Введение к работе
Актуальность темы. При работе автоматических комплексов с применением цикловых перемещений деталей, в частности, в робототехнике, часто возникают аномальные ситуации, когда движения объектов выходят за предельно допустимые границы, нарушается точность, создаются аварийные ситуации. Такие явления характерны при стремлении обеспечить максимальную скорость и ускорение на участках разгона и торможения, а также, при действии дестабилизирующих факторов.
В настоящее время существует тенденция применения методов контроля динамичных объектов с использованием ЭВМ, что позволяет добиться высокой точности позиционирования и отслеживания траекторий при наличии дестабилизирующих факторов (ДФ). Однако высокие затраты вычислительных ресурсов ограничивают сферу применения таких систем. Хорошие результаты при решении данной проблемы достигаются применением интерактивного контроля как сочетания непрерывного контроля с автоматическими воздействиями на привод объекта и коррекцией переходной функции с использованием в качестве сенсоров координатно-чувствительных фотоприемников (КЧФ). При этом сенсорно-программные устройства на основе развертывающих фотоприемников с числом отсчетов до 10J ед. в диапазоне до 25 мм, с применением многолучевых преобразований дают возможность достичь компромисса между качеством управления и затратами вычислительных ресурсов. Однако, для проведения разработки конкретных технических образцов сенсорно-программных устройств к настоящему времени недостаточно исследованы особенности многолучевых преобразований на основе координатно-чувствительных фотоприемников с учетом динамики, комбинационных и функциональных характеристик сигналов. Это показывает актуальность проведения исследований и конструкторских разработок по данному направлению.
Работа по теме диссертации выполнялась в соответствии с перспективным координационным планом по программе «Создать и освоить автоматические манипуляторы».
Цель работы. Настоящая работа посвящена разработке и исследованиям сенсорно-программных устройств интерактивного контроля динамических объектов с переменными позиционно-силовыми характеристиками, разработке методов теоретической и экспериментальной оценки их технических характеристик, а также разработке и внедрению на основе проведенных исследований действующих макетов, стендов и опытных образцов приборов.
Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:
- исследования функциональных особенностей сенсорно-программных узлов интерактивного контроля объектов автоматических комплексов с переменными позиционно-силовыми характеристиками;
разработка модели комплексных сенсорно-программных преобразований сигналов на основе координатно-чувствительных фотоприемников;
разработка принципов построения сенсорно-программных устройств;
разработка и создание действующих образцов устройств интерактивного контроля объектов автоматических комплексов.
Научная новизна работы. Решение поставленных задач определило научную новизну данной работы, которая заключается в следующем:
- разработка модели комплексных многоканальных преобразований
сигналов для интерактивного контроля подвижных объектов на основе
программных светоформирующих функциональных преобразований
световых сигналов и применения КЧФ;
- разработка принципов построения сенсорно-программных устройств и
алгоритмов, обеспечивающих возможность осуществления интерактивного
контроля на основе аналоговых развертывающих КЧФ;
теоретические исследования многолучевых преобразований (МЛП) на основе КЧФ с непрерывной аналоговой структурой. Вывод аналитических выражений, определяющих точность контроля параметров световых зон при МЛП, и на основании их вывод положений о рациональной компоновке световых зон при многолучевой засветке;
разработка, создание и внедрение ряда образцов, выполненных на основе проведенных в работе теоретических исследований.
Методика исследования. При выполнении работы применялись экспериментальные и теоретические методы исследований, теория вероятности и математической статистики. Исследования позиционно-силовых характеристик проводилось путем проведения экспериментов и с помощью имитационного и статистического моделирования: с применением экспериментального оборудования лаборатории НПЛ-18 АлтГТУ и на производстве в ПО «Алтайпрессмаш» и использоваланием ЭВМ (AMD/P90/1.27GB).
Практическая ценность. Применение полученных результатов повысило качество активного контроля динамических объектов и устойчивость характеристик при дестабилизирующих воздействиях. Результаты разработок могут быть использованы для решения широкого круга задач, связанных с активным контролем автоматизированных комплексов в производстве и других областях науки и техники, а также в учебном процессе ВУЗ.
Реализация научно-технических результатов. Исследования проводились в рамках договоров на передачу результатов научно-технических достижений №17-81, 22-78, 8-87, по координационному плану 0.16.09 «Создать и освоить автоматические манипуляторы». Результаты исследований (действующие устройства) внедрены на предприятиях гг. Омска, Мурома, Барнаула. Материалы диссертации используются в учебном процессе АлтГТУ на факультете информационных технологий и бизнеса по курсу «Теория, расчет и проектирование приборов и систем».
Основные защищаемые положения.
-
Концепция интерактивного контроля на основе сенсорно-программной динамичной модели (СПДМ) с использованием непрерывной позицион-но-силовой информации.
-
Принципы построения сенсорно-программных устройств интерактивного контроля.
-
Схемы реализации сенсорно-программных устройств посредством комплексных многоканальных преобразований на основе координатно-чувст-вительных фотоприемников.
Публикации. По материалам выполненных в диссертации исследований опубликовано 19 работ, получено 3 авторских свидетельства на изобретение.
Апробация работы. Материалы работы докладывались и обсуждались на 12 Международных, Всесоюзных и Республиканских научно-технических конференциях, совещаниях и семинарах, в том числе, на IV ВНТК "Фотометрия и ее метрологическое обеспечение"(Москва,1982), ВНТК "Надежность, живучесть и безопасность автоматизированных комплексов" (Москва, 1988), ВНТК "Робототехнические устройства в отраслях народного хозяйства" (Минск,* 1981), ВНТК "Измерение и контроль при автоматизации производственных процессов" (Барнаул, 1994) и др. . По разработкам и внедрениям приборов, выполненных по данной теме получены три медали ВДНХ СССР, медали и дипломы Республиканских научно-технических выставок в г.г. Курске, Тольятти, Иваново, дипломы краевой выставки.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 142 страницах, включая 80 рисунков и списка литературы из 146 наименований.
