|
|
Основы мехатроники
30
75
точность позиционирования - 0.0069 утл. Град,
электропитание -115 В или 230 В (однофазное),
максимальный момент - до 200 Нм,
номинальная скорость - до 1 рад/с.
Перспективными являются также датчики скорости и положения, действующие без механического соединения с валом двигателя [46].
В нашей стране в рамках Государственной научно-технической программы "Технологии, машины и производства будущего" в 1997-99 годах создаются низкооборотные модули вращательного движения с моментом до 2500 Нм, максимальной скоростью до 800 об/мин для поворотных столов станков, измерительных машин, роботов и многоцелевых инструментальных головок [24].
Также модули данного типа могут применяться в нетрадиционных транспортных средствах: электромобилях, электровелосипедах, инвалидных колясках и т.п.
3.3. Мехатронные модули линейного движения
Рассмотренный в 3.2 мехатронный подход к построению модулей вращательного движения на базе высокомоментных двигателей получил в последние годы свое развитие и в модулях линейного перемещения. Цель проектирования аналогична - исключить механическую передачу из состава ММД.
Мехатронные модули движения на основе линейных высокомоментных двигателей (ЛВМД) находят все большее применение в гексаподах (см.гл.4), высокоскоростных станках (многоцелевых, фрезерных, шлифовальных), комплексах для лазерной и водоструйной резки, вспомогательном оборудовании (крестовых столах, транспортерах)
[б].
Традиционные электроприводы линейных перемещений включают в себя двигатель вращательного движения и механическую передачу для преобразования вращения в поступательное движение (шарико-винтовую передачу (ГТТВП), зубчатую рейку, ленточную передачу и т.п.). С начала 80-х годов известны разработки собственно линейных двигателей, однако из-за низких удельных силовых показателей они имели ограниченную область применения (графопостроители, координатно-измерительные машины) и в автоматизированном оборудовании не могли быть использованы.
Основные преимущества модулей на базе ЛВМД по сравнению с традиционными линейными приводами:
- повышение в несколько раз максимальной скорости движения
(до 150-210 м/мин) и ускорения (в перспективе до 5§);
- высокая точность реализации движения; ,
Рассмотрим элементарное действие "Вывод рабочего органа в заданную позицию" на примере манипуляционного механизма (рис. 5.1, 5.2). Обозначим:
хр- координаты характеристической точки схвата,
х - декартовые координаты целевой точки. Проанализируем некоторые варианты формализации .
!• Х, = Х«
Для выполнения данного уравнения необходим абсолютно точный вывод характеристической точки Р схвата в целевую точку О, что технически невозможно.
2. \хг-Х
ке ,
где е - технологически допустимая погрешность позиционирования схвата.
з. \хр(*к) = о .
где I ^ время окончания движения.
Анализируя предложенные варианты 1-3 для данного примера, можно сделать выводы, важные в целом для мехатронных систем:
- цель управления может быть формализована неоднозначно (даже для
казалось бы простых действий) ;
форма модели может быть различна (алгебраические и дифференциальные векторные уравнения, неравенства);
- выбор способа формализации субъективен и зависит от опыта
разработчика и его видения постановки задачи.
Подробно проблематика и подходы к формализации целей применительно к задачам управления движения технических (в частности, робототехнических) систем рассмотрена в монографиях проф. Г.В.Коренева [18].
Сенсоры интеллектуального и стратегического уровней должны соответствовать органам чувств человека (для интеллектуальных роботов в первую очередь это техническое зрение, тактильное и силомоментное очувствление, устройства анализа звуковых и ультразвуковых сигналов).
Стратегический уровень выдает информацию о плане движения и целях управления в форме команд управления движением. Так для робота РМ - 01 разработан специальный язык АКР8 (Аауапсед КоЬо! Ргоегапшипё 8уз1ет). Примеры и форматы некоторых команд этого языка приведены в табл.4. Подробные инструкции программирования движений можно найти
32
73
 
Рис. 3.5. Мехатронный модуль мотор-шпиндель: 1 - шпиндель, 2 - статор, 3 - вентилятор.
