Лаба 4 / лабораторная работа 4 - NEW

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ПРОГРАММИРОВАНИЕ РОБОТОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА (РТК)

ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОСВАРКИ

1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ

–ознакомиться с оборудованием РТК;

–освоить работу с РТК в качестве технолога-программиста и оператора.

2.УСЛОВИЯ УСПЕШНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Перед выполнением работы следует:

–ознакомиться с технологией роботизированной дуговой электросварки (методами построения траекторий сварных швов и оснасткой сварочного РТК);

–изучить диалоговые режимы системы числового программного управления (СЧПУ), а также свойства и особенности языка создания управляющих программ (УП).

3.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В соответствии с вариантом, заданным преподавателем, разработать УП имитации дуго-

вой электросварки деталей. Для этого следует:

–выбрать последовательность технологических операций для выполнения задания (составить технологическую карту);

–создать алгоритм программирования РТК;

–создать УП для работы РТК;

–отладить УП на РТК и показать её работу преподавателю.

4.КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Упрощённый вид промышленного РТК дуговой электросварки представлен на рис. 4.1.

Здесь показаны (левая верхняя часть рисунка): манипулятор, устройство числового про-

граммного управления (УЧПУ), технологическая оснастка, инструменты и заготовки.

Автоматизированная дуговая электросварка производится в рабочей зоне манипулятора (показана белым цветом в левой нижней части рис. 4.1). Свариваемые элементы заготовки расположены на рабочем столе (двухпозиционном сварочном позиционере), имеющем защитный экран. В данном решении РТК, слева на позиционере выполняется процесс

сварки, в то время, как справа крепится очередная сварочная заготовка.

Процесс движения рабочего инструмента – сварочной головки из исходного положения

в рабочей зоне в зону сварки показан в левой нижней части рис. 4.1.

В правой нижней части рис. 4.1. показана важная часть технологической оснастки –

менты:

-пульт управления, обеспечивающий контроль, работу устройства в ручном режиме;

-блок автоматического управления параметрами сварочного процесса, обеспечивающий связь данного устройства с УЧПУ;

-катушка электродной проволоки;

-узел подготовки инертного газа для наполнения среды сварки;

-отсасывающее устройство;

-сварочная головка со шлангом отсоса.

Пятиосевой манипулятор представлен в правом верхнем углу на рис. 4.1. Он включает в себя основание, плечо, предплечье, кисть (две оси), электроприводы указанных осей и фланец для крепления инструмента.

Рис. 4.1

Общий вид лабораторной установки показан на рис. 4.2, где обозначено: 1 – промышлен-

ный компьютер; 2 – имитатор устройства управления сваркой; 3 – манипулятор ТУР-10; 4

– имитатор рабочего органа; 5 – имитатор сварочного позиционера.

Ввиду того, что манипулятор сварочного РТК имеет только 5 степеней подвижности,

2

а имитатор сварочного позиционера неподвижен, возможна сварка швов, расположенных в горизонтальной и наклонной (наклон до 30 градусов) плоскостях. Для имитации техно-

логии сварки следует, поэтому закрепить липкой лентой на позиционере лист бумаги с нарисованным в натуральную величину эскизом детали с будущими швами.

В данной работе имитируется дуговая электросварка плавящимся электродом в среде защитного газа СО2. Кроме организации движения механизма вдоль шва следует управ-

лять технологическим оборудованием, представленным имитатором устройства управле-

ния сваркой (рис. 4.2).

Рис. 4.2

Вустройство управления сваркой входят:

–управляемый источник тока и напряжения сварочной дуги;

–устройство подачи сварочного электрода (проволоки);

–устройство подачи защитного газа;

–блок управления дискретными сигналами (блок электроавтоматики).

Адреса для обращения к перечисленным устройствам перечислены в табл. 4.1.

Табл. 4.1

3

Из табл. 4.1 видно, что коды управления на аналоговые устройства управления током,

напряжением и подачей электрода – четырёхразрядные, поэтому диапазон регулирования равен шестнадцати. Цена деления указана в правом столбце таблицы.

Так как регистры восьмиразрядные, коды управления током и напряжением источника питания следует совмещать в одном регистре. Например, в варианте задания ток составля-

ет 75 А, напряжение – 40 В. Имеем код для тока: 75 / 7.5 = 10; код для напряжения: 40 /

3.13 = 12.78. После округления до целого числа получаем коды 10 и 13 соответственно.

Теперь эти числа нужно разместить в младшей тетраде регистра R (ток) и старшей тетраде этого регистра (напряжение). Имеем: 1101 (напряжение), 1010 (ток). После совмещения получаем число: 1*2^7 + 1*2^6 + 1*2^4 + 1*2^3 + 1*2^1 = 218. Такое число нужно запи-

сать в регистр R для последующего вывода в порты управляемого источника мощности сварочной дуги.

