Ультразвук и измерения дальности
Ультразвук (УЗ) – упругие колебания и волны, частота которых превышает
15 – 20 кГц. Нижняя граница области УЗ-вых частот, отделяющая ее от области
слышимого звука, определяется субъективными свойствами человеческого слуха и
является условной, так как верхняя граница слухового восприятия – у каждого
человека своя. Верхняя граница УЗ-вых частот обусловлена физической природой
упругих волн, которые могут распространяться лишь в материальной среде, т.е.
при условии, что длина волны значительно больше длины свободного пробега
молекул в газе или межатомных расстояний в жидкостях и твердых телах. В газах
при нормальном давлении верхняя граница частот УЗ составляет (109 Гц, в
жидкостях и твердых телах граничная частота достигает 1012 – 1013 Гц. В
зависимости от длины волны и частоты УЗ обладает различными специфическими
особенностями излучения, приема, распространения и применения, поэтому область
УЗ-вых частот подразделяют на три области: низкие УЗ-вые частоты (104 – 105
Гц); средние (105 – 107 Гц); высокие (107 – 109 Гц). Упругие волны с частотами
109 – 1013 Гц принято называть гиперзвуком.
На этапе разработки
подобная подсистема отсутствовала, и управление ПР осуществлялось в ручном
режиме с пульта ручного управления либо с помощью управляющей программы,
осуществляющей управление манипулятором ПР по заранее заданной траектории. Отсутствие
средств обратной связи с объектами манипулирования не даёт возможности контролировать
прохождение технологического процесса (ТП) и соответственно реагировать на
изменения, вносимые внешними воздействиями. Отсутствие обратной связи с
выполняемыми операциями указывает на малую гибкость системы в целом, что значительно
сокращает возможности применения ПР в реальных условиях автоматизированного
производства. Непосредственная эксплуатация такой системы сталкивается со
следующими проблемами:
-
необходимость
создания жёсткой конвейерной структуры производственных участков;
-
решение задач временного
согласования работы конвейера и ПР;
-
необходимость
изменения управляющей программы при переходе на выпуск нового вида изделий, где
сказывается сложность ввода траектории отработки технологической операции ПР.
Основным недостатком
является жёсткое требование к точности задания эталонной траектории, нарушение
которой в процессе работы ведёт к нарушению исполнения всего ТП, при этом такую
ситуацию сложно автоматически скорректировать.
1.2 Задачи, решаемые подсистемой
Задачи, решаемые подсистемой, заключаются в обеспечении ПР информацией об объектах, подлежащих обработке, – обеспечение обратной связи
ПР с внешней производственной средой. Из всех задач, которые должны решаться
подобными системами следует выделить следующие:
-
идентификация
изменений в рабочем пространстве ПР;
-
автоматическое
определение признаков для эталонных объектов;
-
выделение
требуемого объекта из множества объектов (распознавание), находящихся в рабочем
пространстве ПР, по команде от системы управления (СУ);
-
расчёт
(идентификация) и передача в СУ ПР пространственных характеристик объекта, для его
последующей технологической обработки;
-
обеспечение
постоянной обратной связи ПР с внешней производственной средой;
-
модификация базы
данных эталонных объектов.
Система предназначена
ориентации робота в пространстве при движении в естественной среде. Эта возможность
обеспечивается при использовании достаточно большого количества независимых
каналов измерения. Таким образом, речь идет о необходимости разработки
многоканального ультразвукового дальномера, включенного в бортовую управляющую
сеть робота.
Подсистема должна обеспечивать
следующие функциональные возможности:
-
автоматизированная
система учёта объектов роботизации:
1) добавление
новых объектов в базу данных (БД);
2) изменение
характеристик объектов базы данных;
3) удаление объектов
из базы данных.
-
пакетный режим
работы СУ ПР;
При добавлении базы
данных выбор общих характеристик (наименование, код, и т.п.) объекта
возлагается на оператора. Параметры захвата объекта вводятся непосредственно из
СУ ПР, и в данной подсистеме не используются, а только записываются как
дополнительные параметры объекта. Изменение характеристик существующих в базе
данных объектов производится только при помощи самой подсистемы, оператор не
имеет право менять эти параметры вручную.
Подсистема обеспечивает обновления методов
обработки зрительной информации за счёт объектно-ориентированной структуры
программного комплекса – перекомпоновка без изменения базовых объектов программного
комплекса.