Дипломный проект на тему «Автоматизированный покрасочный комплекс»


eco.na5bal.ru > Документы > Диплом
Уважаемые члены Государственной Аттестационной Комиссии! Вашему вниманию предлагается дипломный проект на тему «Автоматизированный покрасочный комплекс».

В настоящее время по всей территории СНГ разбросано большое количество остатков советской робототехнической промышленности, большей частью представленной разного рода манипуляционными устройствами, одним из представителей которых является антропоморфный манипулятор РМ-01. Не смотря на их устаревшую элементную базу и конструкцию механических узлов, при правильном подходе они еще могут послужить на благо человека в определенных сферах его деятельности. А вместе с их нынешней дешевизной по сравнению с современными аналогами – могут стать выгодным финансовым вложением в предприятие малого бизнеса.

Целью данного дипломного проекта является разработка и изготовление макета автоматизированного покрасочного комплекса для нанесения лакокрасочных покрытий на сложные рельефные детали произвольной формы на базе манипулятора РМ-01. Для достижения указанной цели в дипломном проекте были поставлены задачи, представленные на плакате 1. Настоящий дипломный проект выполнялся двумя студентами. В мою часть входили задачи отмеченные пунктами 2, 4 и 5, это создание верхнего уровня системы управления манипулятором, разработка и исследование модели системы управления и разработка способа задания движения манипулятора на основе его графической модели. Задачи под номерами 1,8 и 9 решались совместно, а решение задач по пунктам 3,6 и 7 доложит мой коллега.

Для выбора метода нанесения лакокрасочных материалов, в проекте был проведен обзор способов покраски, результаты которого представлены на плакате 2. Исходя из перечисленных здесь критериев, предложено использовать метод автоматизированного распыления жидких ЛКМ.

Разрабатываемый комплекс предполагается использовать в типовом среднеформатном автосервисе, специализирующемся на кузовном ремонте и имеющем участок для покраски деталей автомобилей. Схема такого автосервиса представлена на плакате 3. Комплекс размещается внутри покрасочно-сушильной камеры для легковых автомобилей, где он полностью заменяет человека в деле нанесения жидких лакокрасочных материалов способом пневмораспыления. Ввиду невозможности точного позиционирования объекта покраски в пространстве, для определения его местоположения и формы комплекс оснащен системой трехмерного сканирования. Для удобства перемещения комплекса в пределах камеры, а также всего помещения автосервиса, комплекс оснащен подвижной платформой, обеспечивающей его легкое ручное перемещение, но в то же время и надежную фиксацию на время покраски. В целях строгого соблюдения технологи покраски и достижения высокого качества поверхности к комплексу предъявляются представленные на плакате интегральные требования по точности отслеживания расстояния до окрашиваемой поверхности, нормали к ней и скорости перемещения краскораспылителя. Интерфейс пользователя комплекса реализован на обычном персональном компьютере, и оснащен средствами настройки технологического процесса и, в целях безопасности, средствами его отслеживания и аварийной остановки.

В результате анализа поставленных задач нами была разработана структура комплекса, изображенная на плакате 4. Комплекс состоит из четырех основных блоков, связанных в последовательную цепочку, замыкающуюся непосредственно на своей общей цели – объекте покраски. Манипулятор РМ-01 и краскораспылитель соединены с разработанной ранее на кафедре системой управления КУБ XXI, которая через контроллер интерфейса связана с разработанным мною программным обеспечением верхнего уровня, состоящим из пяти функциональных модулей, связанных между собой модулем обмена. В качестве блока задания положения манипулятора используется его графическая модель, собранная в среде создания трехмерной графики Maya Autodesk. Данная среда используется для решения обратной задачи о положении, а также для относительного позиционирования объекта покраски и манипулятора с целью построения траектории покраски. Для связи с ней мною был разработан специальный интерфейсный узел, а остальные внедренные в нее блоки, а также внешний блок сканирования, были разработаны моим коллегой, о чем он расскажет в своем докладе.

