Введение к работе
Системы технологического оборудования машиностроения в своем развитии становятся прецизионными и мехатронными, которые отличаются от традиционных компьютерным управлением функциональными и технологическими движениями исполнительных рабочих органов.
Применяемые в настоящее время мехатронные системы координатного позиционирования (МСКП) сохраняют общую структуру, присущую мехатронным системам вообще. Характерной особенностью МСКП является выполнение в технологических процессах операций точного перемещения по одной, двум или нескольким координатам. Эта особенность МСКП используется в различных технологических процессах, например, контроля, сборки, монтажа, смены инструмента или измерительного устройства и т.д.
Применение МСКП обусловлено недостатками традиционных автоматических средств для выполнения операций позиционирования, а именно: низкими скоростями перемещений звеньев исполнительного механизма, ограниченностью пространства конфигураций, релейными эффектами и т. д.
Дальнейшее повышение эффективности (производительности, точности, надежности, экономичности и т.д.) МСКП связано с совершенствованием структуры и конфигурации аппаратных и программных средств микропроцессорной подсистемы управления (МППСУ) и обеспечения ее соответствия другим подсистемам.
Поэтому задачи исследования соотношения структур основных подсистем МСКП (механической и управляющей) и установления критериев их соответствия, решение которых позволяет повысить эффективность МСКП в системах технологического оборудования машиностроения, являются актуальными.
Повышение эффективности мехатронных систем координатного позиционирования на основе рационального построения аппаратных и программных средств микропроцессорных подсистем управления путем выявления соотношения и обеспечения соответствия структур основных подсистем.
Решение основной задачи диссертационной работы базируется на применении методов системного анализа, теории автоматического управления, дискретной математики (теория графов, алгебра логики), информатики и теории механизмов и машин.
Теоретический анализ соотношения структур и экспериментальное исследование оборудования основных подсистем позволили выделить перспективное направление разработок для повышения эффективности МСКП - определение критериев соответствия подсистем МСКП объекту автоматизации и процессу координатного позиционирования, а именно: конфигурации технических средств и элементной базе основных подсистем, а также функциям и выполняемым операциям.
Разработан метод построения структурной схемы МППСУ на основе анализа соотношения структур представляющих МСКП подсистем.
Получен в аналитической форме коэффициент для оценки соответствия структур основных подсистем МСКП.
Дано обоснование выбора конфигурации аппаратных и программных средств МППСУ по критериям соответствия.
Предложены оригинальные аппаратные и программные средства, а также перспективные конструкции для МСКП: устройство для программного управления, захватывающее устройство и устройство для контроля отклонений диаметра отверстия.
Новизна результатов диссертации подтверждена полученными авторскими свидетельствами на изобретения.
В результате проведенных исследований разработаны:
1. Математическая модель МППСУ на основе анализа процесса
координатного позиционирования и соотношения основных под
систем МСКП.
2. Методика экспериментальных исследований МППСУ
МСКП.
3. Конфигурация аппаратных и программных средств МППСУ МСКП на базе центральной управляющей микроЭВМ в следующих вариантах: микроконтроллера, отдельного конструктива и параллельно действующих локальных микроЭВМ.
Совместно с НПО "Электронприбор" (г. Ярославль) для предприятий электронной промышленности Российской Федерации разработана автоматическая установка монтажа навесных компонентов (резисторов, конденсаторов, полупроводниковых кристаллов и т. п.) на подложку гибридных интегральных микросхем с микропроцессорной подсистемой управления.
Разработан и создан стенд для восстановления пакетов магнитных дисков к накопителям информации, применяемым в вычислительной технике.
Результаты работы использованы при постановке и чтении новых учебных дисциплин "Мехатроника", "Аппаратные и программные средства систем управления" и "Математическое моделирование процессов в машиностроении" на кафедре "Технология машиностроения" Ярославского государственного технического университета.
Материалы диссертации доложены на всесоюзной, международной и межвузовских региональных научно-технических конференциях.
Различные аспекты диссертационной работы обсуждались на заседаниях кафедр "Технология машиностроения" и "Теория механизмов и машин" ЯГТУ.
По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе: статья - 1, тезисы докладов - б, авторские свидетельства на изобретения-3.
СТРУКТУРА И ОБЪЁМ ДИССЕРТАЦИИ.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и приложения. Основное содержание диссертационной работы изложено на 190 страницах машинописного текста. Работа содержит 32 ри-
сунка, 7 таблиц, 30 страниц приложений, список источников из 121 наименования.