Устройство для управления адаптивным роботом

Устройство для управления адаптивным роботом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕЦИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 2L1178 (21) 2687007/18-24

Ц K ç

G 05 В 19/00

В 25 Т 9/00 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15038 1. Бюллетень ¹ 10 (5З) УДК 62-50 (088.8) Дата опубликования описания 150381 (72) Авторы изобретения

М.A. Гладштейн, В.М. Комаров, О.Т ° Сахаров и C.Ì. Гуревич

I :.: 1 +9 "

Cg &3

Рыбинский авиационный технологическ й:,—, Р ° ф институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АДАПТИВНО

POR0T0M

Изобретение относится к работо- технике и может быть использовано для управления адаптивным роботом при автоматизации производственных процессов.

Известно устройство для управления адаптивным роботом, содержащее блок ввода изображения, операционный блок, коммутатор команд, блок памяти, блок формирования сигналов перемещения, нуль-орган, приводы и датчики исполнительного органа робота (1), Однако зто устройство имеет низкую точность вычисления угла ориентации.

Наиболее близким по технической 15 сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство, содержащее блок ввода изображения, установленный на схвате исполнительного органа робота, последовательно 20 соединенные операционный блок, коммутатор команд, блок памяти, блок формирования сигналов перемещения, приводы и датчики положения исполнительного органа робота, выход ко- 25 торого подключен ко второму выходу блока формирования сигналов перемещения, второй выход блока памяти соединен со входом нуль-органа, блок круговой развертки и последователь- 30 но соединенные блок управления, блок форми рован и я прямоу голь ного рас тра, второй выход которого соединен с и рвым входом операционного блока и коммутатор раэверток, выход которого подключен к входу блока ввода изображения, а второй вход - к первому выходу блока круговой развертки, второй выход которого соединен со вторым входом операционного блока, второй выход которого подключен к первому входу блока управления, второй вход которого соединен со вторым выходом блока формирования сигналов перемещения, третий вход — с выходом нуль-органа, второй выход— с третьим входом блока формирования сигналов перемещения, третий выходсо вторым входом коммутатора команд, четвертый выход — с третьим входом операционного блока, а пятый выходс третьим входом коммутатора разверток t 2), Недостатком такого устройства является низкая точность измерения угла ориентации детали, что не позволяеr испольэовать его для выполнения.точных операций.

Цель изобретения — повышение точности устройства.

813360

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит блок выделения границ объекта и последовательно соединенные распределитель импульсов, блок анализа положения объекта и блок выбора начальных точек круговой развертки, выход которого подключен к первому входу блока круговой развертки, второй вход которого соединен с первым выходом блока выделения границ объекта, второй выход которого подключен к четвертому входу операционного блока„ а вход — к выходу блока ввода изображения и входу блока анализа положения объекта, первый выход которого соединен с.пятым входом операционного блока, а второй выход - с третьим входам блока круговой развертки, четвертый вход которого подключен ка второму выходу распределителя импульсов, входам соединенного с шестым выходом блока управления.

На фиг. 1 представлена Функциональная схема устройства; яа фяг.2 примеры расположения объектов.

Устройство сацержят блок 1 ;- ада изображения, операционный блок 2, коммутатор 3 команд, блок 4 памяти, блок 5 (>армиравания сигналов пе»емещеняя, приводы 6,. датчик 7 -.олажения испалнитальнога органа робота, нуль-ар; аН 8, блок 9 круговой развертки, блок 10 управления, блок ll формирования прямоугольного растра, комму-..а:ар 12 развертак, апредалuтель 13 импульсов, блок 14 а:.ализа палаженяя объекта, блок 15 вьделеняя границ объект" блок 1 6 выбора начальных точек круговой развертки. Щ

Положение детали на рабочей поверхна. ти определяется ..оардинатами ее центра тяжести Х, У; и углам ориентации ася симметрия детали относительно некоторой линии отсчета.

Вычисление координат положения детали на рабочей поверхности начинается с момента поступления импульса передачи управления из блока 5 формирования сигналов перемещения в блок 10 управления. При расположении блока 1 ввода изображения в схвате робота это свидетельствует а выходе схвата в центр заданной зоны обзора. Вычисление интересующих параметров осущес=вляется путем обработки оптической информации о положении детали в зоне обзора, формируемой блоком 1 ввода изображения. Чувствительным элементом блока 1 ввода изображения является фотоприемная матрица, на ма- що тричное фоточувствительное поле которой с помощью объектива проектируется изображение детали, Устройство работает следующим образом. 65

Блок 10 управления запускает блок

11 формирования прямоугольного растра.

