 |
Расчёт траекторий для 3-х и 5-ти осевого ФСП.
|
|
|
|
В текущей реализации в обоих случаях опорной траекторией является зигзаг. При расчёте 3-х осевого ФСП фреза всегда считается вертикальной, и расчёт траектории сводится к выполнению алгоритма «падающая фреза» в каждой точке опорной траектории.
При 5-ти осевой обработке алгоритм расчёта сложнее. Для каждой точки опорной траектории вычисляется три возможных положения инструмента и выбирается то, которое ближе к соответствующей точке модели.
Рисунок 9. расчёт траектории для 5-ти осевого ФСП
Система кинематического моделирования ФСП.
Для того чтобы исключить наличие в траектории манипулятора запрещённых точек, а так же для проверки отсутствия столкновений манипулятора с другими объектами в рабочей зоне робота была сделана программа кинематического моделирования перемещений робота.
Для манипулятора Puma были составлены системы координат Денавита-Хартенберга. (Рис. 4)
Рисунок 10. Системы Д.-Х. для манипулятора РМ-01
Параметры Денавита-Хартенберга для каждого звена:
| N звена | d мм | a мм | α◦ |
| -90 | |||
| 431.8 | |||
| 20.32 | |||
| 433.07 | |||
| 56.25 |
Далее составляются матрицы перехода для каждого звена.
Решение прямой и обратной задачи о положении для манипулятора ПУМА подробно описано в [1]. Была написана библиотека, функции которой позволяют линейно интерполировать траектории схвата и решать задачу о положении в каждой интерполируемой точке.
Модель управления скоростью подачи при ФСП.
В процессе резания, при прохождении режущего инструмента по траектории, в широких пределах меняется ширина срезаемого слоя материала. Так же имеет место неоднородность и анизотропность материала заготовки. Всё это приводит к значительному изменению сил сопротивления резанию в процессе обработки. Необходимо исключить стопорения инструмента и, как следствие, повреждение заготовки. Так же желательно увеличить скорость подачи на тех участках, где нагрузка на инструмент мала.
|
|
|
Модель управления.
Для поддержки режима резания необходимо поддерживать заданную силу резания, которая пропорциональна крутящему моменту, развиваемый двигателем. Момент поддерживается изменением скорости подачи т.е. скорости перемещения фланца манипулятора. Предполагаемая схема управления приведена ниже.
Модель пневмопривода
В качестве двигателя фрезы на РТК используется пластинчатый ротационный пневмодвигатель
Двигатель имеет следующие механические характеристики (в общем виде).
n0 – паспортная частота вращения об/мин.
M0 – крутящий момент
N0 – мощность
Q0 – расход воздуха
Работа двигателя описывается следующим дифференциальным уравнением:
Где
w – угловая скорость вращения двигателя.
J – момент инерции ротора двигателя и оснастки.
S – объёмный коэффициент
P – питающее давление
M – момент полезной нагрузки
Mc – момент сопротивления (силы трения)
B – коэффициент квадратичного трения.
Для настройки ситемы управления необходимо определить параметры S,Mc,B,J.
Для определения Mc,B и S надо провести серию испытаний – замерить установившуюся угловую скорость ротора без нагрузки для разных значений P. Очевидно, что минимальное количество испытаний с разными P – 3.
Для определения скорости вращения ротора двигателя необходимо сконструировать датчик угловой скорости. Предположительно – на основе оптронной пары.
Список литературы.
- С. Л. Зенкевич, А. С. Ющенко Основы управления манипуляционными роботами. М.: Изд. МГТУ, 2004
- С. А. Воротников. Информационные устройства робототехнических систем. М: Изд. МГТУ, 2005
- A. C. Ющенко, А. П. Власов. Робототехнический комплекс на базе манипулятора РМ-01. М.: Изд. МГТУ, 1992
- В. И. Любченко. Резание древесины и древесных материалов. М.: Изд. МГУЛ, 2004
- С. Б. Зеленецкий, Е.Д. Рябков, А.Г. Микеров. Ротационные пневматические двигатели.
- Промышленный робот РМ-01. Руководство по программированию. А/O “НОКИА”
- «Описание языка программирования ARPS», оригинальный текст NOKIA. Финляндия, переведено на русский язык.
|
|
|
- http://en.wikipedia.org/wiki/Computer-aided_manufacturing
- http://en.wikipedia.org/wiki/Direct_Numerical_Control
- http://en.wikipedia.org/wiki/CNC
- http://www.freesteel.co.uk/wpblog/category/machining/
- http://www.instankoservis.ru/
Приложение.
|
|
|
