Proiect_IRRI

Universitatea Politehnica din București

Facultatea de Ingineria și Managementul Sistemelor Tehnologice

Incercare si Receptia Robotilor Industriali

Student: Iancu Elena

Grupa: 641BB

2014-2015

I. 1. Generalitati privind tema de proiect

Robot cu structura antopomorfa integrat intr-o celula care asambleaza scaune de birou.

1.1 Asamblarea robotizata

Asamblarea reprezinta operatia de reunire ordonata a tuturor elementelor componente ale unui sistem tehnic. Aceasta operatie consuma o parte importanta din munca vie a interprinderilor depinzand de numerosi factori, cum ar fi: complexitatea structurala a produsului, cerintele de precizare si acuratete, procedee si tehnologiile de asamblare, echipamente tehnologice disponibile, precum si nivelul de calificare a fortei de munca. Cheltuielile cu forta de munca, in ceea ce priveste aceasta tehnologie, sunt foarte ridicate datorita mecanizarii si automatizarii foarte reduse in aceasta zona, comparativ cu operatiile de prelucrare. Spre deosebire de asamblare, montarea leaga intre ele sisteme de elemente asamblate, avand un element de baza. Asamblarea este necesara atunci cand conceptia executarii si functionarii unui system tehnic impune ca realizarea acestuia sa se faca pornindu-se de la elemente separate.Din punctual de vedere al directiilor de robotizare a proceselor de asamblare, prezinta interes clasificarea operatiilor de asamblare dupa natura legaturii ce se realizeaza intre piese. Caracterizarea legaturii dintre piese dupa deplasarea relative:a) Asamblari prin legaturi rigide;b) Asamblari prin legaturi cinematice;c) Asamblari prin legaturi elastic;

Asamblarile rigide conduc la procedeea de asamblare precum: insurubare, lipire, serare, impanare etc., spre deosebire de asamblarile prin legaturi cinematice sau cele elstice care nu conduc catre procedee definite pe baza unui principiu tehnologic, ci spre procedee ce se pot descrie numai prin secvente de miscare si conditii de realizare a acestora.

Automatizarea asamblarii ridica,implicit, cateva probleme:

- O analiza dupa criteriul precizie arata, conditii severe impuse asamblarilor, in special celor de tip cu legaturi cinematice;- Combinarea operatiilor de montare propriu-zise cu operatii de transferuri si manipulari, reglari si masuratori.

Descrierea operatiilor de asamblare.

Pentru descriereea operatiilor de asamblare prin miscari si microelemente de miscare, asamblarea poate fi caracterizata prin:

- Secventa logica de operatii elementare, legate intre ele prin relatii binare de tip inainte- dupa;- Operatii elementare reprezentate de catre miscarea unei piese spre o piesa fixa, care formeaza sistemul de referinte al miscarilor;- Un ansamblu de secvente de functii matematice care exprima pozitia piesei ce se asambleaza in functie de timp.Modelele de reprezentare a miscarilor pieselor de asamblat pot fi: deterministe, stochiste sau adaptive.Cand miscarea de asamblare va fi cunoscuta prin situatia de pornire si scopul de atins, dar desfasurarea sa va depinde de factorii care se schimba in timp, comanda miscarii va necesita informatii multiple din sistem, astfel incat sa poata fi determinata o succesiune de decizii pentru fiecare faza de combinatii a informatiilor aprioric stabilite si a celor culese din sistem. Miscarile procesului de asamblare se pot determina in functie de descrierea operatiilor necesare asamblarii. Un numar mai mare de operatii poate fi descris printr-un numar relativ restrans de miscarii si elemente de miscare, procesul caracterizandu-se mai mult prin succesiunea si numar de operatii, decat prin variabilitatea structurala a tipurilor elementelor de miscare.Cele mai des intalnite operatii ale unui proces de asamblare se prezinta astfel:a) pozitionarea la statie de prelucrare a piesei ;b) recunoasterea piesei de prelucrat ; c) transferul spre statia de asamblare ; d) orientarea piesei ;e) pozitionarea piesei pentru asamblare ;f) miscarea pentru asamblare ;g) verificare ;h) transmiterea informatiilor privind executarea sarcinii ;i) revenirea la pozitia initiala ;j) transfer al ansamblului ;Faptul ca asamblarea implica cel putin doua elemente din care unul poate fi considerat ca element de referinta al priocesului, conduce intotdeauna la existenta mai multe statii de preluare si la o anumita succesiune a prelucrarilor.Pentru ca asamblarea sa se realizeze pe o piesa de baza, procesul de asamblare se va compune din cicluri aferente acesteia, precum si din cicluri aferente pieselor de asamblat. Durata totala a precesului va fi conditionata de posibilitatea suprapunerii acestor cicluri. Aceste particularitati conduc la utilizarea robotilor de montaj avand mai multe brate cu functionare independenta, care pot sa realizeze cicluri cu suprapunere in timp.