Выходные сигналы блока 11 поступают на вход коммутатора 12 разверток, Под действием сигнала, поступающего из блока 10 управления на вход коммутатора 12 разверток, выходные сигналы блока 11 формирования прямоу.—

1гольного растра через коммутатор 12 разверток подаются на вход блока 1 ввода изобрежения. На выходе блока 1 ввода изображения появляется сигнал, логическое значение которого соответствует оптической информации, воздействующей на выбранный элемент информационного поля фотоприемной матрицы. На основании логических значений сигналов, поступающих с выхода блока ввода изображения через блок 15 выделения границ и с выхода блока 11 формирования прямоугольного растра, операционный блок 2 вычисляет значение координаты Х центра тяжести дес тали. После окончания вычисления координаты Х с выхода операционного блока 2 на вход блока 10 управления поступает сигнал, свидетельствуйщий аб этом, и блок 10 управления через коммутатор 3 команд обеспечивает запись информации о координате Хс с выхода операционного блока 2 в соответствующую ячейку блока 4 памяти.

Пасла этого блок 10 управления пере :лючae= коммутатор 3 команд и коммутатор 12 разверток в режим определения координаты у . Вычисление и запись информации у в блок 4 памяти осуществляются.аналогично Xz.

После вычисления координат центра тяжести блок 10 управления выдает в блок 5 формирования сигналов перемещения команду на отработку полученной информации. В процессе отработки этой информации приводами 6 исполнительнога органа робота схват робота с установленным на нем блоком 1 ввода изображения перемещается в позицию, находящуюся над центром тяжести детали. В момент окончания отработки информации о центре тяжести, что фиксируется па совпадению информации, заданной на отработку, и информациир полученной с датчиков 7 положения исполнительного органа робота, из блока 5 формирования сигналов перемещения в блок 10 управления HQCтупает импульс конца отработки.

Па этому сигналу блок 10 управле»яя снова выдает команду на вычисление координат центра тяжести детали, чта необходимо для контроля совершенного движения и повышения помехоустойчивости устройства адаптивного управления. При определении в последующем цикле вычислений нулевых значений координат цейтра тяжести срабатывает нуль-орган 8. Под действием сигнала с выхода нуль-органа

813360

У= - Р с ьЧ= агсэ » —

Если же логическое значение оптической ицфор>.ации в точках О.„или

0Ä равно логической единице, то блок

14 анализа положения детали выдает сигнал, по которому в блоке 16 выбора начальных точек круговой развертки формируются адреса начальных точек

О> и 04, а в операционном блоке 2 запоминается необходимость коррекцни вычисленного значения угла ориентации. После этого по команде иэ расгределителя 13 импульсов в блок 9 круговой развертки из блока 16 выбора начальных точек круговой развертки переписывается адрес точки

О и, начиная с нее, осуществляется формирование круговой развертки.

Одновременно с Формированием круговой развертки на выходе блока 9 круговой развертки вырабатывается значение угловых расстояний, разделяющих две соседние точки дискретной круговой развертки. На основании значений угловых расстояний управляющих сигналов с выхода блока 10 управления и логических значений сигналов с выхода блока. 1 ввода иэображения, поступающих через блок 15 выделения границ, операционный блок

2 вычисляет значение угла ориентации.

8 блок 10 управления включает режим определения угла ориентации детали.

Точность вычисления угла ориентаций детали с использованием круговой развертки существенно зависит от положения детали относительно центра развертки и ее начальной точки. Минимальная погрешность вычисления угла ориентации обеспечивается при совпадении центра круговой развертки с центром тяжести детали и несовпаде- нии начальной точки круговой развертки с иэображением детали. Очевидно, что выполнение укаэанных условий в общем случае для устройств управления адаптивными роботами невыполнимо вследствие имеющихся погрешностей 15 вывода центра информационного поля фотоприемной матрицы (центра схвата) над центром тяжести детали. При наличии смещения центра круговой развертки относительно центра тяжести gQ детали вычисляется угол ориентации

Ч>, отличающийся от искомого угла ориентации Ч на величину погрешности zy (фиг,. 2а) где С вЂ” смещение центра круговой развертки от центра тяжести .детали;

R — радиус круговой развертки.

Для минимизации погрешности вычисления угла ориентации детали при смещении ее центра тяжести относительно центра развертки необходимо вычислять угол ориентации по обоим сечениям изображения детали круговой разверткой. В этом случае погрешности л% и аФ" измерения угла при обработке 40 каждого сечения будут равны го вели-. чине и противоположны по знаку, что компенсирует общую погрешность вычисления угла ориентации (Фиг. 2а) .

Простейшая техническая реализация 45 устройства обеспечивается при замене полной круговой развертки ее дугами, формируемыми в угловых интервалах, эаключенных между начальными радиусами и радиусами, проходящими через точки выхода круговой развертки из изображения детали (фиг. 2б). В этом случае, для компенсации погрешности вычисления угла ориентации эа счет принадлежности начальных точек круговой развертки изображению детали необходимо перед началом вычисления угла анализировать положение детали. Если положение детали таково, что начальные точки 0„ и О не принадлежат иэоб-. ражению детали, то они и выбираются Я в качестве начальных точек дуг круговой развертки (фиг. 2б).

