Стенд-тренажер для оценки качества задания программ управления промышленным роботом для сварки

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для оценки качества управляемых человеком-оператором манипуляционных систем. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей стенда - тренажера и повышение точности оценки качества задания программы управления промышленным роботом для сварки. Стенд-тренажер включает в себя устройство для задания программной траектории , которое имеет металлический стержень с закрепленными на его концах двумя параллельными металлическими пластинами, соединенными с источником тока, контрольный манипулятор с измерительным элементом , регистрирующую аппаратуру. Устройство задания программной траектории представляет собой многокоординатный манипулятор с устройством программного управления , а контрольный манипулятор имеет обратимые механизмы приводов и рукоятку ручного управления на его конечном звене. Измерительный элемент выполнен в виде прямоугольной рамки с токопроводяшими слоями на ее гранях, которые подключены к регистрирующей аппаратуре. 4 ил. ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (58 4 В 25 1 11 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I ly,

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3936303/31-08 (22) 30.07.85 (46) 23.02.87. Бюл. № 7 (71) Институт электросварки им. Е. О. Патона (72) А. И. Бондаренко (53) 621-229.72 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 872252, кл. В 25 J 11/00, 1981. (54) СТЕНД-ТРЕНАЖЕР ДЛЯ ОЦЕНКИ

КАЧЕСТВА ЗАДАНИЯ ПРОГРАММ УПРАВЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫМ РОБОТОМ ДЛЯ СВАРКИ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для оценки качества управляемых человеком-оператором манипуляционных систем. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей стенда — тренажера и повышение.SU» 1291387 А1 точности оценки качества задания программы управления промышленным роботом для сварки. Стенд-тренажер включает в себя устройство для задания программной траектории, которое имеет металлический стержень с закрепленными на его концах двумя параллельными металлическими пластинами, соединенными с источником тока, контрольный манипулятор с измерительным элементом, регистрирующую аппаратуру. Устройство задания программной траектории представляет собой многокоординатный манипулятор с устройством программного управления, а контрольный манипулятор имеет обратимые механизмы приводов и рукоятку ручного управления на его конечном звене.

Измерительный элемент выполнен в виде прямоугольной рамки с токопроводя шими слоями на ее гранях, которые подключены к регистрирующей аппаратуре. 4 ил.

1291387

50

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для оценки качества управляемых человеком-оператором манипуляционных систем, в частности для оценки качества программирования роботов для сварки методом обучения путем копирования линии соединения.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей стенда-тренажера и повышение точности оценки качества задания программ управления промышленным роботом для сварки за счет увеличения числа измеряемых параметров.

На фиг. 1 приведена схема допустимых отклонений сварочной горелки по координатам Y, Z при слежении вдоль координаты Х; на фиг. 2 — схема образования ошибок по координате Y при слежении вдоль координаты Х; на фиг. 3 — блок-схема стенда тренажера; на фиг. 4 — блок-схема регистрации измеряемых параметров.

Стенд-тренажер для оценки качества задания программы управления промышленным роботом для сварки содержит устройство 1 задания программной траектории, в качестве которого используется, например, манипулятор робота ТУР— 10. На конечном звене устройства 1 задания программной траектории установлен металлический стержень 2 с закрепленными на его концах двумя параллельными металлическими пластинами 3, которые соединены с источником

4 тока. Металлический стержень 2 охватывается измерительным элементом 5, в качестве которого используется прямоугольная рамка, установленная на конечном звене контрольного манипулятора 6 с уравновешенным кинематическим механизмом.

Для ручного перемещения кинематического механизма контрольного манипулятора 6 на его конечном звене установлена рукоятка 7 ручного управления с кнопочным переключателем 8, предназначенным для включениявыключения движения устройства 1 задания программной траектории и другой аппаратуры стенда. Кнопочный переключатель 8 подключен к входу устройства 9 программного управления, в качестве которого может быть использовано, например, устройство ЧПУ УКМ вЂ” 772. Первый выход устройства 9 программного управления через блок 10 управления приводом соединен с устройством 1 задания программной траектории. В качестве блока 10 управления приводом используется, например, входящий в робот ТУР— 10 блок управления электроприводом ЧСМ5.372.052. К второму выходу устройства 9 программного управления подключен первый электросекундомер 11, а к третьему выходу — вход источника 4 тока.