O serie de considerente, bazate pe cercetarea variabilitatii mediului tehnologic al robotului, permit stabilirea unor directii pentru micsorarea complexitatii constructive si de comanda. Astfel, proiectarea subansamblelor pentru a putea fi realizate intr-o singura pozitionare a piesei de baza, sau intr-un numar limitat de pozitii, care se deduc simplu, succesiv, perminte simplificarea atat a constructiei bratului, cat si a programarii si coordonari ciclurilor.Acelasi efect il are si conceperea acestora de tip „succesiv stratificat”, astfel incat elementele sa se compuna functional in plan si apoi intr-o succesiune de planuri accesibile, decat intr-o singura directie de asamblare.Respectarea unei anumite simetrii, atat in configuratia elementelor, cat si in cea a pozitiilor relative necesare obtinerii ansamblului, pot conduce, de asemenea, la micsoararea numarului de grade de libertatea robotului, cat si la simplificarea comenzilor de orientare pentru pozitionarea la montaj.Dispunerea reciproc convenabila a statiilor de alimentare si a celor de predare, precum si dezvoltarea unor dispozitive mai simple atasate acestor statii, care sa permita orientarea corespunzatoare si prezentarea pieselor, conduc la simplificarea dispozitivului de prehensiune si a cerintelor pentru pozitionarea initiala si finala.Regulile pentru economia de miscare, cunoscute si aplicate in ergonomie, sunt valabile, cel putin partial si la rationalizarea mediului, in vederea structurarii robotului. Astfel, rationamentele anterioare pot fi de fapt cuprinse in grupele: economia miscarii in folosirea corpului ; amenajarea locului de munca ; economia miscarii in conceperea sculelor, aparatelor si utilajelor.

Studiul miscarilor

O analiza a miscarilor tip permite regasirea urmatoarelor categorii: intinde mana, deplaseaza, roteste, intoarce, apuca, da mana, apasa, potriveste, desprinde. Aceasta definitie pleaca de la structura existenta a partii „hand” si defineste miscarile atat in raport cu acesta, cat si cu sarcinile de lucru compatibile cu acest tip de „hand”.In acelas timp, caracterizarea miscarii este orientata spre studiul economiei miscarilor, combinata cu criteriile de randament, cu limitarile tip oboseala si precizie variabila, pe care operatorul uman le prezinta.O descompunere in microelemente a acestor miscari permite descrierea numai prin succesiune de translatii si rotatii, iar gruparea functionala a acestora poate fi definita sub forma unor miscari sintetice, pentru descrierea sarcinii de productie in micro-miscari, decat ca o necesitate absoluta in proiectarea procesului.In tehnica asamblarii, miscarea „potriveste” poate fi tradusa ca miscarea sintetica „pozitioneaza pentru asamblare”. Aceasta miscare are ca scop realizarea coincidentei necesare montajului intre doua piese si va comandata prin masurarea diferentelor de coincidenta. Asemanarea cu reglajul fin al acestei miscari face sa se gaseasca urmatoarele caracteristici:- Succesiuni de miscare de amplitudine mica;

- Miscari componente din cel putin grupule :• Deplasare de tip transfer• Deplasare de tip orientare

Ca faze se pot defini:- Deplasarea in aproprierea punctului de pozitionare;- Angajarea primara si angajarea secundara prin care piesa se aduce in pozitia finala;- Orientare, prin care piesa se aduce intr-o pozitie convenabila cu ajutorul miscarilor de rotatie si alinierea, in scopul realizari cincidentei strict necesare efectuarii montajului.Ultimele doua faze se termina prin a asigura conditiile realizari operatiei urmatoare, asamblarea propriu-zisa, si ca atare, vor trebui urmate de o operatie de control si comanda a inceperii operatiei de montaj. Va trebui sa deosebim, de asemenea, miscarile ansamblului dispozitiv de ghidare – dispozitiv de prehensiune, miscarile bratului sau numai miscarile dispozitivului de prehensiune.In timp ce principiul combinarii miscarilor pentru scurtarea duratei ciclului este recomandat din punct de vedere al productivitatii, aceasta conduce la complexitatea constructiva si a „softului”, un echilibru convenabil trebuind realizat pe baza criteriilor economice.

In figura 1.1 este prezentata vederea explodata a unui scaun de birou iar in tabelul1.1 sunt scrise toate elementele componente necesare in vederea asamblarii lui.

