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

СОЮЗ СОВЕТСКСОЦИАЛИСТИЧРЕСПУБЛИК а) 4 В 25 1 11 0 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н А ВТОРСКОМЪ( СВИДЕТЕЛЬСТВ(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 ЛО 12913 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.Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для оценкикачества управляемых человеком-оператором манипуляционных систем, в частностидля оценки качества программирования роботов для сварки методом обучения путемкопирования линии соединения.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей стенда-тренажера и повышение точности оценки качествазадания программ управления промышленным роботом для сварки за счет увеличения числа измеряемых параметров,На фиг. 1 приведена схема допустимыхотклонений сварочной горелки по координатам у, Х при слежении вдоль координаты Х; на фиг. 2 - схема образования ошибок по координате У при слежениивдоль координаты Х; на фиг. 3 - блок-схемастенда тренажера; на фиг. 4 - блок-схемарегистрации измеряемых параметров.Стенд-тренажер для оценки качества 20задания программы управления промышленным роботом для сварки содержит устройство 1 задания программной траектории, вкачестве которого. используется, например,манипулятор робота ТУР в , На конечномзвене устройства 1 задания программнойтраектории установлен металлический стержень 2 с закрепленными на его концах двумя параллельными металлическими пластинами 3, которые соединены с источником 50 4 тока. Металлический стержень 2 охватывается измерительным элементом 5, в качестве которого используется прямоугольная рамка, установленная на конечном звене контрольного манипулятора 6 с уравновешенным ки нем атическим механизмом, Для ручного перемещения кинематического механизма контрольного манипулятора 6 на его конечном звене установлена рукояткаручного управления с кнопочным переключателем 8, предназначенным для включения- выключения 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 - 772. Первый выход устройства 9 программного управления через блок 10 управления приводом соединен сустройством 1 задания программной траектории. В качестве блока 10 управления приводом используется, например, входящий в робот ТУР - 10 блок управления электроприводом ЧСМ 5.372.052. К второму выходуустройства 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 30 35 40 45 соответственно вольтметры 17 - 19. В состав регистрирующей аппаратуры 13 входят также самописцы 20 - 22 и электросекундомеры 23 - 25. Токопроводяший слой 12 длинных 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 1 (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 У составляют величину 2 а и соответствуют смещению электрода поперек линии соединения. Допустимые отклонения рамки по координате Х составляют величину 2 в и соответствуют смешению электрода вдоль оси сварочной дуги (вылет электрода). Так как отклонения электрода по оси у больше влияют на качество сварного соединения, чем отклонения по оси Х, то в общем случае образуется прямоугольная трубка П (фиг. 1) допустимых отклонений сварочной горелки по координатам У, У вдоль заданной программной траектории по координате Х. Если в процессе слежения прямоугольная рамка 5 своими гранями с1291387 17 - 19 и пределяет озициони операций сляют ко характениям вол омеров 11 значение после вь ания, а з талости работосп По показа электросекунд ся суммарное рования до и программиров эффициент ус ризующий его ьтметров 23 - 25 о ошибок п полнения атем вычи оператора особность ора; нт усталости опера Ег=Ю+ЮЕ+ яг 1 я ошибок позициони м Х, У, 2 до и посл программированиягде Ь - к сгн=Яхн+ суммарны ния по ко полнения бота.По ун+Егн, значени рдината операций ова- вы- ро 1.ения стенда по пи 19 и элект 25 определяется ошибки позицио ки по координат е точность прогр вольтметров меров 11, 23 ное значени сварочной го характеризую ния робота осекундо- суммар- нирования ммм 3ашва еля- ержатам ици 1.) А,вг = гг 1 гЬ тИ гп й 1Пу+Пг где 11 у и 1)г -напряжения, соо значениям уровн по координатам ренные вольтмет1 1 г гп. = --в ветствующие й отклонений У и 2 и измеами 17 и 19; 1.1 ггпу =а ты стог -а,клон по к тег ггпуЧ 1 у - Хгг с=токопроводящим слоем 12 коснется стержня 2 или одной из металлических пластин 3, что говорит о выходе фактически отслеживаемой оператором траектории 111 (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 1 у, 1 у, , 1 ну (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 1После отключ оказаниям17 ри Составляющие ошибок ву и вг по кооринатам У и 2 вычисляются по выражениям масштабные коэффицинаправлениях У и 2;напряжение источникаянного тока;допустимые значения отний сварочной горелкиординатам У и 2;коэффициент передачираторов;время выполнения оппрограммирования;г = Х 1 г -Я в суммарн время отклоненийсварочной горелки по координатам, измеренное электро- секундомерами 23 и 25;пу, и. - число соприкосновений рамки по координатам У и 2.Окончательное выражение для определения суммарной ошибки имеет вид показаниям электросекундомеров 11, 25 определяется коэффициент бракоо шва, характеризующий качество ммирования робота где Ор - коэффициент бракованногоС помощью самописцев 20 - 22 опр ется число соприкосновений рамки 5 со нем 2 и с пластинами 3 по коорди Х, У, 2, а затем определяется коэф ент плавности выполнения операции раммирования робота где Ь - коэффициент плавности;пг,п,пг - число соприкосновений рамки 5 состержнем 2 и с пластинами 3 соответственно по координатам Х, У, 2.Суммарное значение ошибки позиционирования, коэффициент усталости оператора, коэффициент бракованного шва, коэффициент плавности определяются при нескольких фиксированных значениях скорости перемещения 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 Ь, характеризующий возможности оператора по скорости программирования (обучения) робота1где Чм - максимальное значение линейнойскорости движения стержня.Конкретный состав регистрирующей аппаратуры 13 может быть и иным. Например, может быть использован измерительный комплекс на базе соответствующей ЭВМ, осуществляющий регистрацию необ димых параметров и автоматическую обработку информации по заранее введенной программе.Формула изобретенияСтенд-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 токо- проводящие слои, соединенные с соответствующей регистрирующей аппаратурой, причем слои верхней и нижней граней, а гак же двух коротких внутренних граней и двухдлинных внутренних граней соответственно попарно электрически связаны между собой.он зам изобре наб., д.ыти тная ставитель И.ед И. Вересаж 954та СССР по д35, Раушскпредприятие,Редактор А. Сабо Тех Заказ 87/18 Тир ВНИИПИ Государственного комите113035, Москва, Ж - Производственно-полиграфическое Корректор ИПодписноетений и о4/5