5.ОСОБЕННОСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОСВАРКИ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ В СРЕДЕ ЗАЩИТНОГО ГАЗА

При создании УП для РТК в соответствии с заданным вариантом сварки фрагмента судо-

корпусной детали следует ввести в программу ряд важных параметров.

5.1. ПАРАМЕТРЫ СВАРКИ

–продолжительность начальной продувки (tнп) – время, требуемое для вытеснения ат-

мосферного воздуха защитным газом;

–продолжительность зажигания дуги (tз) – время, необходимое для возбуждения и

–подача при зажигании (uЗ) – скорость подачи электрода во время зажигания дуги;

–напряжение сварки (Uр) – рабочее напряжение сварки;

–подача при сварке (uр) – рабочая подача электрода;

–продолжительность заварки кратера (в конце шва) (tкр) – время, необходимое для технологического завершения рабочего участка шва;

–напряжение при заварке кратера (Uкр);

–подача при заварке кратера (uкр);

–продолжительность отгорания (tот) – время, необходимое для отгорания электрода от поверхности детали;

–напряжение отгорания (uот);

–продолжительность заключительной продувки (tзп) – длительность поддержания га-

зовой среды после окончания процесса сварки;

–ширина шва (dш) – поперечная величина шва, образуемого прямолинейной или зиг-

загообразной траекторией движения рабочего органа;

–ток удалённости (I) – значение тока сварки, поддерживаемое устройством управле-

ния для отслеживания сварного шва на одинаковом удалении от кромок детали;

–скорость движения вдоль шва (uш) – скорость перемещения сварочной горелки вдоль линии шва;

–тип шва – способ формообразования сварного шва на данном участке сварки.

Согласованность программных операций в соответствии с технологией автоматизиро-

ванной электросварки можно представить диаграммой (рис.5.1).

Для подготовки траекторий контурного движения вдоль свариваемых поверхно-

стей обучением следует записывать обученные точки на расстоянии не менее 4 – 5

мм от будущего шва, обеспечивая пространство для горения дуги.

5

Рис. 5.1

На рис.5.1 показано:

-1 – зона начальной продувки;

-2 – зона зажигания дуги;

-3 – зона сварки;

-4 – зона заварки кратера;

-5 – зона отгорания электрода.

Предлагаются следующие типы сварных швов (рис. 5.2): трапециевидный, треугольный,

прямолинейный.

Ось шва

Ширина шва

Рис. 5.2

6. ЗАГРУЗКА И ЗАПУСК ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

-включить промышленный компьютер нажатием кнопки на его лицевой панели;

-войти в режим эмуляции операционной системы MS DOS;

-запустить файл tur_ovl.exe;

6

-следовать далее порядку работы с диалоговыми режимами при программировании РТК.

7. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

-составить УП в соответствии с правилами «входного» языка для варианта детали, за-

данного преподавателем;

-ввести текст УП в режиме «Редактор», дав имя файлу программы длиной не более ше-

сти символов и расширение *.prg;

-выполнить режим «Обучение» в обобщённых координатах в соответствии с вариантом задания и диаграммой технологического режима сварки;

-выполнить режим «Доступ к данным» для записи обученных точек в файл, используя то же имя, что и имя файла программы, но с расширением *.pnt (подрежим «поиск точ-

ки») и загрузки УП для исполнения задания (подрежим «поиск программы»). Действия производятся нажатием «Enter».

-выполнить отладку УП в режиме «Автоматическая работа» по кадрам, исполнение кад-

ра УП начинается нажатием клавиши «P» (лат.) (ПУСК) и заканчивается выводом сиг-

нала STOP;

-при отсутствии смысловых ошибок выполнить УП в подрежиме «Программа». Испол-

нение УП начинается нажатием клавиши «P» (лат.) (ПУСК) и может быть прервано в

любой момент нажатием клавиши «S» (СТОП) на клавиатуре рабочей станции.

Результат работы УП на РТК показать преподавателю.

8. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К СОСТАВЛЕНИЮ УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ При составлении УП следует соблюдать ряд соглашений. Устройство дискретного ввода информации не содержит регистров, поэтому ввод сигналов с оборудования и их математи-

ческую обработку следует производить в одном кадре УП (см. ПРИЛОЖЕНИЕ 3).

Устройство дискретного вывода имеет регистры, поэтому выдаваемый на него сигнал действует до отмены, и диаграмма синхронизации действий при дуговой электросварке обеспечивается командами выдержек времени, которые записываются отдельно в каждом

кадре.

Команды дискретного ввода и вывода должны записываться отдельно в каждом кадре.

В каждом кадре может существовать только одна функция движения.

Каждый кадр УП состоит из слов. Например, G8 – слово, #25 – слово, R7 – слово, и т.д.

между словами можно, для лучшей читаемости текста, водить пробелы.

Каждый кадр должен заканчиваться неисполняемым оператором «синтаксического кон-

ца кадра» Enter (нажать клавишу Enter на клавиатуре).

