2 Анализ технического задания

Дата: 2025-05-25; Просмотры: 17

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

2.1 Анализ общих сведений о разработке

2.1.1 Необходимо разработать устройство по захвату и перемещению подложек, опираясь на выданное техническое задание. В процессе разработки возможны изменения или уточнения некоторых требований. Установка должна функционировать совместно с другими частями автоматизированного комплекса, поэтому процесс разработки будет производиться одновременно с разработкой технологических зон обработки подложек.

2.1.2 Информация о работе автоматизированного технологического комплекса для получения металлических покрытий приведена в приложении Б.

2.1.3 Исходя из назначения устройства можно определить основные задачи системы по перемещению подложек:

- захват подложек при помощи рабочего органа манипулятора;

- перемещение рабочего органа в декартовой системе координат при помощи манипуляционной системы устройства;

- возможность захвата подложкодержателя с помещенной в него подложкой;

- взаимодействие с другими устройствами автоматизированного технологического комплекса;

- устройство должно иметь программу, алгоритм действий установки в которой будет зависеть от полученного сообщения.

2.1.4 В наименовании изделия присутствует термин промышленный робот. По ГОСТ 25686 можно определить значение термина.

Промышленный робот - автоматическая машина, стационарная или передвижная, состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и перепрограммируемого устройства программного управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций. Также нужно отметить, что перепрограммируемость - свойство промышленного робота заменять управляющую программу автоматически или при помощи человека-оператора. В нашем случаем, при условии использования платы Arduino UNO, это будет обеспечиваться перепрошивкой платы.

2.1.5 Автоматизированный технологический комплекс предполагается использовать в лаборатории института, что соответствует группе изделия С1.

2.2 Анализ технических требований

2.2.1 Анализ состава изделия и требований к конструкции

2.2.1.1 В приложении Б приведено описание работы автоматизированного технологического комплекса. Воспользуемся этими данными при проектировании установки.

2.2.1.2 Так как в устройстве используется декартовая система координат, то рабочая зона робота будет представлять собой прямоугольный параллелепипед. Для таких задач оптимально использовать в качестве привода двигатели 28 YBJ-48 DC. Они способны обеспечить перемещение механизма по координатам с достаточной точностью, имеют необходимую мощность для перемещения частей установки, их стоимость ниже по сравнению с аналогами.

2.2.1.3 Минимальный размер устройства обеспечивается необходимой для выполнения операций рабочей зоной. Места помещения подложек для дальнейшей обработки в технологической зоне должны размещаться в рабочей зоне робота.

2.2.1.4 Стол имеет металлический каркас. Максимальная грузоподъемность стола составляет 150 кг.

2.2.1.5 Для обеспечения стойкости к парам влаги необходимо, чтобы используемые приводы имели герметичные корпуса, отсутствовали оголенные провода в подходящих к ним кабелям.

2.2.1.6 Для печати будет использоваться струйный 3D-принтер Anycubic i3 Mega-S. Его основные характеристики приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Технические характеристики 3D-принтера Anycubic i3 Mega-S

2.2.1.7 Для уменьшения времени ремонта изделия все модели деталей установки будут хранится в архиве. В случае выхода из строя какой-либо детали, необходимо будет распечатать новую.

2.2.2 Анализ показателей назначения

Питание устройства будет обеспечено блоком питания HIPER HPT-400, поэтому максимальный возможный ток, который можно подать на установку по линии 5 В, составляет 15 А. Найдем потребляемый ток изделия, исходя из предполагаемых для использования компонентов, их потребляемый ток отображен в таблице 3.

Таблица 3 – Потребляемый ток компонентов установки

Предполагаемый средний ток потребления изделия составляет 840 мА. Так как установка питается от напряжения 5 В, то предполагаемая потребляемая мощность устройства составляет 4,2 Вт. Во время ожидания обработки подложек на технологических зонах ток потребления не будет составлять более 50 мА.

Для показателя класса точности воспроизведения траектории от 0,05 до 0,1 % при заданных габаритах устройства менее 1×0,8×0,5 м, погрешность перемещения рабочего органа будет составлять около 1 мм.

Робот по классификации грузоподъемности относится к сверхлегким, так как объектом манипуляции робота является тонкая, легкая пластина размерами 24×24 мм.

Диапазон рабочих температур определен условиями эксплуатации прибора УХЛ4. Установка будет размещаться в лаборатории института.

Робот первого поколения характеризуется отсутствием сенсоров и отсутствием способности обрабатывать сигналы внешнего пространства. Данный тип роботов проще в изготовлении и программировании по сравнению с роботами второго и третьего поколения. Робот не обладает средствами получения и обработки информации из внешней окружающей среды. Роботы второго поколения отличаются наличием сенсоров, имеют возможность распознавать положение объектов в пространстве. Роботы третьего поколения имеют более высокоразвитую систему обработки данных, например, нейронные сети. Данный тип роботов применяется чаще всего в изменяющихся условиях.

2.2.3 Анализ требований к системе программного управления

Так как в качестве аппаратной части для автоматизации будет применяться Arduino UNO, то написание программы будет осуществляться в Arduino IDE на языке C ++. К плате предпологается подключить следующие устройства:

- сервопривод 9 g SG90 MG90 S для обеспечения захвата подложки;

- четыре шаговых двигателя 28 YBJ-48 DC для обеспечения работы манипуляционной системы. Звенья, обеспечивающие перемещения устройства вдоль осей OX и OZ, будут оснащены одним шаговым двигателем. Для оси OY будет использоваться два двигателя;

- три микропереключателя MSW-04 10 А 250VAC on-on для определения начальных координат рабочей области.

В качестве ведущего устройства в протоколе связи I 2 C предполагается использовать плату Arduino Nano, так как нет необходимости в использовании большого количества пинов. Для обеспечения связи необходимо использовать два пина SDL и SCL. Также на плате будут задействованы два пина питания.

2.2.4 Анализ требований безопасности

В устройстве отсутствуют цепи питания с напряжением выше 5 В. Установка не может поразить человека током.

2.2.5 Анализ эстетических и эргономических требований

Большая часть установки будет изготовлена из белого PLA пластика путем печати на 3D-принтере. Для обеспечения эстетических требований необходимо проектировать детали округлой, обтекаемой формы. Также необходимо контролировать отсутствие заметных дефектов при печати.

2.2.6 Анализ условий эксплуатации

Устройство будет использоваться совместно с комплексом в закрытом, отапливаемом помещении. Средняя температура в комнате 24 ^оС. Комплекс будет иметь прозрачный корпус, оборудованный системой вентиляции.