Типовая структура АСТК включает три уровня.

Верхний уровень обеспечивает общий контроль совокупности автоматических ячеек для координации их взаимодействия, перенастройки и ремонта, выдачу информации на пульт управления ГПС и реше-ние таких задач, как: получение, обработка и обобщение информации, поступающей с нижестоящего уровня (от автоматических ячеек); 2контроль объезма и качества продукции и материально-тех-нического обеспечения (материала, инструмента и др.); 3 контроль за исполнением совокупности опе-раций, выполняемых автоматической ячейкой; самоконтроль и контроль функционирования нижес-тоящего уровня. Средний уровень обеспечивает контроль автоматической ячейки и представление на верхний уровень обобщенной информации о свойствах, техническом состоянии и пространственном расположении контролируемых объектов и составных частей ячейки.

При этом решаются следующие задачи: получение и обработка информации о контролируемых пара-метрах объекта, параметрах функционирования ячейки и ее элементов, параметрах технологической среды; передача информации на верхний уровень; контроль качества изготовления объекта обработки на элементарных автоматических системах, входящих в ячейку; контроль за исполнением операций; самоконтроль и контроль функ-ционирования нижнего уровня.

Нижний уровень обеспечивает контроль объектов обработки, технического состояния и пространст-венного расположения составных частей элементарной автоматической системы (станка с ЧПУ, робота загрузки, автоматического средства контроля). На этом уровне АСТК решает такие задачи, как: полу-чение и обработка информации о контролируемых параметрах и функциях объекта обработки и состав-ных частей элементарной автоматической системы (ЭАС), передача информации на средний уровень; контроль за исполнением переходов; контроль функционирования составных частей ЭАС; представле-ние информации в систему технического обслуживания для прогнозирования постепенных отказов инструмента и оборудования. Сформулированные цели и задачи АСТК позволяют установить объекты и средства контроля для каждого уровня. Так, объектом контроля верхнего уровня являются совокуп-ность типовых автоматических ячеек (обрабатывающей, транспортной, складской, контрольно-измери-тельной, испытательной) и рабочее место оператора, а средством контроля-управляющий вычис-лительный комплекс (УВК) на базе мини-ЭВМ. Объектом контроля среднего уровня служит автома-тическая ячейка, состоящая из совокупности ЭАС, а средством контроля -УВК на базе мини-ЭВМ или микро-ЭВМ. В состав УВК входят: ЭВМ, средства сопряжения с уда­ленными терминалами и локаль-ной сетьюЭВМ, средства повышения надежности функционирования и т.д. Объектом контроля нижнего уровня являются составные части ЭАС: управляющий орган, передаточное звено, испол-нительный орган, объект обработки. Средства контроля на нижнем уровне определяются спецификой компонентов ЭАС: для металлообрабатывающего станка ими могут быть датчики касания и усилия резания, для робота - датчики позиционирования, для транспортного робота - путевой датчик, для конт-роля технологической среды - датчики температуры, давления, влажности, биологических загрязнений и т.д. Средства управления ЭАС строятся на базе микро-ЭВМ или микропроцессоров и содержат до-полнительные средства сопряжения с датчиками и исполнительными механизмами. Помимо перечис-ленных объектов контроля на всех уровнях АСТК контролируются параметры, характеризующие тех-нологическую среду. В связи с тем, что АСТК охватывает лишь часть производственной деятельности, связанной непосредственно с изготовлением продукции, эффект от использования АСТК будет наибо-льшим в составе интегрированной производственной системы (ИПС), включающей АСУ, АСНИ, САПР, АСТПП, ГПС, АСИО. Эффективность контроля во многом обусловливается системным подходом, который предусматривает выполнение определенных условий и мероприятий на каждом из этапов жизненного цикла изделия. Применительно к названным элементам интег-рированной системы необходимо предусмотреть выполнение следующих работ: АСУ- планирование объектов контроля АСТК; АСНИ - выявление информативных параметров и определение видов контроля; САПР – пост-роение моделей деталей, обеспечение пригодности деталей для автоматических средств контроля, оптимизация номенклатуры контролируемых параметров деталей, выбор средств и методов контроля из существующего набора с учетом номенклатуры проектируемых изделий; АСТПП - выбор видов и маршрутов контроля объектов и оптимизация межоперационного контроля, распре-деления функций контроля по уровням. Вычислительная техника позволяет существенно повысить технико-экономичес-кие показатели процессов контроля: выполняются с большей скоростью операции измерения (повы-шается производительность); уменьшается трудоемкость измерений (средства вычислительной техники управляют сложными процессами измерения, делая ненужным во многих случаях участие человека); повышается точность измерений, прежде всего в результате исключения субъективных оши-бок, свя-занных с органами чувств человека, а также благодаря автоматической коррекции систематической составляющей погрешности средства измерений; появляется возможность обработки большого объема данных; представляются в графическом и цифровом виде результаты измерений; снижаются требо-вания к квалификации оператора; создается возможность реализации любых измерительных циклов; используется измерительный щуп, смонтированный в револьверной головке, что позволяет в каждой технологической ситуации выбирать тот измерительный цикл (т.е. тот объем и порядок изме-рений и алгоритм расчета коррекций), который наиболее рационален в данной техноло-гической ситуации.В машиностроении применяют два метода контроля деталей: активный (в процессе обработки) и пассив-ный (послеоперационный). Контроль деталей, выполняемый в процессе их обработки на станке спе-циальными измерительными устройствами, является активным, т.е. контролем, управляющим техноло-гическим процессом обработки деталей. Контроль деталей после их обработки на станке с помощью предельных калибров или контрольных полуавтоматов и автоматов называется пассивным.