Для реализации на станках высокопроизводительных режимов
резания разработаны шпиндельные узлы на электромагнитных опорах,
которые обеспечивают скорость вращения до 200000 об/мин. Схема
шпиндельного узла на электромагнитных опорах (ЭМО) показана на
рис.3.6. Частота вращения ротора асинхронного двигателя регулируется
изменением частоты питающего напряжения на статоре . Модуль имеет
четыре опоры, две радиальные и две осевые Дополнительным
электронным элементом данного мехатронного модуля является система
стабилизации положения оси ротора [7]. Под действием возмущающих
усилий возникают отклонения в положении ротора, которые измеряются
соответствующими осевыми и радиальными датчиками информации.
Устройство компьютерного управления, автоматически регулируя рилу
1 2 У $$
11 19 9 9
Рис.3.6. Шпиндельный узел на электромагнитных опорах:
1,5,9,11 - радиальные датчики информации;
6,7 - осевые датчики информации;
4 - статор асинхронного двигателя;
2, 10 - радиальные электромагнитные опоры;
8 - осевые электромагнитные опоры.
34
предложена в работах академика Е.П.Попова [34]. Выделяются четыре уровня управления: интеллектуальный, стратегический, тактический и исполнительный.
Интеллектуальный уровень - высший уровень управления в системе. Назначение этого уровня - принятие решений о движении механической системы в условиях неполной информации о внешней среде и объектах работ. Например, рассмотрим ситуацию, когда мобильный робот при движении в трубопроводе получает информацию от системы технического зрения о наличии препятствия. Возможные следующие постановки задачи движения:
остановить движение и вернуться в исходную позицию;
определить тип и характеристики препятствия и убрать обнаруженный объект;
- продолжить исполняемое движение, игнорируя наличие внешнего
объекта.
Функции интеллектуального уровня в современных мехатронных системах обычно выполняет человек - оператор либо мощный компьютер верхнего уровня управления.
Стратегический уровень управления предназначен для планирования движений мехатронной системы. Планирование движений предполагает разбиение задачи движения, поставленной интеллектуальным уровнем, на последовательность согласованных во времени элементарных действий и формализацию целей управления для каждого из этих действий.
Примерами элементарных действий мобильного робота может служить:
вывод рабочего органа в заданную позицию;
захват предмета;
тестовое движение для определения сил реакции со стороны объекта;
транспортировка объекта и возвращение робота в исходную позицию. Формализация целей управления означает, что для каждого из элементарных действий должны быть записаны математические соотношения, выполнение которых обеспечивает успешное выполнение действия; Для технологических роботов на стратегическом уровне решается задача геометрического планирования движения рабочего органа.
71
И1 связывает его с верхним уровнем управления и интерфейс И4 - с сенсорами и один выходной канал (интерфейс И2), через которой поступают управляющие команды на исполнительный привод. Соответственно можно выделить три направления интеллектуализации мехатронных модулей движения, которые классифицируются в зависимости от интерфейсных точек интеграции :
I. Развитие интегрированных интерфейсов, связывающих управляющий
контроллер с компьютером верхнего уровня в единый аппаратно-
программный управляющий комплекс (интерфейс И1).
П. Создание интеллектуальных силовых модулей управления путем интеграции управляющих контроллеров и силовых преобразователей (интерфейс И2).
Ш. Разработка интеллектуальных сенсоров мехатронных модулей, которые
дополнительно к обычным измерительным функциям осуществляют
компьютерную обработку и преобразование сигналов по гибким
программам (интерфейс ИЗ). Рассмотрим тенденции и способы технической реализации УКУ в современных мехатронных модулях.
3.5.1. Контроллеры движения
Первое из указанных направлений заключается в создании нового поколения компьютерных устройств, позволяющих пользователю гибко и быстро решать весь комплекс задач управления движением модуля.
