Алгоритмизация процесса перемещения деталей в процессе гальванизации
 Скачать 136.7 Kb.
|
|
АЛГОРИТМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ В ПРОЦЕССЕ ГАЛЬВАНИЗАЦИИ Куркин С.А. Государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный политехнический университет (Новочеркасский политехнический институт) имени МИ. Платова» Новочеркасск, Россия ALGORITHMIZATION OF PROCESS OF RELOCATION OF DETAILS IN THE COURSE OF GALVANIZATION Kurkin S. A Federal State Budget Educational Institution of Higher Professional University «Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI)» Novocherkassk, Russia. В настоящее время большинство гальванических производств являются частично или вовсе не автоматизированными, поэтому на гальванических участках многие операции выполняются вручную. Ручное гальваническое производство значительно тормозит развитие малоотходного и безотходного производства, так как перемещение деталей вручную или тельфером не гарантирует соблюдения технологической дисциплины. Отсутствие определённой скорости подъёма деталей из ванн, несоблюдение времени нахождения деталей в ваннах промывки, а также времени на стекание электролита, все это только способствует увеличению выноса электролита и приводит к некачественному или неравномерному покрытию деталей Люди, работающие на данных участках, вдыхают вредные пары, образованные при кипении электролита. Ионы тяжёлых металлов, проникая вместе с водой и продуктами питания в живые организмы, способны в них накапливаться, вызывая у людей патогенез сердца, мозга, печении других важнейших органов. Поэтому основной целью данной статьи является разработать алгоритм перемещения деталей тельфером, с целью интенсификации процесса обработки и убрать человека с вредной зоны Рассмотрим технологический процесс сточки зрения существующей технологии перемещения деталей и нахождения их в ваннах, на каждой технологической операции. В данной статье рассматривается создание алгоритма в предположении, что необходимое время пребывания деталей в ванне постоянно и не зависти от выработки раствора. Технологическая линия хромирования представляет собой восемь ванн и монтажной, демонтажной стойки. Детали, подлежащие хромированию монтируются на подвесу, которая, при помощи тельфера перемещается в ванну обезжиривания, где согласно регламенту находиться 3 минуты, затем перемещается в ванну промывки горячей водой, где в течение 2 минут промывается, после чего поступает в ванну с холодной водой, где периодически окунается в течение 1 минуты, затем в ванну химической активации, где лежит в течение 1 минуты, и возвращается на промывку холодной водой. После этого она подаётся в ванну анодной активации, где находится в течение 5 минут, и по их истечению транспортируется тем же тельфером в ванну хромирования на 14 минут, затем в ванну промывки улавливания на 2 минуты, и снова в ванну промывки холодной водой. После промывки горячей водой, деталь сушится в течение 10 минут и демонтируется [3,4]. По технологическому регламенту все временные промежутки нормированы. Поэтому представляется целесообразным разработать алгоритм перемещения деталей, который бы обеспечивал четкость выполнения заданных действий, это бы позволило уменьшить вынос вредных веществ за пределы ванн, обеспечить наиболее качественное покрытие и убрать человека (оператора) из вредной зоны. В таком алгоритме теоретически возможно добиться, чтобы перемещение деталей, при котором не возникало бы огромное время простоев равное времени обработки детали в ванной по технологическому процессу. Представим траекторию движения в виде графика на (рис. 1), где Т – ось времени и V – длинна технологической линии с номерами ванн (т.к. ванны находятся на одинаковом расстоянии друг от друга, то и на оси они равноудалены. На данном графике обозначим за перемещение деталей из первой ванны во вторую ванну как W i1 и т.д. по технологии, время нахождения детали впервой ванне обозначим через Хи т.