9.СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА

7

титульный лист установленного образца; описание задачи в соответствии с вариантом;

протокол выполнения работы; алгоритм выполнения задачи; текст УП; выводы, замечания.

ЛИТЕРАТУРА

1.Шахинпур М. Курс робототехники. М.: Мир, 1990.

2.Накано Э. Введение в робототехнику. М.: Мир, 1989.

3.Коровин Б. Г., Прокофьев Г. И., Рассудов Л. Н. Системы программного управления.

Л.: Энергоатомиздат, 1990.

4. Ноф Н. Справочник по робототехнике. М.: Машиностроение, 1989.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ОПИСАНИЕ КОМАНД ЯЗЫКА ПРОГРАММИРОВАНИЯ РТК Инициализация внутренних регистров (формальных параметров) выполняется следую-

щим образом: RM = N, где М – номер регистра; N – число. Между знаком равенства и обо-

значением регистра, а также между знаком равенства и загружаемым числом можно вво-

дить пробелы для лучшей читаемости текста.

F – символ, за которым следует число контурной скорости в мировой системе коорди-

нат. Диапазон: 0 – 15 мм/сек. Например, F12. Пишется в кадре, в котором указано движение в мировой системе координат. Функция имеет свойство модальности: будучи указана од-

нажды, действует в последующих кадрах, вплоть до изменения скорости.

D - символ, за которым следует число контурной скорости в обобщённой системе коор-

динат. Диапазон: 0 – 32000 дискрет/сек. Например, D10000. Пишется в кадре, в котором указано движение в обобщённой системе координат. Функция имеет свойство модальности:

будучи указана однажды, действует в последующих кадрах, вплоть до изменения скорости.

Функция G6 – движение по интерполированной траектории шарниров, которая является прямолинейной траекторией в криволинейных (обобщённых) координатах. Синтаксис:

G6 PN, где Р – идентификатор описателя точки, полученной при «обучении» манипулятора;

N – номер описателя точки, 0<=N<19.

Функция G7 – движение по прямолинейной в координатах X,Y,Z траектории с постоян-

ной скоростью. При этом ориентация рабочего органа меняется с постоянной скоростью от первой ко второй из указанных в команде точек. Скорость изменения ориентации такова,

что смена ориентации рабочего органа завершается одновременно с окончанием движения по прямой в координатах X,Y,Z. Синтаксис: G7 PM PN.

8

Функция G8 – движение по дуге окружности, расположенной в плоскости, образован-

ной тремя обученными точками. Ориентация рабочего органа неизменна. Направление об-

хода дуги задаётся порядком перечисления описателей точек в команде. Синтаксис: G8 PM PN PL.

Функция G200 – вывод дискретных сигналов на внешнее логическое устройство. Син-

таксис: G200 RM QN, где М – число в диапазоне 0-7; Q – идентификатор канала ввода-

вывода; N – логический номер канала ввода-вывода, N=0,1; R – идентификатор внутреннего регистра (формального параметра). Сигнал вывода существует до его отмены другим сиг-

налом.

Функция G201 – ввод информации с дискретного внешнего логического устройства.

Синтаксис: G201 QM RN.

Функция G400 – выдержка времени. Синтаксис: G400 #M . кадр не заканчивается, пока не истечёт время М [ 0.1сек].

Функция G500 – математическая обработка данных. Обработка данных завершается, ес-

ли результат операции – истина, иначе происходит ожидание. Синтаксис: G500 RM @K RN, где К – код математической операции:

0 – равенство операндов;

1 – неравенство операндов;

2 – первый операнд меньше второго;

3 – первый операнд больше второго.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 «ДЕРЕВО» ДИАЛОГОВЫХ РЕЖИМОВ, НЕОБХОДИМЫХ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ

ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

РЕЖИМ «ПРЕДСТАВЛЕНИЕ»

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ОПИСАНИЕ РЕЖИМА «ОБУЧЕНИЕ» Обучение робота производится из режима «Ручное управление в обобщённых коорди-

натах». При этом ввод описателей точек и запись введённых описателей и самих точек в память компьютера обеспечивается технологическим пультом обучения манипулятора. Для записи точки следует:

-подвести рабочий орган манипулятора к желаемой точке;

-выключить индикацию скорости на пульте обучения нажатием клавиш V1 или V2;

-набрать на клавиатуре пульта обучения номер описателя обучаемой точки, состоящего из трех цифр. При наборе последней цифры на индикаторе пульта и на дисплее компь-

ютера появится введённое число. Это число не должно быть больше 019. Одновремен-

но на индикаторе пульта высветится символ «S» – введена точка в обобщённых коор-

динатах.

-При желании записать эту точку следует нажать клавишу «К» – сигнал записи точки в память компьютера. При этом на пульте обучения высветится символ «Р» – признак за-

писи точки в память.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

ПРИМЕР УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ

Не копировать, как образец, возможны ошибки. Комментарии в примере даны для поясне-

ний, в редакторе их не вводить.