Измерительный схват промышленного робота
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в роботизированных технологических комплексах для автоматизированного определения размеров захватываемых деталей. Целью изобретения является повышение точности измерений. Устройство содержит основание 1 и подвижные относительно него губки 3 и 4 с приводом 2 их перемещения. Датчик 6 перемещения губок относительно друг друга установлен непосредственно у рабочих концов губок, а дополнительные датчики 7 и 8 перемещения губок относительно основания 1 размещены на противоположных концах губок 3 и 4. Датчики 6 - 8 подключены к измерительно-вычислительной схеме, определяющей размер измеряемой детали 5 и его отклонения от номинала. Устройство определяет как внутренние, так и наружные размеры детали в процессе ее манипулирования. При этом учитываются деформации элементов самого захватного устройства, что позволяет компенсировать погрешности измерения. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)л В 25 J 15/00, 19/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21} 4463542/31-08 (22) 19.07.88 (46) 07.11,90. Бюл. ¹ 41 (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (72) Г.В.Нежданов, О.В.Лавренев, К.Н.Явленский, Н.А.Дроздецкий и С.А.Гордеев (53) 621-229-72 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 1313700, кл. В 25 J 15/00, 1987. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ СХВАТ ПРОМЫШе ЛЕННОГО РОБОТА (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в роботизированных технологических комплексах для автоматизированного определения размеров захватываемых деталей. Целью изобретения является повышение то4ности
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в роботизированных технологических комплексах для авто мати зи рован ного on редел ения размеров захватываемых деталей, Цель изобретения — повышение точности измерений за счет учета деформации элементов схвата.
На фиг. 1 представлен измерительный схват, общий вид; на фиг. 2 — измерительновычислительная схема схвата; на фиг. 3— структурная схема блока вычисления на фиг, 4 — графическая схема погрешностей измерения схвата.
Измерительный схват промышленного робота (фиг.1) содержит основание 1 с приводом 2, соединяемым с подвижными губками 3 и 4; Для захвата детали 5 предназначены рабочие части губок. Датчик
„„5U„„1604604 А1 измерений. Устройство содержит основание 1 и подвижные относительно него губки
3 и 4 с приводом 2 их перемещения. Датчик
6 перемещения губок относительно друг друга установлен непосредственно у рабочих концов губок, а дополнительные датчики
7 и 8 перемещения губок относительно основания 1 размещены на противоположных концах губок 3 и 4. Датчики 6-8 подключены к измерительно-вычислительной схеме, определяющей размер измеряемой детали 5 и его отклонения от номинала. Устройство определяет как внутренние, так и наружные размеры детали в процессе ее манипулирования, При этом учитываются деформации элементов самого захватного устройства, что позволяет компенсировать погрешности измерения. 1 з,п,ф-лы, 4 ил.
6 перемещения губок друг относительно друга установлен вблизи рабочей части губок 3 и 4, Второй 7 и третий 8 дополнитель- 4Ъь ные датчики перемещения губок О относительно основания установлены относительно первого датчика 6 с противопо- ф, ложной стороны оси привода 2, предпочтительно на противоположных от рабочих концах губок 3 и 4.
Измерительно-вычислительная схема (фиг.2) содержит три блока 9 — 11 измерения, входы которых соединены с выходами датчиков 6 — 8 перемещения. Выходы трех блоков 9-11 измерения . соединены с соответствующими входами блока 12 вычисления, выход первого блока 9 измерения также соединен с входом блока 13 задания режима, выход которого соединен с входом блока 2 вычисления, который своим выхоK1U1 — КзЦз — К4 — 04 — К60гу6 при определении
12 16 наружных размеров;
0вых = вых К101 — Кз0з — К4 04 + К60гу6 при определении внутренних размеров, 3 16 дом соединен с блоком 14 сравнения. Каждый из датчиков 6-8 может быть выполнен, например, в виде бесконтактного индуктивного датчика, состоящего из двух частей— катушки индуктивности и ферритового стержня.
Блоки 9-11 измерения идентичны и выполнены по стандартной схеме. Каждый блок включает последовательно соединенные измерительный автогенератор и частотный детектор, аналоговый выход которого является выходом блока измерения. Датчик включен в колебательный контур измерительного автогенератора, частота которого пропорциональна перемещению подвижной части датчика относительно неподвижной. Выход первого блока измерения 9 подключен к первому входу блока вычисления 12 и входу блока задания режима.
