Устройство для управления адаптивным роботом

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт, саид-ву (22) Заявлено 21,1178 (21) 2687007/18 с присоединением заявки Но 1)м Клз6 05 В 19/О В 25 Т 9/О 0 сударственный ком СССР оо делам изобретен н открытийит риоритет Опубликова Дата опубли о 15,03.8 1. Бюллетень Йо ования описания 15038.Т, Сахаров ейн, В,М. Комар и С.М, Гуревич авиационный технологич институт ыбинск(71) Заявите Я УПРА ГАВОТОМ 154) УСТРОЙС Я АДАПТИВН к работо-ользованом роботомодственных к а нияпоз- ыполИзобретение относитсятехнике и может быть испдля управления адаптивныпри автоматизации произв5процессов.Известно устройство для управленияадаптивным роботом, содержащее блокввода изображения, операционный блок,коммутатор команд, блок памяти, блокформирования сигналов перемещения,нуль-орган, приводы и датчики исполнительного органа робота 1,Однако зто устройство имеет низкуюточность вычисления угла ориентации.Наиболее близким по технической 15сущности и достигаемому результатук предлагаемому является устройство,содержащее блок ввода изображения,установленный на схвате исполнительного органа робота, последовательно 20соединенные операционный блок, коммутатор команд, блок памяти, блокформирования сигналов перемещения,приводы и датчики положения исполнительного органа робота, выход.которого подключен ко второму выходублока формирования сигналов перемещения, второй выход блока памятисоединен со входом нуль-органа, блоккруговой развертки и последователь но соединенные блок управления, блоФорми рован и я прямоу голь ного рас тра,второй выход которого соединен спервым входом операционного блокаи коммутатор раэверток, выход которого подключен к входу блока вводаизображения, а второй вход - к первому выходу блока круговой разверткивторой выход которого соединен совторым входом операционного блока,второй выход которого подключен кпервому входу блока управления, второй вход которого соединен со вторым выходом блока Формирования сигналов перемещения, третий вход - свыходом нуль-органа, второй выход -с третьим входом блока Формированиясигналов перемещения, третий выход "со вторым входом коммутатора команд,четвертый выход - с третьим входомоперационного блока, а пятый выходс третьим входом коммутатора разверток21,Недостатком такого устройствявляется низкая точность измереугла ориентации детали, что неволяет испольэовать его для внения точных операцийЦель изобретения - повышение точности устройства.Поставленная цель достигается тем,что устройство содержит блок выделения границ объекта и последовательно соединенные распределительимпульсов, блок анализа положенияобъекта и блок выбора начальных точек круговой развертки, выход которого подключен к первому входублока круговой развертки, второйвход которого соединен с первымвыходом блока выделения границ объекта, второй выход которого подключен к четвертому входу операционного блока а вход - к выходу блокаввода изображения и входу блока анализа положения объекта, первый выход которого соединен с.пятым входом операционного блока, а второйвыход - с третьим входам блока круговой развертки, четвертый вход которого подключен ка второму выходураспределителя импульсов, входамсоединенного с шестым выходом блокауправления,На фиг. 1 представлена Функциональная схема устройства; яа фяг,2примеры расположения объектов.Устройство сацержят блок 1 вводаизображения, операционный блок 2,коммутатор 3 команд, блок 4 памяти,блок 5 формирования сигналов пере -мещеняя, приводы б датчик 7 ;:алажения испалнитальнога аргзна рабата,нуль-арлан 8, блок 9 круговой развертки, блок 10 управления, блок 11Формирования прямоугольного растра, З 5комму-.,а:ар 12 развертак, определитель 13 импульсов, блок 14 а:,ализапалаженяя объекта, блок 15 вбделеняя границ объекта, блок 16 выбораначальных точек круговой развертки. ЩПоложение детали на рабочей поверхна ти определяется оардинатамиее центра тяжести Хс, У; и угламориентации ася симметрия детали относительно некоторой линии отсчета,Вычисление координат положения детали на рабочей поверхности начинаетсяс момента поступления импульса передачи управления из блока 5 формирования сигналов перемещения в блок 10управления, При расположении блока 1Ввода изображения в схвате робота этосвидетельствует а выходе схвата вцентр заданной зоны обзора, Вычисление интересующих параметров осущес=вляется путем обработки оптическай информации о положении детали взоне обзора, формируемой блоком 1ввода изображения, Чувствительнымэлементом блока 1 ввода изображенияявляется фотоприемная матрица, на ма- щотричное фоточувствительное поле которой с помощью объектива проектируется изображение детали,Устройство работает следующимобразом, 65 Блок 10 управления запускаетблок 11 формирования прямоугольного растра. Выходные сигналы блока 11 поступают на вход коммутатора 12 разверток, Под действием сигнала, поступающего из блока 10 управления на вход коммутатора 12 разверток, выходные сигналы блока 11 формирования прямоу. - гольного растра через коммутатор 12 разверток подаются на вход блока 1 ввода изобрежения, На выходе блока 1 ввода изображения появляется сигнал, логическое значение которого соответствует оптической