д. Рисунок 1. Траектория движения одной детали по технологии Из графика на рис видно, что тельфер, положив деталь в ванну, простаивает, также как и ванна в которой по технологии ранее уже была деталь. Так как время простоев тельфера прост, определяемое из рисунка 1 велико, и совпадает со временем нахождения детали в ванне Хна каждом участке Х, то теоретически имеется возможность в один из моментов времени на этом отрезке начать перемещение второй детали, второй график получается аналогичным первому, в силу неизменности технологии. Наложив два графика друг на друга, получим модель перемещения двух деталей рис. Рисунок 2. Циклограмма перемещения двух деталей Наложив, две траектории движения друг на друга (рис, начнём смещать вторую траекторию вдоль оси времени Т, до тех пор, пока не будут выполняться следующие условия, записанные в формализованном виде Горизонтальные (X in ) линии не перестанут накладываться друг на друга (те. две детали водной ванне находиться не могут. Наклонные линии (W in ) не должна пересекать друг друга (т.к. один манипулятор не может перемещать две детали одновременно. Начало (Bi) или конец (C i ) горизонтальной линии первой детали, не должен совпадать с началом (B j ) или концом (C j ) горизонтальной линии второй детали (т.к. перемещение от первой ко второй детали не может быть мгновенным, а требует затрат некоторого времени. Время нахождения детали в ванной (X in ) должно быть больше или равно, времени на перемещения манипулятора к захвату второй детали (V ijn ), перевозу её в нужную ванну и обратно к захвату первой детали. Для выполнения первого и третьего условия необходимо Для первого условия - ввести следующее понятие. Горизонтальные линии на рис. 2, это время, затраченное на обработку детали в ваннах (X i1, X i2 …X in ). Из технологического регламента время на обработку, как для первой, таки для второй детали нормировано и оно равно для каждой подвесы x i1 =x j1 ; x i2 =x j2 ; x i3 =x j3 , но оно не должно хоть как-то совпадать на оси времени Т, так как одновременно водной ванне две завесы находится не могут те x i1 (T) ≠x j1 (T); x i2 (T) ≠x j2 (T); x i3 (T) ≠x j3 (T). Теперь поясним для третьего условия. Начало (Bi) или конец (C i ) горизонтальной линии первой детали, не должен совпадать с началом (B j ) или концом (C j ) горизонтальной линии второй детали (т.к. перемещение от первой ко второй детали не может быть мгновенным, а требует затрат некоторого времени. Для того чтобы реализовать алгоритм, необходимо сравнивать каждый временной интервал нахождения детали в ванной по условиям 1,3 те Сравниваем первое условие x i1 (t) (t) (t) (t) на единицу (j+1) относительно по оси (Т. Для этого разбиваем весь график на отрезки и обозначаем начала и концы буквами, затем присваиваем каждому отрезку свою область, занимаемую на оси (T): x i1 (t)[B i …C i ]; x j1 (t)[B j …C j ]; x i2 (t)[D i …F i ];x j2 (t)[D j …F j ], и проверяем ванны го иго графиков, по третьему условию С F i ;N i … Алгоритм выполняющий первое и третье условия приведён на рисунке 3. Рисунок 3. Алгоритм решающий первое условие Принцип действия данного алгоритма заключается в следующем. Вводятся горизонтальные линии X i1 , X j1 , X i2 , X j2 … X in , X jn . После чего задаётся условие x i1 (t)[B i …C i ] j …C j ] и выполняется проверка данного условия, так как по условию (1) интервал [B i …C i ] должен быть меньше, чем [B j …C j ], а этого можно добиться только путём сравнения последнего числа (i) и первого числа из интервала (j) графика, что и отображено в алгоритме, если условие не выполняется то весь график (j) необходимо сместить и проверять условия заново, до тех пор пока данное условие не будет выполняться для каждого интервала времени (Х. Для выполнения второго условия необходимо чтобы наклонные линии не пересекали друг друга (т.