Для создания программного обеспечения верхнего уровня манипулятора, получившего название «ИСТОК», встала необходимость моделирования работы используемой системы управления приводами КУБ XXI, результаты которого представлены на плакатах 5 и 6. Данная система управления состоит из 6 идентичных по структуре и принципу работы не связанных между собой микропроцессорных блоков, каждый из которых управляет своим приводом манипулятора. В проекте для моделирования был выбран контур, управляющий приводом второй – наиболее нагруженной степени подвижности манипулятора. В представленной на плакате структуре контура положения имеется переключатель «К». Данный элемент в зависимости от ошибки по положению активизирует либо полный контур с участием ПИД регулятора положения, либо частичный контур с обходом данного регулятора и с отработкой только внешнего входного значения ПИД регулятора скорости. Отсюда видно, что для достижения манипулятором целевого положения контуру управления необходимо подавать два значения, а именно требуемое положения по энкодеру и скорость достижения этого положения, которая измеряется в количестве импульсов энкодера поступивших в течение 10мс. Первое значение поступает с задающей модели манипулятора, а второе из разработанного мною модуля обработки скорости. Помимо него для повышения точности работы манипулятора в контурном режиме был разработан модуль обработки положения. Моделирование работы проводилось в среде Matlab Simulink. Под пунктом 5 на плакате представлена разработанная мною и в дальнейшем внедренная в ПО «ИСТОК» структура модуля обработки скорости, который рассчитывает ее значение в каждый цикл своей работы исходя из текущей ошибки между заданным и реальным положением степени манипулятора, с умножением ее на коэффициент k. При этом для реализации режимов разгона и торможения изменение рассчитанного значения ограничивается по первой производной, а абсолютное значение ограничивается сверху и снизу для обеспечения безопасных режимов работы манипулятора. При моделировании было определено влияние величины указанного коэффициента k, которое продемонстрировано на соответствующих графиках, и для обеспечения плавности и приемлемой скорости движения манипулятора, было выбрано и задано в программе значение равное двум сотым.

После проведения ряда предварительных испытаний программного обеспечения «ИСТОК», была определена дискретность задания входных значений системы управления приводами, которая составила 25Гц, что позволило разработать и промоделировать работу модуля обработки положения. Структура модуля представлена на плакате под номером 6. С целью компенсации динамической задержки манипулятора данный модуль выполняет своего рода функцию предсказания траектории, прибавляя в каждый момент времени к заданному значению положения разность между ним же и предыдущим заданным значением, с умножением ее на коэффициент c. После определения влияния величины данного коэффициента, продемонстрированного на соответствующих графиках, было выбрано и задано в программе значение равное двенадцати.

На плакате 7 представлена итоговая функциональная схема разработанного программного обеспечения, работающего в операционной системе Windows. ПО «Исток» состоит из четырех независимых в плане вычислительных ресурсов потоков, каждый из которых реализуют свою четко определенную функцию, и общается с другими через разделяемые данные. Доступ к этим данным, а также последовательность работы потоков управляется набором семафоров. Упомянутый ранее интерфейсный узел в составе среды Maya состоит из 6 блоков, подключенных к степеням подвижности задающей модели манипулятора, и 6, подключенных к модели, отображающей его реальное положение. Информация в этих блоках связана с общим узлом обмена, передающего информацию программе «ИСТОК» при помощи стандартных межоконных сообщений системы Windows и принимающей информацию от него же через разделяемый файл в памяти персонального компьютера. Общение же программы с системой «КУБ XXI» осуществляется через эмулированный контроллером интерфейса COM порт, в реальности подключенный к шине USB компьютера. Алгоритм работы программы предварительно был представлен в виде сети Петри и промоделирован в программе Pipe, что позволило убедиться в его корректности и работоспособности. Также на плакате представлены разработанные мною пользовательский и инженерный интерфейсы ПО «Исток», которые отличаются основным функционалом в соответствии со своими названиями.

Для проверки точности реализованной системы управления был проведен эксперимент, ход и результаты которого представлены на плакате 8. Задающей модели манипулятора была назначена траектория, реализующая написание надписи «РК» на листе формата А4. На плакате представлена раскадровка эксперимента, графики изменения положения первой и второй степени подвижности манипулятора, демонстрирующие работу модуля обработки положения, а также результат перемещений манипулятора с закрепленной в его схвате кистью с чернилами, демонстрирующий точность работы системы управления. После исследования результатов эксперимента было измерено максимальное абсолютное отклонение кисти от заданной траектории, которое не превысило трех миллиметров, что составляет две десятых процента от размеров всей рабочей зоны манипулятора.

