Введение к работе
.-... I Актуальность проблемы. В настоящее гремя' ийрокое рапростра-кенйе получили сравнительно "молодые" технологии, характеризующиеся сложным и динамичный законом управления. К таким технологиям откосится изготовление деталей из полимерно-композиционных материалов (ПКЮ методом намотки и выкладки. Высокая прочность и малый вес конструкций из ПКМ, изготовленных методом намотки и выкладки, обусловливав широкое применение их в химической, автомобильной, авиационной и космической отраслях промышленности. Сфера приложения технологических процессов намотки и выкладки постоянно расширяется. В связи с этим автоиатизация данных про-цесов является важной народо-хозяйственной задачей.
Намоточно-выкладочное оборудование отличается большим числом управляемых координат (до 12), большой скоростью перемещения рабочих органов (до 100 м/ыин), а также широкими диапазонами перемещений, скоростей и ускорений по управляемым координатам. Высокая скорость сочетается со сложными криволинейными траекториями движения рабочих органов намоточных и выкладочных станков.
Решение задачи управления многолоординаткым высокодинанкч-ныы наноточно-выкладочныи оборудованием представляет собой сложную научно-технкческуп проблему. В настоящее время эта задача решается средствами универсальных систем ЧПУ. Ориентация системы ЧПУ на управление намоточными и выкладочными станками осуществляется на программном уровне. Траєкторная задача решается преимущественно методами линейной интерполяции. Для обеспечения заданной точности обработки исходная траектория аппроксимируется большим числом коротких линейных участков, так управляющие программы (УШ для намоточных станков могут достигать нескольких тысяч кадров линейкой интерполяции. Больпой объем УП вызывает слойносту. организации хранения в ограниченной оперативкой памяти СЧПУ. Для того, чтобы обеспечить отработку коротких линейных кадров, приходится снижать средою скорость давания рабочих ор-ганоз (производительность оборудования) из-за недостаточной вычислительной мощности большинства соврэиенных СЧПУ. Очевидна не-эффективность методов линейной интерполяции для управления наыо-точно-выкладсчккм оборудовавшем. Шесте с тем, независимо от применяемых мзтодоз интерполяции на основе только программной специализации СЧПУ невозможно достичь сысокоЯ производительности
намоточных я Быкладочных станков.
В связи с вышеизложенный актуальный является поиск эффективного метода интерполяции и разработка на его основе специализированных программных, микропрограммных и аппаратных средств ЧТУ камотсчно-выкладочным оборудованием, а также другим технологический оборудованием, характеризующимся высокой скорость» и сложной криволинейной траекторией движения рабочих органов.
Работа выполнена в рашах НИР, ведущихся в инженерном центре ГПС при СПбТУ в соотвествии с научно-технической программой пг комплексной автоматизации Государственного комитета СССР по народному образованию (приказ ГННО СССР й 365 от 25.04.89).
Цель работы. Целью диссертации является разработка и исследование комплекса программно-иикропрограммно-алпаратных средств управления в реальном времени намоточными и выкладочными станками, обеспечивающего повышение производительности и удобства обслуживания указанного оборудования.
Методы исследования. В работе использовались: теория интерполирования к приближения функций, элементы теории сплайн-функций и теории точности, аппарат численного анализа. Теоретические исследования сочетались с экспериментальными исследованиями ка стендах и реальном технологическом оборудовании.
Научная новизна. 1. Предложена методика создания микропрограммного обеспечения Ш10) функционально-ориентированных иикроЭШ (ФОМ) в системах ЧТУ, позволяющая аффективно специализировать ФОМ на решение конкретней задачи.
-
Разработана новая методика коррекции скорости движения рабочих органов оборудования при интерполяции кубическими эрми-топыми сплайнами (КЭС), обеспечивающая оперативное изменение скорости движения при сохранении заданной траектории.
-
Предлоген способ, обеспечивающий снижение -перепадов координатных скоростей а узловых точках траектории. Способ позволяет умоньшть даамическув сшибку управления рабочими органами 1 узэ.-.кчить срок эксплуатации технологического оборудования.
-
Обоснована-эффективность локально-распределенной системы упразднил жмотсчио-эыкладочньш оборудованием на основе КЗС.
Нрахтуцрская ценность работы. Разработан комплекс програш-но-м-.*.к?олрогрінмно-алпараткьк сродств ЧПУ каиоточно-выкладочкиу 2
оборудовавши на основа математического аппарата КЭС. Предложенные програшные метода повышения эффективности управления, методика оперативного изменения скорости движения рабочих органов вдоль заданной траектории позволили повысить производительность кашгочных и Еыкладочных станков, удобство их обслуживания. Научные результаты, полученные в работе, доведены до конкретных технических решений, на которые икевгея одно положительное реше-:ж о выдаче авторского свидетельства и 2 заявки на авторские свидетельства находятся в стадии рассмотрения.
Реализация и внедрение. Разработанные алгоритмы параметрической интерполяции, коррекции скорости движения рабочих органов оборудования, снижения скачков координатных скоростей при переходе от кадра к кадру управляющей програшш; иетоды повышения эффективности управления на основе интврпатяции КХ использованы при создании гашы систеи ЧПУ 4С-02.02П наыоточно-выкладочкьм оборудованием. По результатам работы отраслевой комиссии СЧПУ 4С-02.02П признана выдергавшей приемочные испытания и рекомендован выпуск опытной партія в количестве 15-20 иг.(Акт приемки опытного образца СЧПУ 4С-02.02П от 25.03.90). Разработаны и внедрена системы ЧПУ 4С-02.02П наыоточныа станкои НКО.8-4, НН2.5-І2 и выкладочкын станкои ВЮІІ-2,5 (Савеловского ПО "Прогресс"). Вылущена опытная партия систеи ЧПУ 4С-02.02П.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих .научно-технических конференциях к семинарах:
Всесоюзная научно-техническая конференция "Гибкие производственные систеш в злектротехнологш (ГПС 3U0-B8)", Уфа, 1983;
научно-практический сеютнар "Управление в гибких производственных системах", Ленинград, 1988;
республиканская научно-техническая конференция "Использование вычислительной техники и САПР о научно-исследовательских к опытно-конструкторских работах", Владшшр, 1989;
научно-техническая конференция "Автоыагизация технологической подготовки ыеханообработки деталей на станках с ЧПУ", Лз-кннград, 1991;
научно-техническая конференция "Интегркровзлныз опытные производства как средство развития снстсіі шаїлєкекоЗ автоматизации", Ленинград, 1981.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатках работ, в той числе одно положительное решение о выдаче авторского свидетельства.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литератури и приложения, содержит 107 страниц основного текста, 40 рисунков и 11 :аблиц, 11 страниц списка литературы и 18 страниц приложений.