Figura1

Nr. Denumire produs Cantitate1 Roti 5

2 Baza 13 Suspensie pneumatica 1

4 Surub cu cap nit 45 Contol de asamblare 1

6 Surub cu cap oval 27 Backstem 1

8 Backstem de aparare 19 Suport placa 1

10 Spatar 111 Sezut 1

Tabel12. Prezentarea structurii robotului

In vederea asamblarii unui scaun de birou am ales robotul cu structura antropomorfica, modelul SDA10F, de la firma Motoman.(Fig1)

I

Specificatiile tehnice ale robotului supt prezentate in Tabelul1

Nr. gradelor de libertate

15

Sarcina portanta 2*10Repetabilitate ±0.01 mm (±0.004")Greutate 220kgPozitionare La solDestinat operatiilor de:

Asamblare,montaj

Spatial de lucru ±170°±180°±110°±170°±135°

±180°±110°±180°

Viteza 130°/s170°/s170°/s170°/s170°/s200°/s200°/s400°/s

Moment 31.4N•m31.4N•m19.6N•m

Inertia 1kg•m2

1kg•m2

0.4kg•m2

Tabel 1

In figura 2 este prezantat spatil de lucru al robotului.

Fig2

3.3.1 Descrierea subsistemelor si subansamblurilor specific celei

de proiectat

Figura 3.1

In figura 1.4.1 este reprezentata o celula robotizata de asamblare a scaunelor de birou. Principiul de functionare:Elementele comonente ale scaunelor ce urmeaza a fi asamblate intra in celula pe 4 palete distincte, de pe 4 conveioare identice. Aceste conveioare sunt prevazute cu cadre de fixare corespunzatoare fiecarui tip de piesa. Pe alte 2 conveioare, mai mari intra suportul de fixare al ansamblului, cu baza scaunului deja pozitionata si fixata. Componetele sunt luate de pe conveioare de catre un robot de tip portal dublu si sunt asezate si fixate pe mesele, prevazute cu cadre de fixare, de langa posturile de lucru a robotilor. Robotii de la Motoman preia piesele si le asambleaza pe suportul de fixare al scaunului

Vederea de sus a celulei

Fig 3.21. Conveior cu ace2. Suport baza scaun de birou3. Robot Motoman4. Suport, sezut scaun5. Robot de tip portal, Parker6. Magazin de efectori7. Palete suport conveior8. Suport componente scaun9. Grippere10. Baza scaun de birou

Magazia de efectori este alcatuita din surubelnite electrice care permit roboltului sa le folosesca in scopul montarii scaunului de birou.Acestea surubelnite au carcase usoare ce asigura confort in timpul functionarii, ele au o fixare precisa ce este controlata cu ambreiaje automate de inchidere. Au un system de reglare extern ce poate ajusta nivelul de cuplu.

Figura3.3

In figura 3.4 este prezentata surubelnita electrica AE2020B de la firma. Ea se gaseste in magazia de efectori a celulei. AIMCO

Fig 3.4

In tabelul 3.4 sunt prezentate specificatiile tehnice ale acestei surubelnite electrice.

Tipul In cruce

Turatia 720 RPM

Lungine 2032 mm

Cuplu minim 0.4 kgf cm

Cuplu maxim 1.5 kgf cm

Cuplu maxim 0.15 N*m

Tip ambreiaj Auto inchidere

Mecanism de declansare La pornire

Greutate 0.31 kg

Tabel 3.4

Suportul de fixare a scaunului

Fig3.5

In figura 3.5 este prezentat suportul de prindere al scanului pentru a nu permite nicio miscare si a asigura conditii sigure de lucru a robotului.Suportul este fixat pe paleta conveiorului care este si punctual de lucru al robotului.Figura3.6

Fig 3.6

Fig3.7

Rolul functional al acestuia, este de lua componentele scaunului de pe cele 4 conveioare si de a le pozitiona in suportii de fixare. Un alt rol essential al acestui robot este de reduce timpii de functionare, si de a reduce timpii de incarcare/descarcare a paletelor.

Figura3.8

In figura 3.9 sunt reprezentate 3 din cele patru palate care transporta piesele pe conveioare, prevazute cu suporti de fixare pentru fiecare tip de componenta.

Fig 3.9

In figura de mai sus este sprezentat un support de fixare piese.

Fig 3.10

In ceea ce priveste sistemul de orientare am ales un ansamblu de 2 grippere (Fig 3.10).

Primul gripper este aseza in lungul bratului iar cel de-al doilea la 90o fata de primul, spre exteriorul bratului. Fiecare dintre aceste grippere este actionat de cate un motor pneumatic. Sistemul de grippere este legat de flansa robotului printr-o flansa de adaptare.

II.A.

