ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................. 5
ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПРОБЛЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ
УПЛОТНЕНИЯ ПОЛУФАБРИКАТОВ НА КОНВЕЙЕРНОЙ ЛИНИИ. ЦЕЛЬ
И ЗАДАЧИ РАБОТЫ ............................................................................................ 12
1.1. Обзор участка конвейерной линии, подлежащей автоматизации ....... 12
1.2. Подходы к решению задачи уплотнения полуфабрикатов .................. 14
1.3. Используемые в промышленности вибрационные установки............. 16
1.4. Способы подведения вибрационной установки
к коробке с полуфабрикатами ........................................................................... 18
1.4.1. Особенности планирования пути ..................................................... 19
1.4.2. Порядок обработки коробок.............................................................. 21
1.4.3. О задачах прямой и обратной кинематики ...................................... 25
1.5. Способы обнаружения объектов на конвейерной линии ..................... 26
1.5.1. Комбинация датчика прерывания луча и RGB-D камеры ............. 26
1.5.2. Методы искусственного интеллекта ................................................ 27
1.5.3. Повышение резкости изображения при съемке высокоскоростных
объектов ........................................................................................................... 28
1.5.4. Использование облака точек для извлечения характеристик
объекта ............................................................................................................. 29
1.6. Подходы к реализации системы управления ......................................... 30
1.7. Формулирование цели и задач исследования ........................................ 32
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ И
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА УПЛОТНЕНИЯ . 37
2.1. Оценка выступания полуфабрикатов за пределы коробки .................. 37
2.2. Модель вибрационно-силового уплотнения полуфабрикатов............. 40
2.2.1. Вспомогательная задача №1 ............................................................. 40
2.2.2. Вспомогательная задача №2 ............................................................. 42
2.2.3. Определение условий движения полуфабрикатов ......................... 43
2.2.4. Расчет параметров вибрационной установки .................................. 46
2.3. Модель обработки коробок ..................................................................... 50
2.4. Математическая постановка задачи ....................................................... 56
2.5. Определение параметров модели уплотнения полуфабрикатов ......... 57
3
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССА УПЛОТНЕНИЯ
ПОЛУФАБРИКАТОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ РОБОТА-МАНИПУЛЯТОРА... 61
3.1. Аналитический метод решения задач прямой и обратной кинематики 61
3.2. Метод планирования траектории движения робота-манипулятора по
минимальному количеству точек ..................................................................... 63
3.3. Применение методов искусственного интеллекта и технического
зрения для разработки алгоритма оценки выступания полуфабрикатов за
пределы коробки ................................................................................................ 65
3.4. Применение метода составления цеховых расписаний для разработки
алгоритма обработки коробок с полуфабрикатами ........................................ 71
3.5. Применение контроллера и метода настройки Зиглера-Никольса для
разработки контроллера силы надавливания .................................................. 74
3.6. Интеграция разработанных алгоритмов в систему автоматизации .... 77
3.7. Применение метода имитационного моделирование в среде Matlab
Simulink ............................................................................................................... 80
3.7.1. Модель робота-манипулятора и рабочего органа ........................... 81
3.7.2. Модель коробки с полуфабрикатами ............................................... 86
3.7.3. Моделирование рабочей области робота-манипулятора ............... 92
3.7.4. Сопровождение коробки с полуфабрикатами ................................. 94
3.7.5. Управление положением рабочего органа ...................................... 96
3.7.6. Контроллер силы надавливания ....................................................... 98
3.7.7. Испытание контроллера силы надавливания ................................ 105
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ПРОТОТИПА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ С
ПРИМЕНЕНИЕМ РОБОТА-МАНИПУЛЯТОРА, ЕЁ ИСПЫТАНИЯ И
ВНЕДРЕНИЕ ....................................................................................................... 110
4.1. Разработка рабочего органа для уплотнения полуфабрикатов .......... 110
4.2. Разработка робота-манипулятора ......................................................... 112
4.2.1. Конструкция робота-манипулятора ............................................... 112
4.2.2. Разработка электроники .................................................................. 116
4.3. Реализация программного обеспечения ............................................... 120
4.3.1. Общая информация .......................................................................... 120
4.3.2. Реализация алгоритма уплотнения полуфабрикатов .................... 125
4.3.3. Оценка погрешностей программного обеспечения ...................... 130
4.3.4. Интерфейс системы автоматизации ............................................... 130
4
4.4. Особенности наладки системы автоматизации ................................... 133
4.5. Программа испытаний системы автоматизации, их проведение и
результаты ......................................................................................................... 134
4.5.1. Испытание точности позиционирования ....................................... 134
4.5.2. Испытание скорости перемещения ................................................ 135
4.5.3. Лабораторные испытания системы автоматизации ...................... 136
4.5.4. Испытания системы автоматизации на ресурс ............................. 136
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................... 142
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ ...................... 146
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ................................................................................... 147
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Схема производственной линии. ...................................... 161
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Акт о готовности к испытаниям ....................................... 162