По назначению средства активного контроля делят на четыре типа: устройства, контролирующие размеры детали непосредственно в процессе обработки на станке; подналадчики; блокирующие устро-йства; измерительные устройства.Все типы средств активного контроля основываются на прямом или косвенном методе измерения. Прямой метод измерений характеризуется непосредственной оценкой значений заданной величины или отклонений от нее по показанию прибора. Косвенный метод изме-рений характеризуется оценкой значений заданной величины или отклонений от нее по результатам измерений другой величины, связанной с заданной определенной зависи-мостью. Прямой метод изме-рений является более точным по сравнению с косвенным. Косвенный метод измерения используют тогда, когда прямой метод трудно применить. Контроль размеров деталей можно осуществлять кон-тактным и бесконтактным способами. Контролироваться может как сама деталь, так и положение грани режущего инструмента или рабочих механизмов станка.Измерительные приборы для прямых методов измерений деталей подразделяются на: одноконтактные - контактирующие с измеряемой поверхностью детали в одной точке при измерении внутреннего и наружного диаметров; они применяются для актив-ного контроля при плоском и бесцентровом шлифовании деталей, реже- при наружном и внутреннем шлифовании; двухконтактные-контактирующие с измеряемой поверхностью детали в двух тачках; их применяют для активного контроля деталей на круглошлифовальных, внутришлифовальных и Хонин-говальных станках; трехконтактные - контактирующие с измеряемой поверхностью детали в трех точ-ках; их используют для активного контроля на круглошлифовальных и внутришли-фовальных станках. Измерительные приборы для косвенных методов измерений подраз-деляются на: 1контролирующие пе-ремещение узлов станка с режущим инструментом; 2.контролирующие положение граней режущего инструмента относительно обрабаты-ваемой поверхности детали.Средства контроля заданных размеров деталей на металорежущих станках автоматической линии можно разделить на средства конт-роля до обработки, средства активного автоматического контроля непосредственно в процессе обработ-ки и средства контроля после обработки. Контроль до обработки заготовок на автоматических линиях применяют для предупреждения возможности поломки станка или режущего инструмента при поступ-лении на станок заготовки, не соответствующей чертежу и техническим условиям, или неправильного положения ее на рабочей позиции станка. Автоматические средства контроля размеров заготовок деталей до их поступления на станок называют защитно-блокировочными устройствами. Эти устройст-ва могут давать команду на удаление бракованной заготовки из общего потока или останавливать ста-нок. Средства автоматического активного контроля наиболее часто применяют на отделочных опера-циях: при крутом наружном и внутреннем шлифовании, бесцентровом и плоском шлифовании, Хонин-говании. Реже их применяют при точении, зубонарезании. Средства активного контроля в процессе контроля деталей работают в тяжелых условиях-подвергаются вибрации, воздействию охлаждающей жидкости и т.д. Поэтому измерительные наконечники средств активного контроля изнашиваются и изменяется первоначальная настройка станка. Наладчик и рабочий-шлифовщик должны периоди-чески перепроверять размеры обработанных деталей и при необходимости подналажи-вать измерительный прибор и станок. Наиболее оперативным является контроль деталей непосредственно на станке с помо-щью измерительных щупов. При этом используются электромеханические измерительные щупы (наи-более простые) и щупы с измерительными датчиками, принцип действия которых основан на примене-нии индуктивных и других преобразователей. Измерительный датчик и чувствительный элемент щупа должны быть точно ориентированы относительно координатной системы отсчета станка. Раз-личают следующие виды датчиков: датчики положения; к этой группе относятся датчики контроля размеров и формы заготовки и изделия, положения рабочих органов оборудования и роботов и др.; датчики ка-сания для контроля размеров и формы заготовки –измерительные щупы в виде одного щупа, обеспечи-вающего контроль по одной координате, или трехкоординатных измерительных головок или головок со сменными щупами для контроля сложнопро-филированных изделий; датчики давления (усилий, деформаций), основанные на использовании тензорезистивного эффекта; датчики изображения (опоз-навания) - обеспечивают восприятие внешней среды и уже несколько десятилетий с успехом приме-няются для контроля обстановки на производстве в опасных для человека зонах. Датчики скорости, вибрации, шума, контроля технологических параметров; в робоитостроении находят применение струйные, пневматические и дргие типы датчиков, позволяющие адаптировать робот к среде. Решение задачи обхода измерительными роботами (ИР) определенного множества точек по оптимальному мар-шруту рассматривается в работе. К ним в первую очередь относятся модули: анало-гоцифрового преоб-разования для ввода информации с аналоговых датчиков; цифроа-налогового преобразования для полу-чения аналогового сигнала, управляющего приводами манипулятора; ввода дискретных сигналов для ввода информации в ЭВМ с цифровых датчиков; вывода дискретных сигналов для управления диск-ретными исполнительными механизмами роботов; синхронизации и таймеры для привязки процесса управления роботом к реальному времени; импульсные счетчики и числоимпульсные преобразователи для получения информации с импульсных датчиков положения звеньев ма-нипулятора и генерации ши-ротно-импульсных сигналов управления приводами робота Принцип модульности состоит в использо-вании при создании ГПС типовых комплексных ячеек для обработки, транспортировки и складиро-вания. Контроль качества осуществляется встроенной измерительной станцией или измерительной го-ловкой в шпинделе станка. Диагностическая система осуществляет контроль функционирования станка и системы управления и вырабатывает сигналы обратной связи на проведение коррекции, замены инструмента и т.