MĂRIMI DE ÎNCERCAT

APLICAŢII

VopsireSudare electrică

prin puncte

Manipulare

încărcare/

descărcare

(2) (1) (1)

Precizia poziţionării

unidirecţionaleX X

Repetabilitatea poziţionării

unidirecţionale

X X

Variaţia multidirecţională a

preciziei poziţionării

X

Precizia distanţei

X(3) X(3)

Repetabilitatea distanţei

X(3) X(3)

Timpul de stabilizare a poziţionării

X X

Depăşirea poziţionării

X X

Abaterea caracteristicilor poziţionării

X X

Precizia traiectoriei

X

Repetabilitatea traiectoriei

X

Abateri ia colţ

Lungimea traiectoriei de stabilizare

Precizia vitezei pe traiectorie

X

Repetabilitatea vitezei pe

traiectorie

X

Fluctuaţia vitezei pe traiectorie

X

Timpul de poziţionare minim

X X

Cornplianţa statică

X X


APLICAŢII

Ambalare Inspecţie

(1) (2) (1) (2)


unidirecţionaleX X X X


unidirecţionale

X X X X



X X X X

Precizia distanţei X(3) X(3) X(3) X(3)


X(3) X(3) X(3) X(3)


X X X X


X X X X


X X X X

Precizia traiectoriei X X


X X

Abateri ia colţ X X


X X



traiectorie



X X

Cornplianţa statică X X X


APLICAŢII

Prelucrare Debavurare/

Şlefuire/

Strunjire

Sudare cu arc electric

Etanşare cu adeziv

(2) (2) (2)


unidirecţionaleX


unidirecţionale

X



Precizia distanţei




X


X

Precizia traiectoriei X X X


X X X

Abateri ia colţ X X X


X X X


X X X


traiectorie

X X X


X X X


X

Cornplianţa statică

Masurarea principalilor parametrii tehnici

1. Masurarea deplasarilor liniare si unghiulare

Deplasarile liniare si unghiulare sunt marimile geometrice care caracterizeaza schimbarile de pozitie si orientare ale unei sprafete sau ale uni corp fata de o sprafata de referinta.In cazul miscarilor de translatie se exacuta deplasari liniare ale unui vecter, pe toata durata miscarii iar in cazul miscarilor de rotatie snt executate deplasari unghiulare dintre doi vectori coplanari, unul fiind de referinta.Deplasarile pot fi masurate prin metoda directa sau metoda indirecta. Deplasarile liniare sunt impartite in trei categorii tipodimensionale:- Deplasari liniare mici(sub10mm) utilizand tradctoare inductive, capacitive sau resistive- Deplasari liniare medii(de ordinl sutelor de milimetri) utilizand traductoare inductive cu miez

mobil sau inductosinului mobil- Deplasari liniare mari(de ordinul metrilor si zecilor de metri) – effectuate frecvent de robotii

industriali, acestea pot fi masurate prin metoda directa sau metoda indirecta. La metoda indirecta se utilizeaza traductoare pentru deplasari unghiulare, conectate cu mecanisme(ex.: pinion-cremaliera, surub-piulita, tambur-banda – rulanta) ce transforma rotatia in translatie.La metoda directa se utilizeaza inductosin liniar sau interferometru cu laser. Avantajele unui interferometru cu laser sunt:

Sensibilitate mare(0.1 µm/m); Efectuarea masuratorilor fara contact si in locuri greu accesibile; Fiabilitate metrological ridicata; Montare simpla ce nu necesita prelucrari special;

Deplasarile unghiulare se pot masura cu ajutorul traductoarelor parametrice resistive, inductive si capacitive, cele mai utilizate fiind traductoarele inductive de tip selsin, in cele doua variante:resolver si inductosin circular.Pentru robotii industriali si masinile unelte de precizie este recomandat resolverul pentru masurarile directe ale deplasarilor unghiulare si masurarii indirecte a deplasarilor liniare.

2. Masurarea vitezelor liniare si unghiulare

Masurarea vitezelor liniare si unghiulare se bazeaza pe principiile definitiei sau pe consecintele ale unor legi din fizica(ex.: legea inductiei electromagnetice,efectul Doppler)

Valoarea ei se poate stabili prin masurarea distantei liniare sau unghiulare in raport cu timpul, care este o marime fizica cunoscuta sau prin cronometrarea timpului de parcurgere a unei distante sau a unui unghi.Viteza liniara se calculeaza de obicei cu metoda indirecta ade masurare a vitezei unghiulare sau turatiei, cu ajutorul unui traductor de deplasare incremental.Traductoarele de turatie sunt de tip energetic, semnalul de iesire fiind tensiunea electromotoare dependent de turatia generate pe baza legii inductiei electro magnetice.Cele mai utilizate sunt tahogeneratoarele de current continuu sau alternative.