В конструкторской части дипломного проекта мною была разработана упомянутая ранее подвижная платформа, сборочный чертеж которой представлен на плакате 9. В данной конструкции для ручного перемещения используются специальные грузоподъемные колеса, а для фиксации комплекса – четыре пневмоцилиндра, соединенные через ручной распределитель с подключаемой центральной пневмомагистралью автосервиса, с давлением в 6 атмосфер.

В технологической части дипломного проекта мною была разработана схема сборки данной платформы, представленная на плакате 10, и методика контроля ее работоспособности, представленная на плакате 11.

В экологической части проекта был проведен анализ опасных и вредных факторов при разработке программного обеспечения и методы их устранения. Также был осуществлен расчет системы вентиляции рабочего помещения.

В экономической части составлен календарный план выполнения проекта и его сетевой график, а также была рассчитана себестоимость данного проекта, результаты чего представлены на плакате 12.

Таким образом, в рамках исследовательской и конструкторской частей моего дипломного проекта был разработан метод задания положения манипулятора при помощи его графической модели, промоделирована работа нижнего уровня системы управления манипулятора и создан ее верхний уровень, а также разработана платформа для перемещения комплекса. Также выполнены технологическая, экологическая и экономическая части, связанные с изготовлением и внедрением разработанного комплекса.

На этом основная часть моего доклада закончена, передаю слово моему коллеге.

Поделиться в соцсетях



Похожие:

Дипломный проект на тему «Автоматизированный покрасочный комплекс» iconТема: «Энергетическая стратегия России и механизм ее реализации»
Топливно-энергетический комплекс, как устойчиво работающий производственный комплекс российской экономики 4

Дипломный проект на тему «Автоматизированный покрасочный комплекс» iconПроект на тему «Строительство гостиницы с нулевым энергопотреблением на морском побережье»

Дипломный проект на тему «Автоматизированный покрасочный комплекс» iconПроект на тему: «Кабалинские родники: вчера, сегодня, завтра.»
Iii. Мероприятия, направленные на улучшение экологической обстановки Кабалинских родников

Дипломный проект на тему «Автоматизированный покрасочный комплекс» iconГапоу «Сельскохозяйственный техникум» г. Бугуруслан Научно исследовательский проект На тему
Решение проблемы повышения качества потребительских товаров в Оренбургской области

Дипломный проект на тему «Автоматизированный покрасочный комплекс» iconКозлова Вера Павловна Воспитатель гдоу детский сад№85 Фрунзенского...
«Экологическое воспитание во второй младшей группе и взаимодействие с родителями»

Дипломный проект на тему «Автоматизированный покрасочный комплекс» iconДипломного образования проект на тему «Уровень и качество жизни населения»
Государственное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования (повышения квалификации) специалистов Московской...

Дипломный проект на тему «Автоматизированный покрасочный комплекс» iconУчебно-методический комплекс Челябинск 2011 Гельруд Я. Д. Практикум...
Гельруд Я. Д. Практикум по применению экономико-математических методов и моделей в таможенной статистике: Учебно-методический комплекс....

Дипломный проект на тему «Автоматизированный покрасочный комплекс» iconПроект на тему: «Живительная влага родника»
По гидрохимическим особенностям воды родников можно судить о состоянии подземных вод в данном регионе. Родниковая вода берется в...

Дипломный проект на тему «Автоматизированный покрасочный комплекс» iconПроект на тему «Лучше мусорить сейчас отвыкайте дети»
Учить в корректной форме выражать своё отношение к поступкам детей и взрослых с позиции общепринятых норм и адекватно воспринимать...

Дипломный проект на тему «Автоматизированный покрасочный комплекс» iconПедагогический проект на тему
А здоровье человека закладывается в детстве. Организм ребенка очень пластичен, он гораздо чувствительнее к воздействиям внешней среды,...


Экология




При копировании материала укажите ссылку © 2000-2017
контакты
eco.na5bal.ru
..На главную