Укрупненно можно разделить задачу управления движениями мехатронных систем на две основные части: планирование движения и его исполнение во времени. Задачу планирования движения и автоматизированного формирования программы управления решает компьютер верхнего уровня , который получает целеуказание от человека-оператора. Функцию расчета и выдачи управляющих сигналов непосредственно на исполнительные приводы выполняет контроллер движения. Таким образом, сочетание компьютера и контроллера в архитектуре УКУ является обоснованным с точки зрения разделения решаемых подзадач управления.
Каждому из перечисленных этапов соответствуют определенные уровни в иерархической структуре системы управления, которая рассмотрена в гл.5. В данной же главе рассмотрим варианты архитектуры УКУ, которые применяются в мехатроиике.
Лишь в простейших модулях иногда используются сепаратные контроллеры, которые привлекательны для пользователей своей относительной дешевизной. Функции такого контроллера ограничены задачей управления механическим движением по одной координате (редко по двум), некоторые модификации имеют стандартный интерфейс для
- использование блоков акселерометров для определения линейных
ускорений непосредственно рабочего органа при быстрых транспортных
перемещениях.
Перспективным представляется также сочетание рассмотренных подходов
при выборе обратных связей в сложных мехатронных системах.
Характерной особенностью мехатронных систем для автоматизированного машиностроения является возможность разделения задач программного управления движением на пространственную и временную. Это означает, что траектория перемещения рабочего органа в пространстве и его контурная скорость могут планироваться раздельно с использованием различных критериев оптимизации. Например, для робототехнологического комплекса механообработки (см.п.4.3) программа перемещения и ориентации инструмента в пространстве определяется по графической модели обрабатываемой детали в системе АшоСАГ), либо заданием опорных точек в режиме обучения. Скорость движения рабочего органа робота вдоль траектории должна быть выбрана с учетом специфики рабочего процесса: размеров и твердости материала заготовки, типа инструмента, а также технических возможностей приводов инструментальной головки и манипулятора. Оптимизацию закона движения технологической машины во времени обычно проводят по критериям производительности, точности обработки, а также по экономическим и комбинированным показателям [7,32,44].
5.2. Принципы построения систем интеллектуального управления в мехатроиике
Главная отличительная черта современной теории управления - это развитие интеллектуальных методов управления техническими системами, которая очень отчетливо проявляется в мехатроиике как одной из передовых научно-технических областей. Именно интеллектуальные методы позволяют эффективно решать задачи управления мехатронными системами, специфика которых рассмотрена в 5.1.
Термин "интеллектуальное" управление происходит от латинского слова ш!еШ§епз, что означает "разумный" (в противовес нелогичному "чувственному"), "понимающий", "смышленый". С общими принципами организации интеллектуальных управляющих систем можно ознакомиться, например, по монографии [30], обзорам и статьям в журналах "Техническая кибернетика", "Теория и системы управления" [11, 21, 35]. В данном пособии мы ограничимся рассмотрением систем управления, которые используют при функционировании знания только как средство преодоления неопределенности априорной информации и модели управляемого объекта (такие системы можно классифицировать как
36
69
^[ Внешнее оборудование
I
УП|
Силовые N преобра- ^^
Программа^ ■цддрддддд
<у^г^эгДМИ№
Компьютер верхнего уровня
Целы ^ 1ра=Я
Управляющие] сигналы
Датчики
обратной
связи
Обратная связь
Устройство
компьютерного
управления
МЕХАТРОННАЯ СИСТЕМА
Рис. 3.7. Структура системы управления функциональными движениями.
Примечание. В технических описаниях контроллеров величины перемещений обычно имеют размерность [ Имп] ( 81ерз или Соишз), а скорости соответственно [ Имп/с] (З&рз/зес или Сошнз/яес). Данные значения важны тем, что определяют собственные возможности контроллера без учета параметров датчиков обратной связи. Для определения параметров движения в системе единиц СИ следует разделить указанные числа на коэффициенты выбранных датчиков. Положим, что стандартный угловой фотоимпульсный датчик (инкодер) имеет коэффициент 5000 Имп/об, а выбранный резольвер - коэффициент 65000 Имп/об. Тогда при паспортной характеристике контроллера 1 000 000 имп/с получаем максимальные скорости вращения двигателя соответственно 200 об/с при использовании инкодера и 15.38 об/с при установке резольвера.