3. Masurarea acceleratiilor

Masurarea acceleratiilor la robotii industriali se efectuaza cu accelerometrul. Accelerometrele sunt captoare de vibratii ale caror masa seismica se misca in faza cu suportul, deplasarea ei fiind proportional cu acceleratia abloluta a structurii pe care se monteaza. Accelerometrele cele mai utilizate folosesc trauctoare cu elemente piezoelectrice.Avantajele folosirii traductoarelor cu elemte piezoelectrice:

Domeniu extins de frecvente Rezistenta mare la vibratii si socuri Simplitate in costructie si utilizare Sensibilitate redusa la campurile magnetice, dimensiuni de gabarit mici.

Dezavantajele accelerometrelor piezoelectrice sunt

Impedanta foarte mare la iesire; Dependenta semnalului furnizat de lungimea cablului;

Sensibilitatea reprezinta criteriul fundamental de alegere a unui traductror piezoelectric, indicate de una din urmatoarele caracteristici: Sensibilitatea functie de sarcina electrica generata (Sq); Sensibilitatea functie de tensiunea creata (Sy);

Sensibilitatea accelerometrului este influentata de greutatea masei seismice si proprietatile materialului piezoelectric. Accelerometrele de dimensiuni mari au sensibilitatea mare pentru acelasi material piezoelectric, limita de frecventa superioara este mai mica si sunt mai sensibile la zgomot.Utilizat impreuna cu doua blocuri integratoare, accelerometrele piezoelectrice pot exprima marimile vitezelor si amplitudinile vibratiilor, caz in care stabilitatea lor mare la perturbatii este avantajata.

4. Masurarea fortelor

Fortele se determina prin metoda directa si metoda indirecta.

Metoda directa consta in determinarea fortelor pe baza deformatiilor rezultate pentru ansamblurile sau elementele care transmit fortele, caracteristicile de rezistenta a materialelor fiind cunoscute.Avantajul metodei este mentinerea intacta a fluxului de transmitere a fortei, organelle dinamometrice fiind suruburile conducatoare, tijele motoarelor, etc.Metoda se recomanda pentru orice tip de robot industrial verificat cu conditia ca sectiunea elementului dinamometric sa fie astfel creat in acesta,la amplitudinea fortei maxime, sa nu fie mai mic de 5…6 N/mm2. La eforturi mai mici, sensibilitatea rezultatelor masuratorilorvar fi insuficienta pentru asigurarea unei precizii corespunzatoare.Metoda indirecta consta in intreruperea fluxului de transmitere a fortei si introducerea unui dinamometru.Dinamometrele sunt facute intr-o gama variata de solutii constructive, diferite din punctual de vedere al modului de executare a elementului sensibil.Dezavantajul metodei este faptul ca se elimina anumite piese ale robotului sau se introduc elemente suplimentare in cadrul sistemului elastic, fapt ce conduce la obtinerea unor rezultate din cauza modificarilor aduse marei, constantelor elastice si directiilor principale ale sistemului elastic.Elementele sensibile ale dinamometrelor trebuie sa aibe forme simple, cu sectiuni ale caror dimesiuni sunt usor de controlat.Deformatia barei se poate stabili cu ajutorul traductoarelor capacitive,inductive sau tensometrice. Dinamometrele cu elemente cu elemente sensibile sub forma de bara se recomanda pentru masuraraea fortelor mai mici de 2000…3000 N.Elementele sub forma de sfera se utilizeza la masuraraea unor forte de compresiune, avand valori mari, de peste 5000N.Avantajul acestora este ca nu reactioneaza defavorabil la aplicarea excentrica sau sub un anumit unghi a fortelor supuse masurarii. Pentru masurarea fortelor mici se recomanda utilizarea elementelor sensibile care sa fie solicitate la eforturi de incovoiere, concepute pe schema unor grinzi incastrate, de egala rezistenta.Dinamometrele cu elemente sensibile sub forma inelara sunt cele mai uzuale, domaniul folosit fiind de 200….10000 N. Acest tip de elemente permite masurarea concomitenta a frtelor pe 2 directii.Pentru montarea intr-un domeniu larg, dinamometrele se prevat cu elemente sensibile de tip membrane, acestea avand avantajul de a permite motarea tuturor tipurilor de traductoare parametrice si energetice.Cele mai des intalnite sunt traductoarele tensometrice, inductive si piezoelectrice.Dinamometrele cu traductoare piezelectrice prezinta particularitati distincte in functionare,elementele lor sensibile fiind chiar discurile piezoelectrice, ceea ce confera o rigiditate foarte mare si o frecventa proprie ridicata(30…35 kHz). Avantajele acestor dinamometre sunt:

Au dimensiuni mici sis i o foarte buna liniaritate in domeniul de masurare; Permit masurarea fortelor avand frecventa de variatie de pana la 15 kHz; Domeniul termic de utilizare este sufficient de larg (max. 2000C); Se monteaza cu usurinta in instalatie; Produc modificari minime asupra caracteristicilor elastic ale structurilor in care se

includ;