Если же положение детали таково, что хотя бы одна точка О или О принадлежит изображению детали, то в 65 качестве начальных точек дуг круговой развертки выбираются точки 0 и

О, (фиг. 2в) . При выборе в качестве начальных ° òo÷åê О и О для получе4 ния правильного результата необходимо скорректировать вычисленное значение угла ориентации на угол Ч/< .

После включения режима определения . ,угла ориентации осуществляется анализ положения детали. Для этого управляющие сигналы, поступающие из блока 10 управления в режиме определения угла ориентации на вход коммутатора 12 разверток, обеспечивают прохождение сигналов с выхода блока 9 круговой развертки на вход блока 1 ввода изображения. В исходном состоянии на выходе блока 9 круговой развертки присутствуют координаты точки 01 что обеспечивает ее выбор для анализа. Если логическое значение оптической информации в точке О соответствует логическому нулю, т.е. отсутствию изображения детали, то в следующем такте анализа по команде иэ распределителя 13 импульсов иэ блока 14 анализа положения детали в блок 9 круговой развертки переписывается адрес точки О, что обеспечивает ее выбор для анализа. Если логическое значение оптической информации и в точке О> равно логическому нулю, то по команде из распределителя 13 импульсов блок 9 круговой развертки начинает Формирование дискретной круговой развертки вокруг центра тяжести детали, начиная с точки О > °

813360

В момент выхода развертки иэ иэображения детали блок 15 выделения границ вырабатывает сигнал, по которому из блока 16 выбора начальных .точек круговой развертки переписывается адрес второй начальной точки. (О„или

О . ) и продолжается вычисление угла ориентации. Вычисление угла заканчивается в момент выхода круговой развертки из изображения детали ВТО» рой раз. В э от момент блок 15 выделения границ вырабатывает сигнал, по которому осуществляется коррекция результата. После окончания вычисления угла ориентации его значение с выхода операционного блока 2 с помощью коммутатора 3 команд по сигналу иэ блока 10 управления записывается в определенную ячейку блока 4 памяти. Затем блок 10 управления выдает в блок 5 формирования сигналов перемещения команду на обработку полученной информации. После разворота схвата робота на величину угла ориентации детали на вход блока 10 управления из блока 5 формирования сигналов перемещения поступает им- 25 пульс конца отработки, по которому повторяется цикл вычислений угла ориентации. При получении нулевого значения угла ориентации срабатывает нуль-орган 8 и блок 10 управления, 3Q выдает в блок 5 формирования сигналов перемещения команду на в зятие детали.

Применение изобретения позволяет существенно повысить точность иэмере- 35 ния угла ориентации детали, что обеспечивает выполнение роботом точных

oneраций.

Формула изобретения

Устройство для управления адаптивным роботом, содержащее блок ввода изображения, установленный на схвате исполнительного органа робота, 45 последовательно соединенные операционнйй блок, коммутатор команд, блок памяти, блок формирования сигналов перемещения, приводы и датчик положения исполнительного органа робота, 5р выход которого подключен ко второму входу блока формирования сигналов перемещения, второй выход блока памяти соединен со входом нуль-органа, а также блок круговой развертки и последовательно соединенные блок управления, блок формирования прямоугольного растра, второй выход которого соединен с первым входом операционного блока и коммутатор разверток, выход которого подключен к входу блока ввода изображения, а второй вход — к пераоМу выходу блока круговой развертки, второй выход которого соединен со вторым входом операционного блока, вторым выходом подключенного к первому входу блока управления, второй вход которого соединен со вторым выходом блока формирования сигналов перемещения, третий вход— с выходом нуль-органа, второй выход— с третьим входом блока формирования сигналов перемещения, третий выход— со вторым входом коммутатора команд, четвертый выход - с третьим входом операционного блока, а пятый выход— с третьим входом коммутатора разверток, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит блок выделения границ объекта и последовательно соединенные .распределитель импульсов, блок анализа положения объекта и блок выбора начальных точек круговой развертки, выход которого подключен к первому входу блока круговой развертки, второй вход которого соединен с первым выходом блока выделения границ объекта, второй выход которого подключен к четвертому входу операционного блока, а вход — к выходу блока изображения и входу блока анализа положения объекта, первый выход которого соединен с пятым входом операционного блока, а второй выход — с третьим входом блока круговой развертки, четвертый вход которого подключен ко второму выходу распределителя импульсов, входом соеди-. ненного с шестым выходом блока.управления .

Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 470791, кл. G 05 В 15/00 1974, 2. Авторское свидетельc!тво СССР по заявке Р 2528924/18-24, кл. В 25 J 9/00, 1977.

813360

Сос тави тель Е. Политов

Техред Н.Граб Корректор Н. Стец

Редактор И. Касарда

Заказ 770/58

Тираж 940 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д, 4/5

Филиал ПНП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4