Россия
В статье рассматриваются проблемы, связанные с повышение качества производства в машиностроении путем внедрения мехатронных систем. Которые повысят качество и эффективность производстваю. В работе рассмотрен возможный вариант технической разработки подобной установки.
мехатронный модуль, подвижная платформа, головное устройство, программное обеспечение
18 декабря 2023 года президент РФ Владимир Путин заявил: «Сферы применения роботов в России есть, но робототехника пока развита в недостаточной степени». Также президент отметил , что применение роботов связано со многими факторами, такими как доставка или перемещение опасных грузов. Он подчеркнул, что если появляются новые механизмы с новыми функциями и возможностями широкого применения, то безусловно это нужно использовать.
На наш взгляд, одной из перспективных сфер использования Мехатронных и робототехнических систем является Машиностроение. Применение МиР в этой сфере позволит не только расширить функционал подобных систем, но и решить одни из основных проблем машиностроения, такие как отсутствие инновационных преимуществ, что препятствует выходу предприятий на новый уровень развития и тормозит повышение конкурентоспособности и экономической устойчивости. А также проблему повышения качества.
Мехатронный модуль поступательного движения, для сканирования объектов на наличие дефектов, можно применять на предприятиях, где нужно внимательно и точно определить качество изделия. При использование такого сканера можно повысить эффективность и точность проверки, так как он будет проводить сканирование с помощью подвижного сканирующего модуля, который будет точно определять наличие дефектов. Если, при сканирование находиться дефект, то мехатронный модуль останавливает конвейер и сообщает оператору о дефекте.
Выгода разработки такого модуля заключается в высокой эффективности и достоверности результатов, универсальности и относительной дешевизны.
Корпуса громоздких станков, реакторов и силовых машин часто изготавливаются методом «сплошного литья»: композитный материал или металл заливают в крупную форму, которую потом снимают с уже готового корпуса. Такой метод производства сокращает расходы на изготовление отдельных деталей, их подгонку, позволяет получать цельные крупномасштабные комплектующие. Но при таком способе производства всегда есть риск появления в сплошной структуре корпуса небольших пустот, трещин, микропор, которые невозможно обнаружить с помощью внешнего осмотра. Наличие таких повреждений в сплошной структуре корпуса во время его промышленной эксплуатации может привести к потере герметичности, механическому разрушению корпуса. Соответственно, перед началом сборки необходимо провести «диагностику» корпуса, проверить целостность структуры, чтобы обнаружить скрытые дефекты.
Использование тепловизоров – один из возможных способов поиска таких микротрещин: для того, чтобы найти проблему, не требуется механического вмешательства, а исключительно анализ распространения тепла.
Мехатронный модуль, оснащенный тепловизором, способен существенно повысить эффективность и качество производства.
Состав мехатронного модуля
Главными составляющими данного мехатронного модуля являются:
- Подвижная платформа
- Электродвигатель;
- Головное устройство.
- Программное обеспечение
Подвижная платформа
Так как мехатронный модуль производит анализ объемного объекта, необходимо, что бы он имел возможность сканировать объект с разных сторон. Возможность сканирования с разных сторон обеспечивает подвижная платформа. В качестве передачи будем использовать шарико-винтовую, так как она имеет ряд преимуществ.
- бесшумность и плавностью работы;
- высокая точностью передачи;
- возможностью использования с двигателями небольшой мощности;
- сравнительно невысокий нагрев в процессе работы;
- возможность продолжительной непрерывной работы.
Электродвигатель
В качестве привода будем использовать асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором так как он обладает рядом преимуществ
- Относительно низкая стоимость, по сравнению с моделями на основе фазных роторов
- Стабильность при функционировании в условиях нормальной нагрузки
- Высокий коэффициент полезного действия
- Высокая степень надежности
- Низкие эксплуатационные затраты
- Долговечность
Головное устройство
Самым главным элементом является головное устройство, так как с помощью его и производиться сканирование объектов. В качестве Головного устройства будем использовать готовое решение. Строительный тепловизор HIKMICRO M30.
- Разрешение тепловой матрицы 384 x 288 px (110 592 пикселей)
- Тепловая чувствительность- <35 мК (при температуре объекта
+30 °С) - Спектральный диапазон- 8 - 14 мкм
- Фокусное расстояние- 10 мм
- Мгновенное поле зрения (пространственное разрешение)- 1,7 мрад
Программное обеспечение
Программное обеспечение данного мехатронного модуля условно можно разделить на ПО для движения платформы и ПО анализа. В качестве ПО движения можно использовать адоптированное ПО ЧПУ станка.
Принцип ПО анализа основывается на сравнении эталонной детали и полученной информации с тепловизора.
Достоинства и недостатки мехатронного модуля
Преимущества:
- Дают возможность сканировать объекты, расположенные на удаленном расстоянии.
- Существенно ускоряют процесс «снятия» данных с любого объекта, даже очень сложного по форме, с большим количеством плоскостей.
- Обладает высокой достоверности результатов.
- Недостатки:
- Не всегда корректно отображаю сложные объекты, с большим количеством вставок и перегородок.
- Для получения качественного результата требуют умений и навыков работы с определенными компьютерными программами по созданию 3д моделей.
- При постоянном нарушении правил эксплуатации может возникнуть необходимость в дорогостоящем ремонте оборудования.
Использование модуля не только позволит повысить быстроту обработки изделия и материала, а также повысить его качество, проведя исследования и устранение дефектов.
В конце может быть сказано, что этот модуль будет способствовать уменьшению брака товара в производстве и повышению эффективности предприятия в целом.
1. Вставская, Е. В. Микропроцессорные устройства систем управления: учеб. пособие / Е. В. Вставская. – Челябинск : ЮУрГУ, 2015. – 52 с.
2. Стариков, А. В. Основы микропроцессорной техники: учеб. пособие / А. В. Стариков; М-во науки и высшего образования РФ, ФБГОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2022. – 164 с.
3. Логические схемы. Порядок построения логических схем // StudFiles. Файловый архив студентов : сайт. – URL: https://studfile.net/preview/9497520/page:11/ (дата обращения: 22.04.2024).
4. Алгебра логики // Умскул : сайт. – URL: https://umschool.net/library/informatika/algebra-logiki/ (дата обращения: 22.04.2024).