При создании интеллектуального мехатронного модуля возможны два базовых варианта аппаратной архитектуры УКУ:
использование компьютера верхнего уровня и контроллера движения как отдельных устройств, соединенных стандартным интерфейсом (в этом случае контроллер является внешним блоком по отношению к компьютеру);
моноблочная структура, когда контроллер аппаратно устанавливается внутрь компьютера ("встраиваемый контроллер").
Данные аппаратные схемы имеют различные области предпочтительного применения. Архитектуру типа "внешний контроллер" целесообразно использовать в больших мехатронных системах, состоящих из нескольких многокоординатных управляемых машин (станков, роботов, вспомогательного оборудования). В таких сиртемах компьютер выполняет
вычислений и компьютерной алгебры [10]), а также способы линеаризации исходных нелинейных систем.
Эффективный способ, позволяющий "естественным" образом получить линейные уравнения, заключается в переходе от управления положением рабочего органа к управлению по скорости его движения.
Действительно, дифференцируя векторное уравнение (5.2) по времени, получаем линейное соотношение между декартовыми и обобщенными скоростями движения механизма:
х=ту(5.6)
где Х—СЩХр,ур,2.р,(1х,Ьу,(12) . вектор (6x1) скорости рабочего органа
в декартовой системе координат, Ц = С01(С11,С12,...,С1п) - вектор (пх1)
обобщенных скоростей механизма, «Дй) - матрица Якоби размерности
(бхп).
Система уравнений (5.6) - это система линейных уравнений с переменными
коэффициентами. Ее решение относительно обобщенных скоростей в
общем случае имеет форму
4 = Г1(Ц)-Х(5.7)
где Ц
((]) - обратная матрица Якоби размерности (пхб).
Так, для двухзвенного манипулятора (см.(5.4)) прямая и обратная матрицы
Якоби имеют соответственно вид
-(12+Я2)эпя1созс/х"
(12+Я2)С08Я15ШС/!
(5.8)
Лф =
1-1
зпд1 созд1
Г1(ф =
(5.9) .
12+Я2 созд1
'2+92
апд1
Система уравнений (5.2) может быть несовместна вследствие наличия ограничений на обобщенные координаты и соответственно на размеры рабочей зоны и углы сервиса механизма.
Важно обратить внимание на переменность коэффициентов и членов уравнений в рассмотренных кинематических задачах. Так, элементы прямой и обратной матриц Якоби (5.6 - 5.9) зависят от обобщенных координат (т.е. от текущей конфигурации) и конструктивных параметров механизма. Если траектории движения рабочего органа заранее известны, то данные зависимости могут быть априори введены в управляющие
38
67
 платформы устройства управления движением. Это позволяет сочетать функции планирования и управления функциональными движениями мехатронными модулями и системами, сбора и обработки информационно-измерительных данных в аппаратно и программно едином устройстве. Важным с точки зрения пользователя достоинством такого подхода является интеграция стандартных операционных систем и программных средств (АшоСАО, Ехсе1, >Ушао\У8 N1/95/5.1, С++ и т.п.) с системами программирования движений. Объединение управляющих компьютеров в сеть дает возможность создавать распределенные управляющие комплексы для задач автоматизации производственных ячеек, цехов и предприятий. При этом модульная архитектура на базе РС промышленного исполнения гарантирует эффективную защиту аппаратной части от тепловых, вибрационных и других воздействий производственной среды.
Технически встраиваемые контроллеры движения выпускаются в виде специальных плат (рш^-щ сага), устанавливаемых в дополнительный слот РС . Обмен данными между контроллером и РС осуществляется через стандартную шину (обычно 32-битная) адреса и данных. Примерами типичных шин могут служить стандарты 18А, 8ТТ>, УМЕ и ШМ-РС Вш. На плате контроллера также имеются необходимые разъемы для подключения силового преобразователя привода, датчиков обратной связи (аналоговых и цифровых), внешних устройств с дискретным входом/выходом. Примером серийно выпускаемого в настоящее время встроенного контроллера движения является модель РС1-Р1ехМойоп-6С фирмы Каиопа1 Ьвпшпептв (ГОА) [54]. Устройство позволяет одновременно управлять движением мехатронной системы по шести координатам с обратной связью и дополнительно по двум осям в шаговом режиме. В состав контроллера входят мощный многозадачный процессор Могаго1а геаМше 32-Ъп, цифровой сигнальный процессор (ОЗР-ргосеззог) фирмы Апаюе Бетое, многоканальные аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи, интерфейсы для внутренних и внешних коммуникаций.
Контроллер позволяет реализовывать следующие виды управляемых движений:
позиционное управление;
перемещение по пространственным (ЗР) траекториям с линейной интерполяцией;
контурные движения с круговой и сплайновой интерполяцией;
копирующие движения.
Рис. 5.1 Координаты рабочего органа
Р ис. 5.2 Обобщенные координаты манипулятораРЦМА-560
У* Р
*■ х
•
Рис. 5.3 Координаты двузвенного манипулятора
40
 Основные технические характеристики контроллера движения: период расчета управляющего сигнала (по одной оси) 62.5 мкс, диапазоны управления:
по скорости 0*16 Мега имп/с,
по перемещению 0 -г 2 147 483 647 имп,
по ускорению 0 -5-134 217 728 имп/с2, максимальные ошибки управления:
позиционная ошибка ± 1 имп (для инкодера в обратной связи), 0.0049 В (для аналоговой обратной связи),
скоростная ошибка 0.02%, дискретные входы/выходы 24 бит, 22 линии, аналого-цифровое преобразование 8 линий, 12 бит, 10 мкс, ± 10В, цифро-аналоговое преобразование 16 бит, ± 10 В, выход широтно-импульсного модулятора 0.5 •*- 32 Кгц.
3.5.2. Интеллектуальные силовые модули
Вернемся к анализу возможных способов интеллектуализации мехатронных модулей и рассмотрим подход, направленный на интеграцию контроллеров движения и силовых преобразователей привода (интерфейс И2 на рис.2.4). Такое решение целесообразно для многомерных мехатронных систем, компоненты которых расположены на значительном удалении друг от друга. В этих случаях комплексировать систему управления на базе одного персонального компьютера очень сложно, а иногда и технически невозможно из-за проблем передачи сигналов и данных на большие расстояния. Так, стандартный протокол К.8-232 позволяет передавать данные на расстояния не более, чем 9.15 м.
Блок управления каждым модулем в таких системах встраивается в корпус преобразователя или даже в кпеммную коробку электродвигателя [24, 43]. Такие модули получили название интеллектуальных силовых модулей - ИСМ.
Примером такого решения является новая система управления промышленных роботов ПР 125/150, выпускаемых АО АВТОВАЗ [38]. Силовая и слаботочная электронные части системы установлены в общем шкафу управления. Система управления имеет два управляющих модуля -модуль привода РМ6-600 и устройство компьютерного управления на базе процессора Решит. Данный вариант удобен для обслуживания и эксплуатации, экономичен по занимаемой площади, обеспечивает свободный доступ ко всем коммуникациям системы.
Интеллектуальные силовые модули строятся на базе полупроводниковых приборов нового поколения [14, 43]. Типичными
возмущающее воздействие. Следовательно, в общем случае объектом управления в мехатронике является сложная многосвязная система, в состав которой входят:
комплекс исполнительных приводов,
механическое устройство с рабочим органом,
блок сенсоров,
объект работ, с которым взаимодействует рабочий орган.
При этом отдельные блоки и устройства могут быть интегрированы в мехатронные модули (гл.2 и 3). Включение в рассмотрение процесса взаимодействия рабочего органа и внешних объектов (например, для операций сборки, механообработки, водоструйной резки) позволяет организовать технологически ориентированный процесс управления, учитывающий характер и специфику данного взаимодействия в конкретно поставленной задаче.
