Ориентация деталей при автоматической сборке

Управление ориентированием принадлежит к широкому классу задач теории управления, в котором определяются условия перевода сложной системы из одного состояния в другое по оптимальной траектории, т.е. траектории, реализация которой требует минимальных временных и стоимостных затрат.

В простых задачах ориентирования процесс моделирования движениями геометрической точки в трехмерном пространстве. Для более сложных случаев вводится вектор напряженности, характеризующий пространственное положение ориентирующих элементов объекта перемещения. Сущность автоматизированного управления процессом ориентирования объектов сборки заключается в дискретном или непрерывном переводе по командам СУ этих объектов в такие заданные положения относительно ориентируемых поверхностей в пространстве (пространстве ориентирования или относительно других объектов ориентирования). Это происходит путем линейных перемещений и угловых вращений относительно ее пространственной системы координат. При пространственной ориентации объектов ориентирование осуществляется относительно ориентируемых поверхностей функциональных устройств в системы сборки, а при взаимной ориентации объектам придается взаимная ориентация относительно осей, плоскостей или других элементов самих объектов. Таким образом, процесс автоматического ориентирования можно привести к пространственной аналитической задаче, сущность которой сводится к совмещению двух векторов в пространстве при условии, что один из них неподвижен, а перемещение второго необходимо осуществлять по кратчайшему пути с помощью трех линейных перемещающихся в пространстве систем координат, и трех вращающихся в подвижной при некоторых ограничениях.

Это полностью соответствует осуществлению автоматического ориентирования различных объектов перемещения. При роботизации сборочных процессов основное внимание уделяется наиболее трудоемким ее элементам, ориентированию объектов в пространстве и относительному ориентирования сопрягаемых элементов. Трудоемкость этих операций в значительной мере определяется возможностями распознавания образца детали и ее положения в пространстве или на рабочей позиции. Это обусловлено как характеристиками самих объектов сборки, так и существующими методами, и средствами распознавания. Наибольшей функциональной полнотой обладают системы технического зрения (СТЗ), применение которых в системе гибкого производства обусловлено универсальностью, многофункциональностью, относительно простыми способами сопряжения с вычислительными средствами и элементами ТО.

Традиционная схема работы СТЗ включает:

- Обучение;

- Распознавание;

- самообучение.

Автоматическое распознавание деталей осуществляется в результате решения двух задач: классификации и идентификации.

При классификации все многообразие деталей группируется по нескольким классам, отличающимся по целевым и обобщенным признакам. Например, тела вращения характеризуется наличием оси вращения, а плоские детали - малой толщиной.

Для решения задач классификации стараются найти такие признаки, которые инвариантны его плоскопараллельному переносу и повороту. При идентификации, наоборот, выделяются специфические признаки детали, которые позволяют выявить их своеобразие среди других объектов того же класса. Как правило, для решения задач идентификации все множество проекций объекта разделяют на классы по вариантным признакам, чувствительным к повороту объекта.

В поточно-конвейерных сборочных производствах существуют определенные условия организации работы, которые позволяют набором несложных технических средств первично ориентировать детали и распознавать их на базе детерминированных методов, тогда идентификация имеет конечное число решений, чем уменьшает неопределенность при принятии решения.

При использовании традиционного сборочного оборудования детали подают к сборочному аппарату в таре и засыпают его в бункер в количестве, достаточном для нескольких часов работы. Из бункера детали в сортированном виде поступают на сборочную позицию автомата. В настоящее время известно много типов БЗУ, но наибольшее распространение получили вибрационные бункерно-ориентирующие устройства. Они имеют электромагнитные или пневматические приводы, позволяющие регламентировать скорость перемещения деталей по лотку, путем изменения амплитуды колебаний.

Ориентация деталей в таких бункерах может быть активной (осуществляется принудительным изменением положения деталей на лотке без сброса их в чашу бункера), пассивной (путем удаления с лотка деталей, занимающих неправильное положение) и смешанной.

Кроме бункерно-ориентирующих устройств детали могут подаваться из кассет, применение которых улучшает условия переналадки оборудования.

В сборочных аппаратах нередко применяется смешанное питание деталей, т.е. базовые детали подаются из магазинного ЗУ, а остальные - из БЗУ.