к. один манипулятор одновременно не может транспортировать две подвесы. Для того чтобы можно было реализовать данное условие в алгоритме необходимо, также как и для первого условия ввести следующие понятия. Наклонные линии, это линии перемещения манипулятора с деталью, и они равны по технологическому регламенту ( w i1 =w j1 ; w i2 =w j2 ; w i3 =w j3 ), но они не могут быть равны на оси времени (Т, так как по условию, манипулятор не может перемещать две подвесы одновременно да и ещё в разные ванны те w i1 (t) ≠w j1 (t); w i2 (t) ≠w j2 (t); w i3 (t) ≠w j3 (t). Пунктирные наклонные линии – это линии перемещения манипулятора без подвесы (холостой ход, данные перемещения обозначим через v ij1 , v ij2, v ij3, v Для того чтобы организовать алгоритм необходимо чтобы на каждом временном участке выполнялось следующее условие w i1 (t)[A i …B i ] < w j1 (t)[A j …B j ], w i2 (t)[C i …D i ] < w j2 (t)[C j …D j ], w i3 (t)[F i …E i ] < w j3 (t)[F j …E j ]. Алгоритм, учитывающий данное условие приведён на рисунке 4. Рисунок 4. Алгоритм выполнения второго условия Принцип работы данного алгоритма схож с принципом работы алгоритма для первого и третьего условия, только при сравнении двух интервалов, допускается равность последней цифры из (i) интервала с первой цифрой (j) интервала. Для выполнения условия 4 необходимо чтобы время нахождения детали в ванной было больше или равно, времени на перемещение манипулятора к нулевой позиции для захвата второй детали, перевозу её в нужную ванну и возврата обратно для захвата первой. Рассмотрим циклограмму с двумя подвесами изображённой на рисунке 2. Согласно раннее введённым обозначениям, из последнего условия явно прослеживается неравенство x i2 (t)≥ v ij1 +w j1 + v ij2 ; x j1 (t)≥ v ij2 +y 1 +w i3 + v ij3 ; x i3 (t)≥ v ij3 +y 2 +w j2 +v ij4 ; x j2 (t)≥ v ij4 +y 3 +w i4 + v ij5 ; x i4 (t)≥ v ij5 +y 4 +w j3 + v Алгоритм, учитывающий данное условие приведён на рисунке 5. Рисунок 5. Алгоритм, учитывающий четвертое условие В данной статье приведены части алгоритмов из-за большого размера всей структуры алгоритма. При выполнении всех необходимых условия находиться начальное время работы манипулятора со второй деталью и оно будет равно интервалу от начала координат до точки захвата манипулятором второй детали на рисунке 2, это точка A j : Время цикла всех манипуляций по перемещению двух деталей будет находится соответственно в интервале от начало координат до конца обработки по технологии второй детали Т цмij =[0...Т цм ]. В данной статье раннее были выведены условия необходимые для решения поставленной задачи и разработан алгоритм решения, который позволяет решать каждое условие по отдельности и как следствие всю задачу полностью. Теперь необходимо проверить интенсификацию работы манипулятора, для этого сравним первоначальный график перемещения подвесы манипулятором с результирующим графиком, который получился в результате работы алгоритма. Результирующий график перемещения манипулятора изображён на рисунке 6. Рисунок 6. Результирующий график перемещения двух подвес Как видно из рисунка 4.1, результирующий график наиболее интенсивней чем, первоначальный график, изображённый на рисунке 1, а это говорит о том, что теоретически нам удаётся сократить время простоев, тем самым увеличить производительность и уменьшить время контакта персонала с вредными химическими реагентами. При возможности соблюдения условий с го по е, можно ещё более увеличить производительность и уменьшить энергопотребление при наложении ещё большего числа графиков. То есть данный алгоритм возможно на большее количество обрабатываемых деталей. Литература Гамбург, Ю. Д. Гальванические покрытия / Ю. Д. Гамбург. - М Техносфера. 2006. – 216 с. 2. Виноградов, С. С. Экологически безопасное гальваническое производство / С. С. Виноградов. – М Глобус, 1998. – 302 с. 3. Коротин АИ. Технология нанесения гальванических покрытий / АИ. Коротин, СВ. Розов. – М Наука, 1984. – 200 с. Технологический регламент –1991. Участок хромирования. |