Блок задания режима 13 выполнен, например, в виде аналогового компаратора, имеющего аналоговый вход и цифровой выход.
Блок вычисления 12 (фиг.3) выполнен в виде аналогового арифметического устройства и содержит управляемый инвертор 15 и сумматор 16; К одному из входов управляемого инвертора 15 подключено постоянное напРЯжение 0гу6, пРопоРциональное толщине губок. Блок 14 сравнения представляет собой двухпороговый аналоговый компаратор.
Измерительный схват работает следующим образом.
В исходном состоянии, в зависимости от того, какой размер детали определяется, внутренний или наружный, губки 3 и 4 схвата приводятся соответственно в сведенное где 0 Напряжение с выхода блока 12 вычисления поступает на вход блока 14 сравнения, где сравнивается с порогами, соответствующими верхнему и нижнему предельным отклонениям размера. Алгоритм Оасчета следующий: ЕСЛИ Овых 2 0пор1, тО РаЗМЕР."МЕНЬше"; ЕСЛИ 0пор1 < 0вых < 0пор2, тО РазМЕР "В допуске"; если 0вых 0пор2, то размер больше . При разведенных или сведенных губках; схвата на выходе блока 14 сравнения будет 04604 4 либо в разведенное состояние. На выходе датчиков имеется частотный сигнал, соответствующий взаимному положению частей датчиков, При этом частота колебаний автогенераторов блоков 9-11 измерения является либо максимальной (для разведенного состояния губок 3 и 4 схвата), либо минимальнойй (для сведенного состояния). На выходе блоков 9-11 измерения.при этом появляется постоянное напряжение U ðàçâ (для разведенного схвата), либо U св (для сведенного схвата), = 9,10,11. Эти напряжения поступают на соответствующие входы блока 12 вычисления, а на вход блока 13 задания режима поступает сигнал с выхода блока 9 измерения, который сравнивается в нем с опорным напряжением Uоп, где U св <0оп< 0 раза ° g 9 Алгоритм работи блока задания режима 13 при этом следующий: 0 1з Uo, если Овх акоп, 1З 1З > 1З 1З 02 . если Овх < О с и 1 где Uo Ф U2 - сопзт. Сформированный таким образом сигнал поступает с выхода блока 13 на соответствующий вход блока 12 вычисления, т.е. на 30 вход управляемого инвертора 15. В зависимости от этого сигнала коэффициент передачи управляемого инвертора 15 по его остальным входам равен либо -1 (при 0вых = 0о ), либо+1 (при 1З 1З 1З 1З 0 вых =02 ). Таким образом, на выходе сумматора 16 блока 12 вычисления появляется напряжеНМ8 0вых 16, 3 индикация "больше" или "меньше" соответственно. При захвате детали под действием привода перемещаются иэ исходного положе50 ния s п р оoм еeж yу тTоoч нHоoеe, при этом вследствие усилия привода появляется перекос губок схвата, его упругие деформации и медленное перемещение (ползучесть) губок. Это находит отражение в том, что фактическое << положение губок схвата отличается от идеального в точках установки датчиков на величину Ьх1, hx2, Ьхз, которая приводит к отклонению от идеального значения частоты измерительных автогенераторов и, соот5 1604604 ветственно, напряжений на выходе блоков 9-11 измерения: т 09 Ug ид + д0 U1o = U1o " + Д0!о; U« =0«"" Д0«. K!0!. Кз0з 1г К!01 — Кэ0з— K4U4 — к50губ при определении наружных размеров: K4U4 — К50губ при определении внутренних размеров; 9 . хз и х4 могут быть выбраны эа счет установки датчиков так, чтобы обеспечивалось хз + Х4 Хср = О. При приложении усилия механизма привода и захвата измеряемой детали происходит изгиб и перекос губок, приводящий к появлению погрешности определения размера детали. При этом равенство хз+ х4— хср = 0 наРУшитсЯ и величина (x3+ х4 — хср) будет пропорциональна величине погрешности определения размера Ь(1 = К (X3 + Х4 Хср). Коэффициент К определяется исходя из того, что при перекосе Дхз= гз sin V1; дх4 = Г4 Stn Ч2; дх1 = Г1 (stn V! + sin Ч2), где Ч1,2 — угол перекоса губок; r1, гз, r4 — расстояние от мгновенного центра вращения губок до места установки соответствующего датчика. Отсюда x3+ х4 хср = дхэ+дх4+д х! = r3 Sin V1 + Г4 stn Ч2 Г1 (sin Ч! + sin Чг), ! при гэ = r4 получают — x1+(=+ ) =x1+h и! пг 2 2 0з — напряжение на выходе 2-го блока 10 измерения; Оз=01о=Вз хз; U4-напряжение на выходе 3-ro блока 11 измерения, 04 011 84 Х4; x1 — расстояние между внутренними рабочими (захватывающими) частями губок.; x2 — расстояние между наружными (захватывающими) частями губок; хз,4- расстояние между губками 3 и 4 и основанием 1 в месте установки датчиков 7 ив; хср- расстояние между центрами губок. Коэффициенты К1,Кз,К4,K5 определяются на основании следующих положений. Из геометрических соотношений.