информации, воздействующей на выбранный элемент информационного поля фотоприемной матрицы. На основании логических значений сигналов, поступающих с выхода блока ввода изображения через блок 15 выделения границ и с выхода блока 11 формирования прямоугольного растра, операционный блок 2 вычисляет значение координаты Х центра тяжести дестали, После окончания вычисления координаты Х с с выхода операционного блока 2 на вход блока 10 управления поступает сигнал, свидетельствуйщий аб этом, и блок 10 управления через коммутатор 3 команд обеспечивает запись информации о координате Хс с выхода операционного блока 2 в соответствующую ячейку блока 4 памяти. Пасла этого блок 10 управления переключает коммутатор 3 команд и коммутатор 12 разверток в режим определения координаты у , Вычисление и запись информации у в блок 4 памяти осуществляются,аналогично Хс.После вычисления координат центра тяжести блок 10 управления выдает в блок 5 формирования сигналов перемещения команду на отработку полученной информации, В процессе отработки этой информации приводами б исполнительного органа робота схват робота с установленным на нем блоком 1 ввода изображения перемещается в позицию, находящуюся над центром тяжести детали. В момент окончания отработки информации о центре тяжести, что фиксируется па совпадению информации, заданной на отработку, и информациир полученной с датчиков 7 положения исполнительного органа робота, из блока 5 формирования сигналов пере" мещения в блок 10 управления поступает импульс конца отработки.Па этому сигналу блок 10 управления снова выдает команду на вычисление координат центра тяжести детали, чта необходимо для контроля совершенного движения и повышения помехоустойчивостиустройства адаптивного управления, При определении в последующем цикле вычислений нулевых значений координат центра тяжести срабатывает нуль-орган 8, Под действием сигнала с выхода нуль-органаЕсли же логическое значение оптической информации в точках О, или0 равно логической единице, то блок14 анализа положения детали выдаетсигнал, по которому в блоке 16 выбораначальных точек круговой развертки формируются адреса начальных точек 0 и 04., а в операционном блоке 2запоминается необходимость коррекцни вычисленного значения угла ориентации. После этого по команде иэ распределителя 13 импульсов в блок 9 круговой развертки из блока 16 выбора начальных точек круговой развертки переписывается адрес точки 0 и, начиная с нее, осуществляется формирование круговой развертки. Одновременно с Формированием круговой развертки на выходе блока 9 круговой развертки вырабатывается значение угловых расстояний, разделяющих две соседние точки дискретной круговой развертки. На основании значений угловых расстояний управляющих сигналов с выхода блока 10 управления и логических значений сигналов с выхода блока. 1 ввода иэображения, поступающих через блок 15 выделения границ, операционный блок 2 вычисляет значение угла ориентации. 8 блок 10 управления включает режим определения угла ориентации детали.Точность вычисления угла ориентаций детали с использованием круговой развертки существенно зависит от положения детали относительно центра развертки и ее начальной точки. Минимальная погрешность вычисления угла ориентации обеспечивается при совпадении центра круговой развертки с центром тяжести детали и несовпаде-нии начальной точки круговой развертки с иэображением детали. Очевидно, что выполнение укаэанных условий в общем случае для устройств управления адаптивными роботами невыполнимо вследствие имеющихся погрешностей 15 вывода центра информационного поля фотоприемной матрицы (центра схвата) над центром тяжести детали. При наличии смещения центра круговой развертки относительно центра тяжести детали вычисляется угол ориентации 9,отличающийся от искомого угла ориентации Ч на величину погрешности ьу (фиг 2 а) где С - смещение центра круговойразвертки от центра тяжести.детали;В - радиус круговой развертки,Для минимизации погрешности вычисления угла ориентации детали при смещении ее центра тяжести относительно центра развертки необходимо вычислять угол ориентации по обоим сечениям изображения детали круговой разверткой. В этом случае погрешности л% и ахи измерения угла при обработке 40 каждого сечения будут равны го вели-. чине и противоположны по знаку, что компенсирует общую погрешность вычисления угла ориентации (Фиг. 2 а).Простейшая техническая реализация 45 устройства обеспечивается при замене полной круговой развертки ее дугами, Формируемыми в угловых интервалах, эаключенных между начальными радиусами и радиусами, проходящими через точки выхода круговой развертки из изображения детали (фиг. 2 б), В этом случае, для компенсации погрешности вычисления угла ориентации эа счет принадлежности начальных точек круговой развертки изображению детали необходимо перед началом вычисления угла анализировать положение детали, Если положение детали таково, что начальные точки 0 и Оне принадлежат иэображению детали, то они и выбираются б 0 в качестве начальных точек дуг круговой развертки (фиг. 2 б).