На внутренние, верхнюю и нижнюю грани прямоугольной рамки 5 нанесен токопроводящий слой 12. Регистрирующая аппаратура 13 содержит, например, интеграторы

14 — 16, к выходам которых подключены соответственно вольтметры 17 — 19. В состав регистрирующей аппаратуры 13 входят также самописцы 20 — 22 и электросекундомеры

23 — 25. Токоп роводя щи и слой 12 дл и нных внутренних граней рамки 5 подключен к входам первых интегратора 14, самописца

20 и второго электросекундомера 23. Токопроводящий слой 12 коротких внутренних граней рамки 5 соединен с входами вторых интегратора 15, самописца 21 и третьего электросекундомера 24. Токопроводящий слой 12 верхней и нижней граней рамки 5 подключен к входам третьих интегратора 16, самописца 22 и четвертого элект росекундомера 25.

Стенд-тренажер работает следующим образом.

Оператор предварительно в устройстве 9 программного управления задает программу перемещения в пространстве металлического стержня 2 устройства 1 задания программной траектории, например, по синусоидальной траектории I (фиг. 1). Затем устанавливаются в исходное рабочее состояние источник 4 постоянного тока, регистрирующая аппаратура 13, электросекундомер 11.

Для включения режима слежения оператор на рукоятке 7 манипулятора 6 нажимает кнопочный переключатель 8, при этом срабатывает устройство 9 программного управления и выдает управляющие сигналы по соответствующим координатам. После подачи управляющих сигналов на блок 10 управления приводом устройство 1 начинает перемещать стержень 2 по заданной программной траектории. Одновременно по командам устройства 9 программного управления запускается электросекундомер 11, который считывает общее время выполнения операции отслеживания программной траектории, и подключается напряжение источника 4 постоянного тока к металлическим пластинам 3 и стержню 2. После начала движения металлического стержня 2 оператор, управляя вручную манипулятором 6 с помощью рукоятки 7, стремится к тому, чтобы грани рамки 5 не касались стержня 2 и закрепленных на нем металлических пластин 3. Допустимые отклонения рамки относительно программной кривой по координате Y составляют величину 2а и соответствуют смещению электрода поперек линии соединения. Допустимые отклонения рамки по координате Z составляют величину 2в и соответствуют смещению электрода вдоль оси сварочной дуги (вылет электрода). Так как отклонения электрода по оси

Y больше влияют на качество сварного соединения, чем отклонения по оси Z, то в общем случае образуется прямоугольная трубка II (фиг. 1) допустимых отклонений сварочной горелки по координатам Y, Z вдоль заданной программной траектории по координате Х. Если в процессе слежения прямоугольная рамка 5 своими гранями с

1291387

2 2 ве- еу + в2

Составляюшие ошибок ву и ez по коор- 35 динатам Y u Z вычисляются по выражениям

Uyty.

ay= —; в =U.t.

mykt mzkt

40 где Uy u U. — напряжения, соответствующие значениям уровней отклонений по координатам Y u Z и измеренные вольтметрами 17 и 19;

Uг

mz= —— в

Uг

my= —, a — масштабные коэффициенты в направлениях Y и Z;

U- — напряжение источника постоянного тока; а, в — допустимые значения отклонений сварочной горелки по координатам Y и Z;

k — коэффициент передачи интеграторов;

t — время выполнения операции программирования;

IZu Ма

ty Xtiy, tz = Ztiz— и и токопроводяшим слоем 12 коснется стержня 2 или одной из металлических пластин 3, что говорит о выходе фактически отслеживаемой оператором траектории I I I (фиг. 2) за допустимые отклонения, то сигнал с выхода источника 4 постоянного тока поступает на входы регистрирующей аппаратуры 13. Величины сигналов, соответствующие по каждой координате уровню отклонений. рамки 5 за допустимые значения, фиксируются соответственно интегрирующими звеньями 14 — 16 и измерены вольтметрами 17 — 19, а также самописцами

20 — 22. Одновременно сигнал с выхода источника 4 постоянного тока при касании запускает электросекундомеры 23 — 25, которые зафиксируют по каждой координате время касания граней рамки 5 со стержнем 2 и пластинками 3. Это время равно сумме времени отдельных касаний, например tiy, t2y, ..., tny (фиг. 2), в течение которых рамка находится вне трубки допустимых отклонений. Для окончания операции оператор отпускает кнопку 8 рукоятки 7 управления, что приводит к остановке движения стержня 2, сбросу питания с источника 4 постоянного тока и остановке электросекундомера 11.

