Диагностика геометрии кузова с помощью робота-манипулятора

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (ПНИПУ), автодорожный факультет, кафедра автомобили и технологические машины

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Технические науки

Диагностика геометрии кузова с помощью робота-манипулятора

Иванов Никита Константинович, студент

Шаякбаров Ильнур Эльмарович, студент

Трухинова Дарья Евгеньевна, студент

Аннотация

дефект манипулятор геометрия кузов

В статье смоделирован тип колесного робота-манипулятора, диагностирующий геометрию кузова автомобиля, что позволит обнаружить дефекты в конструкции. Предложенный робот сканирует раму или несущий кузов посредством промера всех определенных точек рамы, тем самым определяя размеры и направления деформации как рамы в целом, так и её отдельных компонентов.

Ключевые слова: ДЕФОРМАЦИЯ, ГЕОМЕТРИЯ КУЗОВА, РОБОТ-МАНИПУЛЯТОР, КОНТРОЛЬНЫЕ ТОЧКИ

Похожие материалы

· Спектроробот

· Робот для укладки тротуарной плитки

· Твердение бетона

· Ассортиментная политика сети супермаркетов «Барс» в городе Рязани

· Сравнительный анализ программных продуктов оценки инвестиционных проектов

В настоящее время в Российской Федерации действует федеральная целевая программа «Развитие транспортной системы России (2010-2020 годы)». Предъявляются новые требования к количеству и качеству парка дорожных и строительных машин, занятому на решении этой программы. Рост количества дорожной и специальной техники, суровые условия эксплуатации приводит к увеличению числа отказов и поломок, быстрой выработки ресурса агрегатов и узлов машин. Например, в условиях заполярья в зимний период и при отсутствии теплых боксов или моторных подогревателей, дизельные двигатели машин не останавливаются месяцами. Усложнение конструкции машин и широкое применение автоматических систем, в свою очередь, требует от эксплуатирующих организаций высокого качества выполнения технического обслуживания и ремонта техники. Решение этих, казалось бы, противоречивых задач заключается в повышении эффективности работы авторемонтных предприятий. Работа современного авторемонтного предприятия невозможна без использования компьютерных средств диагностики двигателя и систем машины, стендов для проверки и ремонта агрегатов. Для ускорения процесса диагностики и ремонта, все активнее применяются роботизированные комплексы. Для облегчения процесса измерений отклонений контрольных точек и повышения точности измерений, предлагается использовать промышленный робот-манипулятор (рис. 1).

Рис. 1 Установка для измерения геометрии рамы автомобиля и его кузова

Конструктивно установка для измерения геометрии рамы автомобиля, или его кузова (рис. 1), состоит из основания 1 с расположенными на нем призматическими полозьями 2. По полозьям передвигается подвижная платформа 3 с установленным на ней роботом-манипулятором 4.

Основание снабжено транспортными колесами, при помощи которых установку можно перемещать по цеху, и устанавливать возле стапеля или автомобиля, если необходимо промерить только часть рамы, или некоторые её узлы.

Для выполнения работы, робот-манипулятор устанавливается на винтовые опоры 5 и выставляется в горизонтальной плоскости по двум осям. Подвижное основание робота-манипулятора представлено на рисунке 2.

Рис. 2 Подвижное основание робота-манипулятора

Подвижная платформа 3 робота-манипулятора перемещается по призматическим полозьям 2. Перемещение происходит посредством вращения винта 4, который входит в зацепление с резьбовой втулкой 6, закрепленной на платформе. Вращение винта осуществляется при помощи электродвигателя постоянного тока с планетарным редуктором 5. Наличие реверсивного движения электромотора позволяет перемещать платформу в обоих направлениях. В крайних положениях установлены концевые выключатели.