Pot fi masurate forte de pana la 20000 N , cu o abatere de la liniaritate de max. ±2%, ceea ce le recomanda pentru investigarea preciziei statice a robotilor industriali;

5. Masurarea momentelor de rasucire

Procedee de masurare:

1) Prin masurarea directa a deformatiilor de rasucire pe un arbore al mecanismului sau lantului cinematic;

2) Prin masurarea fortei tangentiale cu ajutorul unui dinamometru, inclus in fluxul de transmitere a momentului de rasucire;

3) Prin utilizarea unui torsiometru de constructive speciala -

6. Masurarea consumului de putere si evaluarea randamentului

7. Masurarea temperaturilor

Temperatura reprezinta un parametru de stare, dependent de pozitie sit imp, care se defineste ca o masura globala a intensitatii proceselor care determina energia interna din corp.Masurarea temperaturii se realizeaza printr o mare varietate de instrumente, aparate si scheme de montaj a caror alegere este impusa de conditiile concrete de experimentare si de domeniu de variatie a temperaturii.Masurarea temperaturilor utilizand termometre cu lichid sau substante termoscopice are o utilitate redusa in constructia de masini. Termometrele cu lichid au un domeniu restrains de utilizare la robotii industriali datorita gabaritului, fragilitatii si a citirii dificile a meniscului.Cea mai larga utilizare, la robotii industriali o au masuratorile temperaturii pe baza:

variatiei rezistivitatii cu tempertura(termorezistente, termistori); variatiei tensiunii electromotoare cu temperature(termocupluri); legile radiatiei corpurilor(pirometre optice sau electro-optice, trasarea termogramelor cu

ajutorul termoviziunii);

8. Masurarea zgomotului

Zgomotul reprezinta un sunet in general de natura aleatoare, al carui spectru nu reprezinta

frecvente remarcabile.( Conform standardului international)

Taria zgomotelor depinde de nivelul presiunii acustice, de frecventa si component lor spectrala. Unitatea de masura utilizata pentru masurarea nivelului de tarie (izofonie) este fonul [f]. Nivelul de izofonie al unui zgomot este de n foni, cand el este perceput de un observator de referinta cu aceeasi intensitate ca un sunet de 1000Hz, al carui nivel de presiune acustica este de n dB.Masurarea zgomotului permite sa se aprecieze silenţiozitatea robotilor industriali atat din punct de vedere al criteriilor tehnice de executie, cat şi al criteriului de protecţie a operatorului. Ea permite să se stabilească dacă nivelul de zgomot maxim produs de robotul industrial se încadrează în limitele admise de norme si sa se localizeze mecanismele robotului care produc zgomot de nivel ridicat.Robotul industrial al carui nivel de zgomot se masoara trebuie sa fie echipat, reglat pentru o functionare corecta si instalat in aceleasi conditii in care se instalează pentru exploatare.Pentru masurarea zgomotului sunt utilizate două categorii de aparate:

aparate de atelier, de tip fonometru, care măsoară nivelul intensităţii zgomotului prin intermediul presiunii acustice;

aparate de investigatie stiintifica, utilizate in studiul si analiza surselor de zgomot.Fonometrele se compun dintr-un microfon, de obicei cu condensator, un amplificator cu caracteristica liniara in banda uzuala de frecvente, un set de filtre ponderatoare, un atenuator gradat in decibeli si un instrument indicator caruia i se ataseaza un aparat inregistrator. Pentru ca aparatul sa furnizeze un semnal in concordanta cu cel obtinut prin auditie directa, filtrele ponderatoare au rolul de a reproduce curbele de sensibilitate a urechii umane corespunzatoare nivelelor izofonice de 40, 70, 100 şi peste 100 foni.Zgomotul produs de robotii industriali se recomanda a fi masurat în dB(A), deoarece acesta corespunde, in mare masura, curbei de sensibilitate a auzului omenesc la un nivel sonor normal. In mediul în care sunt situati robotii industriali exista un zgomot de fond.Valorile indicate de fonometru sunt corecte numai daca zgomotul de fundal este cu 10 dB mai mic decat cel emis de robot.Daca nu este indeplinita aceasta conditie, trebuie facuta o corectie. Corectia valorilor masurate este cu atat mai mare cu cat diferenta intre zgomotul masurat si cel de fond este mai mica. Zgomotul de fond din mediul ambiant se poate masura in conditii de precizie, daca este suficient de stabil.Analizoarele de zgomot avand filtre cu banda constanta permit efectuarea unor studii mai riguroase, deoarece lărgimea benzii este independentă de frecventa. Aceasta metoda se recomanda pentru detectarea surselor de zgomot ale robotilor industriali.Analizoarelor de zgomot şi fonometrelor li se pot ataşa aparate necesare efectuarii unor operatii complementare de vizualizare a spectrelor si de prelucrare a datelor experimentale. Dintre acestea, cel mai des se utilizează spectrometrele şi analizoarele de funcţii Fourier.

