Контурном управлении

го, позиционного и контурного управления, сочетая их возможности и преимущества при решении конкретных задач.

го, позиционного и контурного управления, сочетая их возможности и преимущества при решении конкретных задач.

Позиционное управление по многим точкам или контурное управление, рассматриваемое как предельный случай позиционного управления при увеличении числа позиций, применяется для выполнения технологических операций типа сварки и покраски. Для реализации контурного управления необходимо уже использовать программоносители в виде перфоленты или магнитной ленты подобно тому, как они используются в станках с ЧПУ (см. § 29).

Использование экстремальных алгоритмов управления возможно лишь в случае, если манипулятор обладает маневренностью, т. е. имеются избыточные степени свободы. Пусть, например, требуется воспроизвести движение точки захвата по плоской кривой при помощи манипулятора, кинематическая схема которого показана на рис. 17. Манипулятор имеет три степени свободы, и за обобщенные координаты можно принять углы поворота ерю, Ф21 и фз2. Для воспроизведения заданной плоской кривой достаточно иметь две степени свободы, и, следовательно, две обобщенные координаты можно найти по алгоритмам позиционного или контурного управления. Третья обобщенная координата используется для того, чтобы удовлетворить условиям экстремума какого-либо функционала, выражающего критерий качества. Поставленная задача решается методами вариационного исчисления с применением ЭЦВМ.

Все системы программного управления станками делятся на две группы: системы нечислового и системы числового управления. В последних .различают две разновидности: системы позиционного управления и системы контурного управления.

Непрерывные (контурные) системы программного управления предназначены для обработки деталей сложного контура, описанного, наряду с прямыми, криволинейными отрезками различной кривизны и направленности. Сюда могут быть отнесены полости штампов и пресс-форм, лопатки турбин, различного рода кулачки, кронштейны и т. д. Управление положением рабочего органа в этом случае ведется непрерывно. Если в системах позиционного управления отсутствовала функциональная зависимость между перемещениями по отдельным координатам, а сами перемещения, за исключением систем прямоугольного управления, не являлись рабочими и осуществлялись на максимальных скоростях, то для систем контурного управления характерно как раз наличие такой функциональной зависимости, причем при объемной обработке — по трем координатам.

Сделать так, чтобы скорости по каждой координате изменялись непрерывно, — трудно. Поэтому кривая профиля детали задается опорными точками — местами сопряжений участков различной кривизны, прямых и кривых, прямых отрезков с различными углами наклона к осям координат, а в задачу системы управления станка входит расчет координат промежуточных точек. Этот расчет выполняется специальными счетно-решающими устройствами — интерполяторами, наличие которых является характерной особенностью систем контурного управления.

Запись программ на магнитной ленте чаще всего применяется в системах непрерывного (контурного) управления, в которых можно обойтись минимумом команд, так как они нужны в основном только для управления перемещением инструмента. Основой магнитной ленты явяется бумага или пластмасса, которая покрывается слоем магнитного порошка толщиной 0,3—0,8 мкм. Для записи программы лента пропускается с определенной скоростью мимо магнитной головки, аналогично тому, как это делается в магнитофонах. В зазоре-магнитопровода этой головки шириной 0,01—0,02 мм, при пропускании по обмоткам головки тока в виде коротких импульсов, создается переменное напряжение, приводящее к образованию на ленте магнитных штрихов-диполей.

Как и импульсные, аналоговые системы применяются в станках различного назначения как позиционного, так и контурного управления. Запись программы, как правило, осуществляется на перфоленте.

Подготовка технологических данных и их математическая обработка -составляют первый этап проектирования. Программа составляется на основе чертежа и разработанного технологического процесса. Чтобы чертеж детали можно было использовать для составления программы, его обычно перерабатывают. Если деталь обрабатывают на станках позиционного управления, то все размеры проставляются или от одной базы (при абсолютном методе отсчета), или цепочкой (при относительном способе). Для деталей, обрабатываемых на станках контурного управления, выбирают диаметр фрезы и устанавливают направление обхода ею контура детали. Затем определяют траекторию перемещения центра фрезы, отстоящую на величину радиуса фрезы, по нормали, от контура детали. Эта траектория называется эквидистантой (рис. 142). Часто эквидистанту получают гра-

и контурного управления. В системах координатного управления перемещение отдельных ИО производится по каждой координатной оси независимо друг от друга. Такие системы применяются, например, для обработки ступенчатых поверхностей деталей на токарных и расточных станках, а также для фрезерования прямоугольных профилей деталей на фрезерных станках. В контурных системах управления имеется взаимосвязь между перемещениями ИО по разным направлениям. Эти системы находят применение для обработки деталей со сложными поверхностями (штампы, копиры, пресс-формы и т. п.).