д. Контрольно-измерительные модули образуют систему автоматического контроля качества продукции, без которой невозможна автоматическая работа всего производственного комп-лекса. Задачи таких систем: собственно измерение контролируемых параметров, регистрация результатов измерений, визуализация их на терминалах, подача управляющих воздействий в системы управления оборудованием, когда по этим параметрам осуществляется автоматическая корректировка технологических процессов. Примером оборудования, используемого в системах автоматического контроля, являются контрольно-измерительные машины, в том числе модульного типа. Контрольно-измерительный модуль предназначен для контроля рабочих характеристик продукции, гарантирующих ее качество. Измерительный модуль выполняет следующие функции: 1 контроль основных пара-метров (размеров, формы, вибраций валов, радиального биения, холостого хода, пусковых и крутящих моментов, температуры и уровня шума); 2оценку годности продукции на основе сравнения резу-льтатов контроля (которые печатаются и запоминаются) с требованиями стандартов по каждому из указанных параметров. Измерительные роботы - полностью автоматические измерительные устрой-ства, отличающиеся хорошими манипуляционными свойствами, высокими скоростями перемещений и измерений, возможностью установки в произвольном положении относительно измеряемого изделия. В настоящее время можно выделить три основных направления развития измерительных роботов: 1создание специализированных измерительных роботов традиционной компоновки с ортогональными направляющими. Эти роботы не обладают высокими манипуляционными свойствами; применение в качестве измерительных роботов усовершенстван-ных автоматических контрольно-измерительных машин, облегченных, с повышенным быстродействием, снабженных системой автоматической смены измерительных головок; 2использование промышленных роботов, снабженных измерительными головками. В ГПС могут проводиться измерения абсолютных размеров деталей путем фиксирования координат звеньев работы при взаимодействии измерительной головки с деталью в различных ее точ-ках и измерения размеров от номинальных размеров. В первом случае используют нулевые измерите-льные головки и головки отклонения, во втором- головки отклонения, контактные и бесконтактные Точность измерения роботом можно обеспечить путем компенсации возможных ошибок программным способом. В этом случае осуществляется измерение эталонной детали. На очень точной измерительной машине в оптимальных условиях окружающей среды по программе измерительного робота данные измерения вводятся в память управляющей системы. Затем эта же деталь измеряется на роботе. Полу-ченные отклонения учитываются в качестве поправок для измеренных размеров детали в произ-водственной линии. Измерение эталонной детали периодически повторяется в целях обновления дан-ных в памяти системы в зависимости от деформаций конструкции, изменений условий окружающей среды, влияющих на деталь и конструктивные элементы робота. Применение промышленных роботов экономически оправдано только при многосменной работе, но в этом случае требуется обеспе-ить и автоматический контроль за ходом процесса и состоянием оборудования. Требо-ния к системе станок- робот- измерительное устройство можно разбить на три катего-рии: 1связанные с системой изготовле-ния, т.е. станком, роботом и измерителем; связанные с конкретной деталью; 2связанные с условиями производства. С учетом этих категорий рассматриваются возможности внедрения гибких промыш-ленных роботов, производительность которых обусловлена особенностями станков. Для использования измерительных роботов принято два метода: периодическое измерение в ходе процесса; постпроцес-сионное измерение детали. В первом случае сам станок служит в качестве контрольно-измерительной машины и программа измерения должна входить в общую программу обработки, причем программа должна предусматривать возможность оставления детали на доработку, если ее размеры не отвечают заданным пределам. Во втором случае могут требоваться вмешательство оператора, остановка процесса, повторные измерения. В работе рассматриваются варианты устройств для реализации измерений с помощью роботов, подводящих деталь к измерительному средству, или роботов со следящим Контролем аналогично обычным применяемым при шлифовании приборам активного конт-роля. Приводятся также примеры устройств для контроля после обработки вне рабочей зоны станка, например при выгрузке, с корректировкой при изготовлении следующей детали. Рассматриваются тре-бования к системам управления, учитывающие возможные от­казы как станка, робота, так и изме-рительного средства.В настоящее время одним из основных видов контрольно-измерительного обо-рудования ГПС являются контрольно-измерительные машины, принцип действия которых заключается в измерении перемещения измерительного наконечника относительно измеряемой детали по несколь-ким пространственным координатам. В составе ГПС контрольно-измерительные машины могут выпол-нять измерение параметров заготовок на входе ГПС в целях автоматизации процесса их базирования в приспособлениях.С помощью контрольно-измерительных машин решаются следующие основные задачи: 1. Измерение заготовок на входе комплекса в целях автоматизации процесса базирования заготовок в приспособлениях. Контрольно-измерительная машина измеряет с требуемой точностью положения технологических баз заготовки относительно установочных баз приспособления – спутника. Информация о положении заготовок передается в систему ЧПУ, где осуществляется пересчет управ-ляющей программы из системы координат детали в систему координат станка. При таком способе базирования точность установки заготовки в приспособлении не влияет на точность изготовления дета-ли, поэтому установка детали в приспособлении значительно упрощается и может быть автоматизиро-вана с помощью существующих промышленных роботов. Наряду с этим контрольно-измерительная маши-на на входе комплексов может контролировать поверхности заготовки, подлежащие обработке. На основе полученной информации решается задача оптимального распределения припуска по прохо-дам, что позволяет повысить точность и производительность работы. 2. Измерение деталей в ходе тех-нологического процесса (операционный контроль) в целях автоматизации наладки технологического оборудования, а также своевременного выявления брака. 3. Измерение готовой детали для составления протокола и выработки указаний по проведению сборки изделия. Сенсорные устройства внутренней информации предназначены для определения положения и скорости движения звеньев манипуляторов, а так-же усилий в звеньях и выдачи соответствующей информа-ции в управляющее устройство робота. Сенсорные устройства внешней информации служат для получения сведений о состоянии внешней среды, ее свойствах и параметрах. Особенность сенсорного устройства заключается в том, что оно должно обладать возможностью непрерывно классифицировать мало отличающиеся друг от друга сос-тояния среды, объекта или самого устройства, решать задачи контроля, измерения, распоз-навания па-раметров.В области автоматизации измерений деталей в гибких производст-венных системах раз-вивается новое направление-оптические (лазерные) методы и техни-ческое зрение. В настоящее время разработаны лазерные измерительные устройства, ко-торые могут осуществлять бесконтактный Конт-роль детали на станке и вне его. Производится несколько измерений контролируемого размера, а затем определяется среднее значение измеренной величины, что позволяет исключить действие внешних факторов, например вибраций в помещении цеха. Вычислительная машина может быть запрограмми-рована на обработку результатов измерений нескольких различных деталей, посту-пающих в случай-ной последовательности. Результаты измерений выдаются на экран дисплея, при этом возможны разли-чные варианты представления информации-в виде Гистограмм, цифровом и др. На дисплее могут выда-ваться допустимые пределы измерений.

