Delist.ru

Автоматизация технологического процесса устройства сборного дорожного покрытия с использованием бортовой манипуляционной системы (24.02.2009)

Автор: Еферемов Дмитрий Александрович

Разработана аппаратурная структура микропроцессорной системы программного управления. Автоматизированное функционирование системы управления движением крана-манипулятора осуществляется с использованием программного обеспечения вычислительного устройства.

Разработанная система сервопривода звена представляет собой замкнутую одноконтурную следящую систему с обратной связью.

Рис.5. Функциональная схема системы управления сочленениями крана-манипулятора.

Разработан алгоритм независимого программного управления сервоприводами сочленений звеньев.

Выведены дифференциальные уравнения и синтезированы передаточные функции всех звеньев предлагаемой следящей системы. Совокупность приведенных уравнений звеньев представляет собой математическую модель независимого сервопривода звена крана-манипулятора. Используя полученные зависимости можно моделировать динамику работы автоматизированной стрелы крана-манипулятора в переходных режимах.

Четвертая глава диссертации посвящена разработке вакуумного ГУ для автоматизированной технологии работ по устройству СДП.

Исследования, проведенные в ЦНИИОМТП, показали, что наиболее эффективным средством для транспортирования, перегрузки и укладки СДП являются бордюроукладочные машины с самопогрузкой и саморазгрузкой, оборудованные ГУ с гидро- или пневмоприводом, с дистанционным и автоматическим управлением. В результате этих исследований с участием автора данной работы разработано вакуумное ГУ, установленное на полуприцеп УПЛС-0906. Разработан алгоритм для новой технологии автоматизированной подачи и фиксации бордюрного камня. Выбрана оптимальная кинематическая структура вакуумного ГУ.

В пятой главе описаны результаты экспериментальных исследований макетного образца устройства транспортирования, перегрузки и укладки СДП.

Основная цель экспериментальных исследований - оценка точности позиционирования модели манипуляционной системы для устройства СДП.

В соответствии с разработанной методикой проведения исследований, была разработана экспериментальная модель в масштабе 1:10 при длине звена 600мм, состоящая из 3-х шарнирно соединенных друг с другом звеньев. Для фиксации угловых вертикальных обобщённых координат и угловой горизонтальной обобщённой координаты использовались транспортиры с углом измерения 360° и координационная сетка.

В процессе эксперимента на модели манипуляционной системы были выставлены рассчитанные обобщенные координаты. После каждого позиционирования были определены декартовы координаты последней точки манипуляционной системы.

Для контроля и регистрации координат в декартовой системе, при новом положении экспериментальной манипуляционной системы, методика предусматривает применение комплекта контрольно-измерительной аппаратуры: лазерный дальномер, уровень, отвес и координационная сетка.

В результате экспериментальных исследований с помощью модели манипуляционной системы подтверждена эффективность теории позиционирования (прямой и обратной задачи кинематики). При точном позиционировании обобщенных координат манипуляционной системы погрешность её не превышает допустимых значений.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Существующие технологии по устройству сборных дорожных покрытий (СДП) отличаются наличием ряда сложных и трудоемких операций, контроль правильности исполнения которых затруднен. Кардинально решить задачу повышения их эффективности можно только путем автоматизации технологических операций устройства СДП.

2. Разработан способ автоматизации процесса устройства сборных дорожных покрытий, позволяющий принципиально изменить характер труда строительных рабочих, многократно увеличить его производительность, повысить качество и общую культуру производства.

3. Выявлены специфические особенности технологического процесса устройства сборных дорожных покрытий и определены технические требования к конструкциям автоматизированных кранов-манипуляторов для подачи элементов СДП.

4. Предложен критерий и разработана методика выбора оптимальной кинематической структуры кранов-манипуляторов для подачи элементов СДП. Решена задача определения геометрических характеристик (длины звеньев, углов поворота сочленений звеньев) кранов-манипуляторов для заданных условий подачи и укладки элементов СДП.

5. Разработана методика кинематического анализа, позволяющая получить решение прямой и обратной задач о положении крана-манипулятора для заданных условий подачи

и укладки элементов СДП, осуществлять планирование оптимальной траектории его перемещения. Экспериментальные исследования подтвердили адекватность предложенной методики реальному технологическому процессу устройства СДП.

6. Синтезированы алгоритмы программного управления перемещением звеньев крана-манипулятора для заданных условий подачи и укладки элементов СДП. Разработана математическая модель управления исполнительными устройствами, позволяющая моделировать динамику работы крана-манипулятора в переходных режимах.

7. Разработано вакуумное грузозахватное устройство, как наиболее эффективное для устройства сборных дорожных покрытий.

8. Внедрение предлагаемой технологии автоматизации процессу устройства СДП позволит повысить производительность труда на 30% и сократить себестоимость производства работ на 20%.

9. Результаты диссертационного исследования могут быть использованы при разработке перспективных технологических устройств и автоматизированных систем управления процессом устройства СДП, оптимальные технические характеристики и алгоритмы функционирования которых определяются по предложенным методикам.

Основные результаты диссертации изложены в работах

Ефремов Д.А. Математическая задача манипулирования и угловой ориентации строительного робота // «Подъемно-транспортные строительные, дорожные, путевые машины и робототехнические комплексы». Сб. науч. тр. – М.: МГСУ, 2006, с. 86-88.

Ефремов Д.А., Базин С.С. Автоматизированное управление звеньями строительного манипулятора // Сб. науч. тр. «Интерстроймех - 2006». – М.: МГСУ, 2006, с. 206-210.

Ефремов Д.А., Базин С.С., Минцаев М.Ш.Особенности перемещения распределительной стрелы строительного робота // Вестник МАДИ (ГТУ), вып.3(10), 2007, с.56-58.

Ефремов Д.А., Либенко А.В., Базин С.С. Структуры и параметры манипуляционных систем в строительстве // Сб. науч. тр. «Инновационные технологии в промышленности, строительстве и образовании». – М.: МАДИ(ГТУ), 2007, с. 137-142.

Либенко А.В., Ефремов Д.А. Базин С.С. Оценка статистических параметров непрерывных технологических процессов // Сб. науч. тр. «Проектирование и технологии электронных средств». – Владимир, вып.3, 2007, с. 31-33.

Либенко А.В., Базин С.С., Ефремов Д.А. Определение передаточной функции системы при случайном входном воздействии // Сб. науч. тр. «Проектирование и технологии электронных средств». – Владимир, вып.3, 2007, с. 29-30.

Тихонов А.Ф., Базин С.С., Ефремов Д.А. Система автоматизированного управления электроприводом грузоподъемного крана // «Механизация строительства», М.: №2, 2009, с.40-42.

Ефремов Д.А., Захаров Я.В., Марсов В.И. Определение оптимальных траекторий перемещений рабочего механизма строительного манипулятора // Сб. науч. тр. «Интерстроймех - 2009». – М.: МГСУ, 2009, с. 51-53.

? 2эт(t)

? 3эт(t)

? 1п(t)

? 4эт(t)

? 5эт(t)

Сочленение 4

?1эт(t)

загрузка...