При контурном управлении обеспечивается одновременное, непрерывное и согласованное движение приводов звеньев манипулятора, обеспечивающее движение исполнительного звена по заданной траектории в рабочей зоне с требуемыми скоростью и ускорением. Контурное управление требует сложного программного обеспечения, связанного с циклами интерполяции участков траектории и с отработкой команд в реальном масштабе времени. Обычно при контурном управлении используют мини-ЭВМ, цифровые дифференциальные анализаторы и другие устройства.

При контурном управлении обеспечивается одновременное, непрерывное и согласованное движение приводов звеньев манипулятора, обеспечивающее движение исполнительного звена по заданной траектории в рабочей зоне с требуемыми скоростью и ускорением. Контурное управление требует сложного программного обеспечения, связанного с циклами интерполяции участков траектории и с отработкой команд в реальном масштабе времени. Обычно при контурном управлении используют мини-ЭВМ, цифровые дифференциальные анализаторы и другие устройства.

Виды управления. По способу задания движения захвата различают контурное (непрерывное) управление и позиционное управление. При контурном управлении задается непрерывное движение некоторой точки захвата по требуемой траектории, а при позиционном управлении задаются только отдельные положения захвата.

в) Задача контурного управления. При контурном управлении критерием точности может служить интегральная квадратичная ошибка по положению

В результате изменяются характеристики на участке торможения и при подходе захвата к рабочему положению возникают значительные длительные колебания. Уровень этих колебаний уменьшается благодаря введению обратных связей и усложнению системы управления, учету собственных частот колебания руки при назначении режимов работы. При контурном управлении погрешности определяются как в плоскости (например, методом сечений с записью шариковой ручкой), так и в пространстве с использованием описанных выше линеек и датчиков. Учет погрешностей и деформаций шарнирных механизмов манипуляторов может выполняться расчетными [12] и экспериментально-расчетными методами. Такие методы разработаны в Институте механики АН СССР и Ленинградском политехническом институте. Большое значение имеет прогнозирование точностной (параметрической) надежности роботов. Здесь может быть применена методика, разработанная А. С. Прониковым и его учениками [25, 58].

Числовое программное управление станком (ЧПУ) — управление обработкой заготовки на станке по управляющей программе, в которой данные заданы в цифровой форме. Различают позиционное и контурное ЧПУ. При позиционном управлении перемещение рабочих органов станка происходит в заданные точки, причем траектория перемещения не задается; при контурном управлении перемещение рабочих органов станка происхо-

Наличие микроЭВМ в системе АПУ позволяет необычайно расширить ее функциональные возможности. Например, можно оптимизировать последовательность обхода позиций сверления (при позиционном управлении), интерполировать траектории фрезерования (при контурном управлении), компенсировать люфты в редукторах посредством вычисления необходимых программных коррекций и т. п.

При контурном управлении (условное обозначение в модели станка — ФЗ и Ф4) траектория перемещения стола более сложная. Станки с контурным управлением используют для фрезерования различных кулачков, штампов, пресс-форм и других аналогичных поверхностей. Число управляемых координат, как правило, равно трем, а в некоторых случаях — четырем и пяти. При контурном управлении движение формообразования производится не менее чем по двум координатным осям одновременно.

Коррекция на фрезу при контурном управлении. Используется, когда фреза находится слева от обрабатываемой поверхности, если смотреть от фрезы в направлении ее движения относительно заготовки

Коррекция на фрезу при контурном управлении. Используется, когда фреза находится справа от обрабатываемой поверхности, если смотреть от фрезы в направлении ее движения относительно заготовки

Системы ЧПУ с перфолентой и кодовой записью задающей информации применяют как при позиционном, так и при контурном управлении (см. рис. 8).

Системы с магнитной лентой (МЛ) применяют при контурном управлении. Интерполятора здесь не требуется, так как задающая информация на магнитной ленте записана в декодированном виде подробно с учетом разложения результирующей скорости по координатам. Изготовление управляющей программы на МЛ выполняется на установках записи и контроля, в состав которых входят интерполятор, импульсно-фазовый преобразователь и координатограф (для контроля). Исходная программа для интерполятора записывается на перфоленте. Такая многоступенчатость при изготовлении управляющей программы была оправдана на первоначальном этапе развития ЧПУ, 1ак как позволяла сократить потребное количество интерполяторов,