Системы управления ГПС.

Основные функции системы планирования и управления производством: 1прогнозирование; 2пла-нирование производства; 3оценка производственных затрат; 4формирование основного графика произ-водства; 5планирование материальных потребностей; 6материально-техническое снабжение; 7календа-рное планирование; 8диспетчеризация; 9оперативное управление технологическими процессами; 10ко-нтроль качества выпускаемой продукции; 11поставки по заказам и управление запасами готовой проду-кции; Прогнозирование позволяет предвидеть будущий объем реализации продукции. Различают: 1 до-лгосрочные прогнозы на срок более 5 лет, основной целью которых являяются рекомендации по рекон-струкции производства и выполнению научно-исследовательских работ; 2среднесрочные прогнозы на срок 1-2 года, которые используются для плани-рования заказов на поставки материалов и комплекту-ющих изделий.Планирование прои-зводства имеет целью оценку выпуска продукции по группам изде-лий на определенный отрезок времени (чаще всего - на год). Такое планирование необходимо для опре-деления необходимых запасов (материалов, комплектующих и др.) по производству каждой групппы изделий. Оценка производственных затрат осуществляется для формирования цен на продукцию и вы-полняется с помощью известных методов микроэкономик. Формирование основного графика производ-ства - это установление объемов выпуска и сроков изготовления по каждому виду продукции, на осно-вании чего определяются графики поставок необходимых материалов, комплектующих и др. Основной график может формироваться на месяц, неделю, день.Планирование материальных потребностей осу-ществляется на основе основного графика производства и устанавливает все компоненты (сырье, комплектующие, инструменты и др.), необходимые для изготовления изделий. Материально-техничес-кое снабжение имеет своей целью оформление заказов и приобретение всех необходимых компонентов (материалов, комплектующих, инструментов и др.), необходимых для изготовления изделий. Календар-ное планирование (иначе его еще называют составлением расписания) выполняется с целью назначения моментов начала и окончания изготовления изделий. Задача календарного планирования является наи-более ответственной и сложной в ГПС, что вызвано возможностью одновременного изготовления на ГПС нескольких изделий, каждое из которых имеет индиивидуальный технологический процесс. Дис-петчеризация осуществляется путем выдачи индивидуальных заданий на фасованное выполнение работ по изготовлению продукции. В ручном производстве диспетчеризация осуществляется руководителями подразделений (мастер, бригадир, диспетчер и др.). В ГПС эта функция выполняется управляющим вы-числительным комплексом ГПС. Оперативное управление обеспечивает управление оборудованием и транспортными потока ми в ГПС. Контроль качества (рассмотрен ранее) обеспечивает контроль соот-ветствия производимых изделий заданным техническим характеристикам. Поставка по заказам и упра-вление запасами готовой продукции должна обеспечивать создание рациональных запасов по каждому виду продукции, достаточных для удовлетворения спроса потребителей.