Если же положение детали таково, что хотя бы одна точка 0 или 0 при. надлежит изображению детали, то в 65 качестве начальных точек дуг круговой развертки выбираются точки Оэ и 0, (фиг, 2 в) . При выборе в качестве начальных точек 0 и 0 для получе 4ния правильного результата необходимо скорректировать вычисленное значение угла ориентации на угол ЯПосле включения режима определения . ,угла ориентации осуществляется анализ положения детали, Для этого управляющие сигналы, поступающие из блока 10 управления в режиме определения угла ориентации на вход коммутатора 12 разверток, обеспечивают прохождение сигналов с выхода блока 9 круговой развертки на вход блока 1 ввода изображения. В исходном состоянии на выходе блока 9 круговой развертки присутствуют координаты точки 01 что обеспечивает ее выбор для анализа. Если логическое значение оптической информации в точке 0 соответствует логическому нулю, т.е.отсутствию изображения детали, то в следующем такте анализа по команде иэ распределителя 13 импульсов иэ блока 14 анализа положения детали в блок 9 круговой развертки переписывается адрес точки О , что обеспечивает ее выбор для анализа, Если логическое значение оптической инФормации и в точке 01 равно логическому нулю, то по команде из распределителя 13 импульсов блок 9 круговой развертки начинает Формирование дискретной круговой развертки вокруг центра тяжести детали, начиная с точки 02В момент выхода развертки иэ иэображения детали блок 15 выделения границ вырабатывает сигнал, по которому из блока 16 выбора начальных .точек круговой развертки переписывается адрес второй начальной точки. (О или 0. ) и продолжается вычисление угла ориентации. Вычисление угла заканчивается в момент выхода круговой развертки из изображения детали второй раз. В эот момент блок 15 выделения границ вырабатывает сигнал, по которому осуществляется коррекция результата. После окончания вычисления угла ориентации его значение с выхода операционного блока 2 с помощью коммутатора 3 команд по сигналу иэ блока 10 управления записыва" ется в определенную ячейку блока 4 памяти. Затем блок 10 управления выдает в блок 5 формирования сигналов перемещения команду на обработку полученной информации. После разворота схвата робота на величину угла ориентации детали на вход блока 10 управления из блока 5 формирования сигналов перемещения поступает им пульс конца отработки, по которому повторяется цикл вычислений угла ориентации. При получении нулевого значения угла ориентации срабатывает нуль-орган 8 и блок 10 управления , 3 О выдает в блок 5 формирования сигналов перемещения команду на взятие детали.Применение изобретения позволяет существенно повысить точность иэмере- З ния угла ориентации детали, что обеспечивает выполнение роботом точныхопераций,Формула изобретенияУстройство для управления адаптивным роботом, содержащее блок ввода изображения, установленный на схвате исполнительного органаробота, 45 последовательно соединенные операционнйй блок, коммутатор команд, блок памяти, блок формирования сигналов перемещения, приводы и датчик положения исполнительного органа робота, 50 выход которого подключен ко второму входу блока формирования сигналов перемещения, второй выход блока памяти соединен со входом нуль-органа, атакже блок круговой развертки и последовательно соединенные блок управления, блок формирования прямоугольного растра, второй выход которого соединен с первым входом операционногоблока и коммутатор разверток, выходкоторого подключен к входу блока ввода изображения, а второй вход - кпервому выходу блока круговой развертки, второй выход которого соединен со вторым входом операционногоблока, вторым выходом подключенногок первому входу блока управления,второй вход которого соединен совторым выходом блока формированиясигналов перемещения, третий вход -с выходом нуль-органа, второй выход -с третьим входом блока формированиясигналов перемещения, третий выход -со вторым входом коммутатора команд,четвертый выход - с третьим входом9 перационного блока, а пятый выход -с третьим входом коммутатора разверток, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точностиустройства, оно содержит блок выделения границ объекта и последовательно соединенные .распределитель импульсов, блок анализа положения объектаи блок выбора начальных точек круговой развертки, выход которого подключен к первому входу блока круговойразвертки, второй вход которого сое"динен с первым выходом блока выделения границ объекта, второй выход которого подключен к четвертому входуоперационного блока, а вход - к выходу блока изображения и входу блокаанализа положения объекта, первыйвыход которого соединен с пятым входом операционного блока, а второйвыход - с третьим входом блока круговой развертки, четвертый вход которого подключен ко второму выходу распределителя импульсов, входом соеди-.ненного с шестым выходом блока управления. Источники информации,принятые во внимание при эксперти Зе1, Авторское свидетельство СССРР 470791, кл. С 05 В 15/00 1974,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2528924/18-24,кл, В 25 7 9/00, 1977.813360 СостаТех ред т тель Н.Гр Редак тец Касарда Корректо/58 ака 940 Подписноевн твенного комитета СССРбретений и открытий1130 -35, Раушская наб., д, 4/5 Тираж ИИПИ Государс по делам изо 35, Москва, Жлкал ПНП Патентф , г, Ужгород, ул, Проект