Указанная структура объекта управления определяет требования и
постановку задачи управления мехатронными системами
рассматриваемого класса. Очевидно, что воспроизведение заданных
движений мехатронными модулями основывается на выполнении
классических требований теории управления: устойчивости, точности и
качества процесса управления [15]. Однако дополнительно необходимо
учитывать следующие специфические особенности мехатронных систем:
I. Движение рабочего органа как конечного управляемого звена
обеспечивается взаимосвязанными (кинематически и динамически)
перемещениями нескольких исполнительных приводов и звеньев
механического устройства.
П. Задача управления мехатронной системой должна быть решена в
пространстве (т.е. найдены оптимизированные траектории движения
всех звеньев, включая рабочий орган) и во времени (т.е. определены и
реализованы желаемые скорости, ускорения и развиваемые усилия для
всех приводов системы).
Ш. Для многих технологических задач параметры внешних и
возмущающих воздействий, приложенных к рабочему органу и
отдельным мехатронным модулям, заранее не определены.
IV. Сложность построения адекватных математических моделей
мехатронных систем традиционными аналитическими методами
(особенно прецизионных многосвязных систем, включающих
динамическую модель технологического процесса).
Структурно мехатронные системы являются многомерными и
многосвязными системами. Размерность задачи управления в мехатронике
определяется числом независимо управляемых приводов системы. В
случае общего механизма исходно задается желаемое движение рабочего
органа, а реализуется оно совокупными перемещениями всех звеньев.
42
63
  показанных на рис.3.5 и 3.6); положение и ориентация рабочего органа в пространстве (например, схвата промышленного робота или щупа контрольно-измерительной машины).
В целом проблема проектирования и технологии производства интеллектуальных сенсоров (ИС) является самостоятельной научно-технической областью и выходит за рамки рассматриваемого круга вопросов. Для мехатроники представляют интерес способы интеграции ИС в мехатронные модули движения и методы минимизации промежуточных преобразований измеряемой физической величины в цифровой код, пригодный для ввода в устройство компьютерного управления.
С точки зрения минимизации промежуточных преобразований одним из наиболее эффективных (и потому очень широко применяемых в мехатронике) интеллектуальных датчиков обратной связи являются оптические инкодеры со встроенными микропроцессорами. Среди отличительных преимуществ современных инкодеров следует выделить: возможность определения как перемещения, так и скорости движения; высокую точность и низкие шумы при измерении; многооборотность; конструктивную компактность и возможность встраивания в мехатронный модуль. Важно подчеркнуть, что инкодеры выдают выходной сигнал в кодовой форме, что удобно для компьютерной обработки в реальном (времени.
Различают два основных вида инкодеров - абсолютные и инкрементальные. Абсолютные инкодеры дают информацию о величине перемещения (линейного или углового) движущегося вала относительно фиксированного нулевого положения.
Преимуществами абсолютного инкодера являются надежность измерения (даже при временном отключении питания информация датчиком не будет потеряна), высокая точность при больших скоростях движения, запоминание нулевого положения (это важно при необходимости управления реверсивными и аварийными движениями машин). Инкрементальный датчик дает информацию о направлении и величине перемещения в приращениях относительно исходного положения, что вполне достаточно во многих практических приложениях.
Интеллектуализация инкодеров обеспечивается встроенными микропроцессорами, которые выполняют следующие основные функции: кодирование информации датчика, обнаружение ошибок измерения, масштабирование сигнала и передача текущего кода в контроллер движения по стандартному протоколу. Современная тенденция в создании инкодеров заключается в объединении в едином сенсорном модуле конструктивных элементов (валов, подшипников), кодировочных дисков, фотоэлементов и микропроцессора.