Conditii de incercare

1. Conditii prealabile incercarii

Robotul industrial trebuie sa fie: montat conform criteriilor producatorului; asamblat complet si in intregime;

Inainte ca robotul sa fie incercat miscarile trebuie sa fie limitate numai la cele necesare pentru reglarea instrumentelor de masurat.Incercarile trebuie sa fie precedate de o operatie de incalzire corespunzatoare(doar daca este indicate de producator) cu exceptia verificarii abaterii caracteristicilor pozitionarii care este inceputa cand robotul este neincalzit.

Instrumentele de masurat trebuie sa fie calibrate.Incertitudinea incercarii(max 25% din marimea caracteristicii supuse verificarii) trebuie sa fie estimate si precizata in raportul de incercare si trebuie sa se tina cont de urmatorii parametrii:

erorile instrumentelor; erorile sistematice.

Ordinea efectuarii incercarilor nu are nici o influenta asupra rezultatelor.

2. Conditii de mediu si de pozitionare

Conditiile normale de mediu cuprind: - temperatura; - umiditatea relativa; - campurile electromagnetice si electrostatice; - perturbarile electromagnetice; - poluarea atmosferica; - limitele de altitudine;

Robotul si instrumentele de masurat trebuie sa fie tinute in mediul de incercare aproximativ 12 ore astfel incat acestea sa fie in stabilitate termica inaintea incercarii.

Robotul si instrumentele de masurat trebuie sa fie protejate de radiatiile termice externe sau de curentii de aer cald.

3. Conditiile privind principiile de masurare a deplasarilor

Valorile masurate privind pozitia si orientarea trebuie sa fie raportate la un sistem de coordonate ale carui axe sunt paralele cu acelea ale sistemului de coordonare ale bazei. Punctul de masurare trebuie sa fie plasat fata de centrul interfetei mecanice la o distanta precizata de producator. Acest punct trebuie inregistrat.Pentru calculul abaterii de orientare trebuie folosite serii de rotatie in jurul axelor mobile sau in jurul axelor fixe iar cand este posibi, este de preferat sa se foloseasca o metoda de masurare fara contactIn cazul in care o parte a instrumentelor de masurat sunt plasate pe robot, masa si pozitia acestora trebuie luate in considerare ca sarcini de incercare.

Masurarile trebuie facute dupa ce pozitionarea atinsa s-a stabilizat.Pentru masurarile caracteristicilor traiectoriei, frecventa de esantionare a echipamentului de culegere a datelor trebuie sa fie destul de inalta pentru a asigura obtinerea unei reprezentari corecte a caracteristicilor masurate.

4. Numar de cicluri

Caracteristici ce trebuie incercate Numar minim de cicluriPrecizia pozitionarii si repetabilitatii

pozitionarii unidirectionala30

Variatia multidirectionallaa preciziei pozitionarii

30

Precizia distantei si repetabilitatea distantei 30Timpul de stabilizare a pozitionarii 3

Depasirea pozitionarii 3Abaterea caracteristicilor pozitionarii Ciclu continuu timp de 8 ore

Precizia traiectoriei si repeabilitatea traiectoriei 10Abateri la colt 3

Caracteristicile vitezei pe traiectorie 10Timpul de pozitionare minim 3

Nivelul de incercare creste cu cat sunt efectuate mai multe masurari.

5. Sarcini la interfata mecanica

Pentru a caracteriza robotii industriali cu perfrmante dependente de sarcina, pot fi effectuate incercari operationale complementare cu masa sarcinii nominale redusa la 50%, asa cum este indicat in tabelul x.x, sau la o alta valoare care trebuie sa fie precizata de producator

Caracteristici ce trebuie incercate

Sarcina utilizata100% din sarcina nominal (X=obligatoriu)

Masa sarcinii nominal Redusa la 50% (O=optional)

Precizia pozitionarii si repetabilitatii pozitionarii unidirectionala

X O

Variatia multidirectionala a preciziei pozitionarii

X O

Precizia distantei si repetabilitatea distantei

X -

Timpul de stabilizare a pozitionarii

X O

Depasirea pozitionarii X OAbaterea caracteristicilor pozitionarii

X -

Precizia traiectoriei si X O

repetabilitatea traiectorieiAbateri la colt X -Caracteristicile vitezei pe traiectorie

X O

Timpul de pozitionare minim X OComplianta static - X

6. Viteza de incercare

Incercarea vitezelor se realizeaza pentru a determina atat caracteristicile pozitionarii, cat si pentru a determina caracteristicile traiectoriei.Pentru determinarea caracteristicilor pozitionarii vitezele sunt de 100% din viteza nomanala si complementar 50% sau 10% din viteza nominala (tabel125) iar pentru determinarea caracteristicilor traiectoriei 100%, 50%, 10% din viteza normala pe traiectoriei(tabel458).