Колонна манипулятора встроена на подвижную платформу при помощи упорного шарикоподшипника. Вращение осуществляется электродвигателем постоянного тока с редуктором. Контроль положения осуществляется датчиком обратной связи от известного «нулевого» положения колонны манипулятора. Звенья манипулятора соединяются друг с другом в суставах и вращаются вокруг осей системы координат, проходящей через их центры. Каждое звено имеет свой следящий привод постоянного тока с постоянным магнитом. Трансмиссия осуществляется через зубчатые редукторы. Управление движением манипулятора требует постоянного контроля положения и скорости движения звеньев. Для этого на валу каждого серводвигателя устанавливаются в одном комплексе потенциометр и импульсный фотоэлектрический датчик. Вращение датчика обеспечивается от вала двигателя через скользящую муфту. Сигналы от датчиков индицируют положение звеньев. На основе этих сигналов рассчитывается скорость их движения. Для повышения точности выполнения измерений вместо зубчатых планетарных редукторов используются волновые редукторы. Для упрощения процесса программирования манипулятор имеет две системы координат, относительно которых он движется: основную и систему для инструмента. Основная система координат состоит из трех перпендикулярных друг к другу осей (X, Y и Z), пересекающихся в плече манипулятора. При перемещении звеньев манипулятора она неподвижна. Система координат инструмента состоит из трех осей, пересекающихся во фланце кисти, и изменяет свое положение в соответствии с перемещениями манипулятора. Рама - это основной силовой элемент машины. К ней крепятся все основные узлы: двигатель с трансмиссией, оси колес, кабина и навесное оборудование. В процессе эксплуатации именно рама воспринимает все нагрузки, которые испытывает машина, что приводит к возникновению поломок и дефектов ее конструкции. Нарушение геометрии кузова возникает в результате дорожно-транспортного происшествия. Часто считают, что такое ДТП непременно должно привести к видимому деформированию деталей кузова, но на самом деле все обстоит несколько по-другому. Нарушение геометрии кузова может быть вызвано даже таким явлением, как попадание колеса в глубокую яму или вмятину на дороге или же при наезде на препятствие. Особое внимание уделяется центру днища кузова, поскольку именно эта точка является точкой отсчета основных диагоналей кузова. Для проведения ряда проверок требуется частичный демонтаж узлов подвески. Эксплуатация автомобиля с нарушенной геометрией кузова либо несущих конструкций, таких как стаканы, лонжероны, балки, рама приводит не только к повышению стоимости каждого километра пути, но и существенно влияет на безопасность вождения. Кроме повышенного износа покрышек, существенного сокращения срока службы деталей всей подвески, значительного повышения расхода топлива, машина плохо управляется, склонна к заносам при поворотах, увеличивается тормозной путь, нередки вибрации всего кузова. Также возможно значительное превышение допустимых нормативов по весу или неравномерная загрузка кузова или ковша. В результате этих повреждений происходят искривления и перекосы рамы, вертикальные изгибы и кручение, а также появление трещин и дефектов сварочных швов. Эксплуатация дорожной или строительной машины с такими дефектами рамы приводит:

- к смещению осей машины;

- к повышенному износу покрышек и увеличению расхода топлива;

- к деформации геометрии кабины и посадочных мест;

- к некорректной работе либо выходу из строя силовых агрегатов;

- к скрытым повреждениям, которые способны ускорить поломку данного элемента.

Чтобы выполнить эффективный ремонт столь важного узла машины, прежде всего, необходимо выполнить подробный промер всех контрольных точек рамы, чтобы выявить величину и направление отклонений геометрических размеров рамы. Операция эта трудоемкая и требует точности измерений. Деформация рамы автомобиля сопровождается изменением геометрических размеров её конструктивных элементов. Взяв за «нулевую отметку» контрольную точку на неповрежденном участке рамы, после промера всех контрольных точек (рис.3), можно определить величину и направление деформации как всей рамы в целом, так и отдельных её компонентов.

Рис. 3 Точки промера рамы автомобиля

Если в процессе измерения рамы возникли отклонения от базовой точки, или от конструкторской документации на изделие, то робот начинает выполнять промер с большей частотой, чтобы точно определить деформированный участок (рис.4).

Рис. 4 Определение поврежденного участка

В настоящее время на внедорожниках применяются «интегрированные» рамы, т.е. рамы, приваренные непосредственно к кузову автомобиля. В этом случае, а также при необходимости проверить геометрические размеры лонжеронов кузова легкового автомобиля, целесообразнее использовать данный робот-манипулятор.

Применение робота-манипулятора значительно сокращает время выполнения операций по обмеру рамы или кузова автомобиля или другой специализированной машины. Более того, после соответствующего обучения, робот сможет выполнять обмеры и другого оборудования строительных и дорожных машин. Например, стрелы автомобильных и пневмоколесных кранов, фронтальных погрузчиков и т.д. Обслуживаться данный робот может всего лишь одним подготовленным специалистом, а память позволяет хранить параметры практически всех существующих типов машин. Данные измерений могут храниться в памяти неограниченное время, что позволяет отслеживать техническое состояние машин, которые поступают на периодическое техническое обслуживание или ремонт.

Список литературы

1. Поезжаева Е.В. // Промышленные роботы: учеб.пособие: в 3.ч. / Е.В. Поезжаева. - Пермь: Изд-во Перм. Гос. техн. ун-та, 2009 г. - Ч.2. - 85 с.

2. Научная электронная библиотека «КИБЕРЛЕНИНКА» [Электронный ресурс]. - URL: http://cyberleninka.ru/article/n/diagnostika-sovremennogo-avtomobilya (дата обращения: 19.12.2016).

Размещено на Allbest.ru