Таблица 3
ЛТСс электроприводом
|
Технические показатели
|
Максим
альная
скорость
,км/ч
|
Рабоче
е напряж ение, В
|
Мощност ь, Квт
|
Номинальны
й
Момент,
Нм
|
Номиналь
ныйток,
А
|
Масс , кг
|
Кресла-коляски
|
6
|
24
|
0.15
|
25
|
8
|
10
|
Электро -велосипеды
|
15
|
24
|
0.3
|
20
|
15
|
12
|
Роллеры
|
30
|
24
|
0.5
|
15
|
20
|
12
|
Миниэлектро-Мобили
|
80
|
ПО
|
2.5
|
30
|
28
|
25
|
Мировой рынок ЛТС имеет тенденцию к расширению и по прогнозам [24] его емкость к 2000 году составит 20 млн. единиц или в стоимостном выражении 10 млрд. долларов.
44
61
 фирмой разработаны многокомпонентные сенсоры, например, акселерометр модели М)ХЬ202. Этот сенсор применяется в мобильных роботах фирмы "ТАРИС" (см. гл. 4) для определения углов крена и дифферента при выполнении работ в наклонных подземных трубопроводах. Функциональная схема этого сенсора приведена на рис.3.9.
*
а
*1
-чЛЛМ-
н
ч^
Рис. 3.9. Блок-схема двухкомпонентного акселерометра: 1 - генератор колебаний; 2 - демодуляторы; 3 - широтно-импульсные модуляторы;
- измеритель ускорения по оси X;
- измеритель ускорения по оси У;
- микропроцесор.
Датчик дает информацию о значениях ускорений при пространственном движении объекта управления по двум осям (X и У) в диапазоне ± 2% [62]. Полоса пропускания датчика устанавливается пользователем в интервале от 0.01 Гц до 5 Кгц в зависимости от решаемой задачи. Погрешность измерения составляет 5 пщ для полосы 60 Гц. Выходной сигнал формируется широтно-импульсным модулятором (ШИМ), поэтому его цифровой код определяется микропроцессорным счетчиком без предварительного аналого-цифрового преобразования. Период выходного сигнала регулируется в диапазоне от 0.5 мс до 10 мс. Гарантируется нормальная работа сенсора при температурах от 0°С до +70 °С в обычном исполнении или от -40°С до +85°С в специальном варианте.
Другим примером реализации гибридных технологий, ориентированным на массового потребителя, может служить
Примером отечественной технологической машины-гексапода является прецизионное оборудование, предлагаемое АО"ЛАПИК" (г.Саратов) [36]. Фирма выпускает на единой конструктивной базе гексаподы двух типов: координатно-измерительные машины (КИМ) и технологические модули (ТМ) для механообработки (рис.4.8).
Технологические модули предназначены для фасонной обработки с высокой точностью изделий методами фрезерования, шлифования, сверления, полирования, а также для выполнения операций гравировки, растачивания, разметки. Рабочая зона гексаподов-ТМ варьируется у различных моделей в диапазонах: по оси X - от 500мм до 3000 мм; по оси У - от 400 мм до 1400 мм, по оси 2 - от 350 мм до 750 мм. Максимальный угол поворота подвижной платформы относительно каждой из осей составляет в серийных моделях 30 град, скорость ее движения управляется программно в интервале 0.01-120 мм/с.
Гексаподы имеют весьма эффективные массогабаритные показатели по сравнению со станками традиционной компоновки. Так, ТМ-500 при габаритах 1800x1550x2300 мм имеет массу 2800 кг, а наиболее мощный ТМ-3000 имеет габариты 5000x3500x3800 мм при массе 6500 кг. На ТМ устанавливаются мехатронные модули типа "мотор-шпиндель" мощностью от 1.5 кВт до 5 кВт с регулируемой частотой вращения в диапазонах 200-12000 об/мин, либо 600-24000 об/мин.
Рио.4.в.Общий вид технологической иашины-геюапода
КИМ выполняют автоматические измерения и контроль размеров деталей (в том числе легкодеформируемых изделий) от конструкторских или технологических баз. Погрешности измерений для КИМ-500 (машина базового исполнения) не превышают 0.8 мм ( линейные измерения, размер Ь=300мм) и 1.5 мм для пространственных измерений (Ь=250 мм). В
46
59
 |
|
|
Скачать 0.78 Mb.