 

 

 

Этапы создания ГАП.

Основные стадии создания ГПС включают следующие разработки: 1заявка на разработку ГПС; 2техническое задание; 3технический проект; 4рабочий проект; 5внедрение ГПС. Заявка на разработку ГПС должна включать исходные требования к проектируемой ГПС: номенклатуру изготавливаемых изделий, ориентировочные объемы производства по каждому изделию. Техническое задание вклю-чает: 1основание для разработки ГПС; 2цель и назначение разработки; 3технические требования к ГПС; 4технико-экономические показатели ГПС; 5стадии и этапы разработки; 6порядок контроля и приемки.

Технические требования к ГПС должны включать следующие основные ограничения: 1уровень автоматизации; 2 перечень обязательных технических средств ГПС; 3 схемно-структурные ограничения; 4 конструктивно-компоновочные, габаритные, энергетические, привязочные и др. ограничения; 5 качест-во функционирования системы: точность обработки, качество поверхностей, надежность, долговечность, живучесть и др.; 6 информационные и программно-алгоритмические ограничения: информационное обеспечение, возможности корректировки программного обеспечения и др.; 7 системно-организацион-ные ограничения: использование групповой технологии, требования к гибкости потоков и др.; 8 эксп-луатационные ограничения: условия эксплуатации, режимы работы ГПС, тре-бования охраны труда и техники безопасности и др.; 9 социальные требования экологиче-ские требования; 10эволюционно-адап-тивные требования; 11особые требования. В качестве технико-экономических показателей используют-ся: производительность, себестои-мость, сроки окупаемости, период эксплуатации и др Технический проект ГПС содержит окончательные технические решения, дающие полное преставление о составе, структуре и функционировании комплекса, а также исходные данные для разработки рабочей докумен-тации. Рабочий проект включает рабочую техническую документацию, необходимую для изготовления ГПС: конструкторскую; технологическую; программную; строительно-монтажную; организационную.

⇐ Предыдущая13141516171819202122Следующая ⇒

Поделиться: