функционирование всего оборудования стенда в соответствии с поставленными задачами.

 

Задачи виртуального стенда заключается в следующем:

- Перемещение  модуля сборки на площадку для сборки деталей.

- Определение  наличия детали.

- Перемещение  деталей в соответствующие им  позиции на модуле сборки.

- Перемещение  готовый собранный модуль сборки  на площадку для возможного  последующего другого технологического  процесса.

 

1.2.1 Состав оборудования

Виртуальный стенд для сборки деталей (рис.1.1) конструктивно состоит из следующего оборудования : модуль сборки деталей(рис.1.1.2), модуль из 4 поддонов для размещения деталей(рис.1.1.3), модули хранения (рис.1.1.4), робот , модуль хранения (рис1.1.5), электрическое оборудование и камера распознавания наличия детали. Более подробный перечень оборудования входящего в виртуальный стенд, а так же их назначение приведен в табл.1. На рис.1.1 цифрами обозначены некоторые из этих устройств (нумерация в табл.1 соответствует нумерации на рис.1.1)

Таблица 1. Состав оборудования

№	Название устройства	Назначение
1	Модуль сборки детелей	Площадка для сборки деталей.
2	Модули хранения	Хранение термометров и  гигрометров
3	Робот	Робот типа «Гибкая рука»
4	Модуль хранения	Хранение ручек
5	Камера	Распознавание деталей
6	Модуль из поддонов	Размещение деталей, готовые детали после сборки, для возможного последующего технологического процесса

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1.1 Виртуальный стенд  сборки деталей

 

 

 

 

 

Рис.1.1.2 Модуль сборки деталей

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1.1.3 Модуль из 4 поддонов для размещения деталей

 

 

Рис.1.1.4 Модули хранения гигрометров и термометров

 

 

 

 

Рис.1.1.5 Модуль хранения ручек

 

 

 

 

 

 

 

1.2.2 Техническое задание.

Объект проектирования	Функции	Взаимодействующие объекты	Условия и ограничения	Показатели качества
Объект исследования- виртуальный стенд для сборки деталей	Сборка термометров, гигрометров  и ручки в соответствующие  для них позиции на модуле сборки.	1.Оператор 2.Виртуальные органы управления  стендом 3.Деталь	1.Температура – от 0°С до 40°С. Стенд может работать и при более высоких/низких температурах, но правильность работы не гарантируется. 3.Относительная влажность 45 – 85%.       4.Общее время сборки не более 80 сек.	1.При долгой работе на производстве  обходится дешевле, чем рабочая  сила. 2.Безопасн-ость. 4.Надежность.

 

1.2.3. Робот типа «Гибкая  рука»

Robot RV-3SB	Степеней свободы: 6

 

Рис.1.2 Mitsubishi Robot RV-3SB.

- Самый быстрый в своем классе

Увеличение скорости роботов серии RV-3S по сравнению с предыдущими  моделями того же класса достигает 57 %. На максимальной скорости перемещения 5.5 м/с они могут работать с  неизменной стабильностью повторения ±0.02 мм. Так достигается меньшее  время цикла без ущерба для  точности.

- Прохождение сингулярных точек

Обычно роботы останавливаются  в неопределенной точке когда  “рука” робота проходит через точку  сингулярности. Однако новый RV-3S продолжает движение до заданного положения, обеспечивая бесперебойность рабочего процесса. 

 

-Оснащен тормозной системой.

  Все оси с тормозами только главные оси. У роботов RV-3S тормоза имеют все оси. Это означает, что позиция робота сохраняется и при выпадении сетевого напряжения или аварийном выключении – для защиты всей установки. Кроме того, роботы оснащены абсолютными энкодерами. Поэтому текущее положение робота известно в любой момент, без перемещения в определенное положение. 

- Компенсация допуска детали

Эта функция позволяет при проникновении  в деталь вести руку робота с использованием внешних сил. Если, например, требуется  вставить штифт в отверстие, положение  которого варьируется из-за допусков изготовления, руку робота можно ввести в отверстие по фаскам отверстия. Так обеспечивается стопроцентное  позиционирование даже при наличии  в детали отклонений, вызванных допусками.  

- Распознание столкновений

Система контроля столкновений надежно  защищает всю установку, распознавая  столкновения и быстро реагируя на них. При этом не успевают возникнуть большие, разрушающие силы.

Зона действия и размеры робота типа «гибкая рука» - Mitsubishi Robot RV-3SB показана на Рис.1.2.1.

Основные  характеристики робота типа «гибкая рука» - Mitsubishi Robot RV-3SB показаны в Таблице 2.

Рис.1.2.1. Зона действия и размеры Mitsubishi Robot RV-3SB.

Таблица 2. Основные характеристики Mitsubishi Robot RV-3SB

Робот		RV-3SB
Количество осей		6
Место монтажа		возможен монтаж на полу, потолке  и стене *
Конструкция		шарнирный
Макс./ном. грузоподъемность (кг)		3.5 / 3
Стабильность повторения (мм)		±0.02
Макс. скорость (мм/с)		5500
Тип контроллера		CR2B
Зона движения (градусы)	Тело (J1)	340
	Плечо (J2)	225
	Локоть (J3)	191
	Поворот предплечья (J4)	320
	Наклон запястья (J5)	240
	Вращение запястья (J6)	720
Скорость движения (град./с)	Тело (J1)	250
	Плечо (J2)	187
	Локоть (J3)	250
	Поворот предплечья (J4)	412
	Наклон запястья (J5)	412
	Вращение запястья (J6)	660
Номинальный момент (Нм)	Поворот предплечья (J4)	5.83
	Наклон запястья (J5)	5.84
	Вращение запястья (J6)	3.9
Номинальный момент инерции (кгм )	Поворот предплечья (J4)	0.137
	Наклон запястья (J5)	0.137
	Вращение запястья (J6)	0.047
Вес робота (кг)		37
Класс защиты		IP65 / класс 10 **