(фиг.4) следует, что при определении наружных размеров й(1 = r1 гз — г! где 01 — напряжение на выходе 1-го блока измерения, 01=0g=81x
2 2 Х1 = )нар + ДХ1, нар =X1 дх! =Хср дх! При этом Ug,1о,!! " отражает размер деалей в схвате робота, а AUg,1o,« — погреш-, 1 ность измерения. ! Компенсация погрешностей схвата ocy- ществляется путем их линейной комбинации в блоке 12 вычисления, выходное напряжение которого равно sin V!+ sin V2 40 r3 Г1 Отсюда При определении внутренних размеров из геометрических соотношений следует: 1вн Х2+ дХ2= Хср+ дХ2+ П, где 1нар — определяемый наружный размер детали; вн — определяемый внутренний размер детали. При отсутствии изгиба и перекоса губок ХЗ + Х4 — Хср = СОПЯ х — Дх! — h = — — К(+ 01 03 04 ср 8! Вз 84 х +hh2+h = — +K(— +— 01 ЦЗ 04 ср 81 ВЗ 84 К— Г1 45 ГЗ Г1 При определении внутренних размеров погрешности Лхг = дх1, так как геометрия расположения датчиков остается неиэмен5О ной, а знак учитывается в формуле для определения действительного размера. Тогда величина размера детали может быть определена следующим образом 0!) — б при определении 0 б 81 85 наружного размера. — — ) + — - при определении 01 U б 81 85 внутреннего размера. 7 1604604 8 Приведенное выражение определяет где Kl — масштабирующий коэффициент. алгоритм работы блока 12.вычисления, на- Коэффициенты при суммировании сигпряжение на входе которого 0вых пропор- налов датчиков определяются соотношени12 ционально определяемому размеру детали: ем Овых К 1 12 5 Kl . KIK KIK Kl К К! — 01 — — 0з + — 04 0> + — 0гу5 при определении наружного b> Ьз 84 8< . 85 размера; 0вых— .а Kl К!К KIK KIK Kl ф 1+ 80з+ 8 04 — 8 01+@4У5 при определении внутреннего размера; Таким образом, коэффициенты К>, Кз, К4, К5 имеют вид: Kl = — (1 + K) Kl 81 KIK . Вз „Kl К, 84 KI К5 = 8 выражениях для К>, Кз, К4 верхний знак соответствует определению наружных размеров, а нижний, — внутренних. Таким образом, измерительный схват промышленного робота может осуществля;ь определение внутренних и наружных размеров деталей в процессе захвата и переноса с учетом деформации элементов захватного устройства, что существенно увеличивает точность контроля. Формула изобретения 1. Измерительный схват промышленноm робота, содержащий основание, подвижные относительно него губки с приводом их! перемещения, датчик перемещения губок друг относительно друга, состоящий из двух частей, одна из которых закреплена на одной из губок, а другая — на другой губке, при этом выход датчика перемещения подключен к измерительно-вычислительной схеме, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен двумя дополнительными датчиками перемещения губок относительно основания, каждый из которых также состоит из двух частей, одна из которых закреплена на соответствующей губке, а другая на основании, при этом выходы дополнительных датчиков перемещения подключены к соответствующим входам измерительно-вычилительной 30 схемы 2. Измерительный схват по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что датчик перемещения губок относительно друг друга установлен непосредственно у рабочих концов губок, а З5 дополнительные датчики перемещения установлены на противоположных концах губок, причем привод перемещения губок расположен между датчиком перемещения губок и дополнительными датчиками перетц мещения. 1604604 1604604 Составитель А.Ширяева Редактор А.Козориз Техред М. Морге нтал Корректор Э.Лончакова Заказ 3422 Тираж 695 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина; 101