Caracteristici ce trebuie incercate Viteza100% din viteza

nominal (X=obligatoriu)

50% sau 10% viteza nominal

(O=optional)Precizia pozitionarii si repetabilitatii

pozitionarii unidirectionaleX O


X O

Precizia distantei si repetabilitatea distantei X OTimpul de stabilizare a pozitionarii X O

Depasirea pozitionarii X OAbaterea caracteristicilor pozitionarii X -

Timpul de pozitionare mediu X O

Caracteristici ce trebuie incercate

Viteza100% din

viteza nominal(X=obligatoriu

)

50% din viteza nominal

(X=obligatoriu)

10% din viteza nominal

(X=obligatoriu)

Precizia traiectoriei si repetabilitatea traiectoriei

X X X

Abateri la colt X X XCaracteristicile vitezei pe

traiectorieX X X

7. Definirea pozitionarii si a traiectoriilor de incercare

Pentru definirea pozitionarii este necesara alegerea a cinci pozitii de masurare intr-un plan situat in interiorul unui cub sau paralelipiped dreptunchic ( daca robotul are un domeniu de miscare, in lungul unei axe, mic in raport cu celelalte axe) inscris in spatial de lucru.Amplasarea cubului/paralelipipedului in spatiul de lucru trebuie sa respecte urmatoarele cerinte:

Trebuie sa fie amplasat in cea mai utilizara portiune a spatiului de lucru; Sa aiba volumul maxim posibil si laturile paralele sistemului de coordinate al bazei;

Raportul de incercare trebuie sa contina un desen cu amplasarea cubului folosit in spatial de lucru, ale carui colturi sunt notate cu C1…C8 si cu planul utilizat pentru incercari(planul pentru care producatorul garanteaza caracteristicile din specificatie).Pozitionarile ce trebuie incercate sunt in numar de 5 si acestea sunt amplasate pe diagonalele planului selectat.Pozitionarile de incercare trebuie sa fie exprimate in coordinate ale bazei si/sau in coordinate ale articulatiei asa cum este precizat de producator. Primul punct este pozitionat la intersectia diagonalelor iar urmatoarele 4 puncte sunt pozitionate la capetele diagonalelor, la o distanta 10±2% din lungimea diagonalei sau in caz particular ce allege cel mai apropiat punct de diagonal si se mentioneaza in raport.

Pozitionarile folosite sunt prezentate in tabelul7

Caracteristice ce trebuie incercate PozitionariP1 P2 P3 P4 P5

Precizia pozitionarii si repetabilitatii pozitionarii unudirectionala

X X X X X


X X - X -

Precizia distantei si repetabilitatea distantei

- X - X -

Timpul de stabilizare a pozitionarii X X X X XDepasirea pozitionarii X X X X X

Abaterea caracteristicilor pozitionarii - - - - -Tabelul 7

In timpul deplasarii intre diferite pozitionari de incercare toate articulatiile si culisele robotului industrial trebuie sa se miste.

Traiectoria trebuie sa fie programata astfel incat sa fie folosit un numar minim de puncte comandate pozitionate in lungul traiectoriei.Numarul si amplasarea punctelor comandate precum si metoda de programare trebuie sa fie precizate in raportul de incercare.

B. Schema cinematica structurala a robotuluiC.

1. Precizia pozitionarii si repetabilitatea pozitionarii unidirectionale

Caracteristicile de precizie si repetabilitate ale pozitionarii, cuantifica abaterile care apar intre o pozitionare comandata si o pozitionare atinsa si fluctuatiile pozitionarii atinse pentru o serie de repetari a pozitionarii comandate.Abaterile pot fi cauzate de:

Rezolutiile comenzii interne; Abaterile de transformare a coordonatelor; Diferentele intre dimensiunile structurii articulate si datele folosite in modelul sistemului

de comanda al robotului industrial; Defectele mecanice (jocul, histerezisul si frecarea, temperatura);

Pozitionarea comandata reprezinta pozitionarea indicate prin: Programare prin instruire; Programare prin introducerea manuala a datelor; Programare analitica.

Pozitionarea atinsa reprezinta pozitionarea realizata de un robot in mod automat ca raspuns la pozitionarea comandata.

Proiect_IRRI

Documents

Transcript of Proiect_IRRI