После отключения стенда по показаниям вольтметров 17 и 19 и электросекундомеров 11, 23 и 25 определяется суммарное значение ошибки позиционирования сварочной горелки по координатам Y, Z, щ характеризуюШее точность программирования робота — суммарное время отклонений сварочной горелки по координатам, измеренное электросекундомерами 23 и 25; пу, и. — число соприкосновений рамки по координатам Y u Z.

Окончательное выражение для определения суммарной ошибки имеет вид

По показаниям вольтметров 17 — 19 и электросекундомеров 11, 23 — 25 определяется суммарное значение ошибок позиционирования до и после выполнения операций программирования, а затем вычисляют коэффициент усталости оператора, характеризующий его работоспособность

Ем, Z

ky где ky — коэффициент усталости оператора;

Е н=ехн+Еун+Егн, Mk=8rk+Fkk+ Rzk суммарные значения ошибок позиционирования по координатам Х, Y, Z до и после выполнения операций программирования робота.

По показаниям электросекундомеров 11, 23 и 25 определяется коэффициент бракованного шва, характеризующий качество программирования робота где kn n— коэффициент плавности;

Ilx, I1y,ïz — число сопРикосновений Рамки 5 со стержнем 2 и с пластинами 3 соответственно по координатам Х, Y, Z.

Суммарное значение ошибки позиционирования, коэффициент усталости оператора, коэффициент бракованного шва, коэффициент плавности определяются при нескольких фиксированных значениях скорости перемешения стержня, величина которой задается с пульта управления устройства программного управления. По максимальному значению скорости, при котором указанные показатели лежат в пределах заданных допусков, определяется коэффициент ki, характеризующий возможности оператора по скорости программирования (обучения) робота

В=в — г где k6p — коэффициент бракованного шва»

С помощью самописцев 20 — 22 определяется число соприкосновений рамки 5 со стержнем 2 и с пластинами 3 по координатам

Х, Y, Z, а затем определяется коэффициент плавности выполнения операции программирования робота

Ilx+lly+Ilz

И=

1291387 где VM — максимальное значение линейной скорости движения стержня.

Конкретный состав регистрирующей аппаратуры 13 может быть и иным. Например, может быть использован измерительный комплекс на базе соответствующей

3ВМ, осуществляющий регистрацию необх димых параметров и автоматическую обработку информации по заранее введенной программе.

Формула изобретения

Стенд-тренажер для оценки качества задания программ управления промышленным роботом для сварки, содержащий устройство для задания программной траектории, на конечном звене которого установлен металлический стержень с закрепленными на нем двумя параллельными металлическими пластинами, которые соединены с источником тока, контрольный манипулятор, на конечном звене которого установлен измерительный элемент, охватывающий указанный стержень и расположенный между двумя его пластинами, регистрирующую аппаратуру, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности оценки качества задания программ, в него дополнительно введены два канала регистрирующей аппаратуры, в качестве устройства для задания программной траектории используется многокоординатный манипулятор с устройством программного управления, контрольный манипулятор имеет обратимые механизмы приводов, а на его конечном звене установлена рукоятка ручного управления с кнопкой включения стенда-тренажера, при этсм измерительный элемент выполнен в виде прямоугольной рамки, на верхнюю, нижнюю и внутренние грани которой нанесены токопроводящие слои, соединенные с соответствующей регистрирующей аппаратурой, причем слои верхней и нижней граней, а гак20 же двух коротких внутренних граней и двух длинных внутренних граней соответственно попарно электрически связаны между собой.

1291387

Составитель И. Афонин

Редактор А. Сабо Техред И. Верес Корректор И.Муска

Заказ 87/18 Тираж 954 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4