26
– минимальное количество соединительных кабелей и проводов, что повышает
надежность, удобство наладки и эксплуатации мехатронных систем;
– применение современных вычислительных алгоритмов и методов управления
движением (нечеткая логика, нейронные сети);
– использование принципов открытой архитектуры,
что позволяет изменять
конфигурацию
и
расширять
систему
для
решения
новых
задач
функционирования;
– высокая надежность и робастность системы, возможность проведения
диагностирования во время работы.
Рис. 12.1. Архитектура распределенной системы управления
В качестве примера рассмотрим интеллектуальный мехатронный модуль
«Milan Drive AUMA». Модуль применяется для децентрализованных систем
автоматизации технологических процессов. В едином корпусе модуля
конструктивно объединены синхронный электродвигатель,
электронные и
информационные устройства, а также интерфейсные блоки, необходимые для
создания распределенной мехатронной системы (рис. 12.2).
Блок электрических соединений обеспечивает подключение модуля к
источнику питания, общей компьютерной шине, блоку входов/выходов и
интерфейсу типа RS-232. Возможно подключение к интерфейсу Profibus-DP или
CAN-Open. Программное обеспечение контроллера
позволяет реализовать
управление
приводами,
включая
интерполяцию,
и
управление
электроавтоматикой.
Рис.12.2. ИММ «Milan Drive AUMA»
27
В качестве датчика обратной связи по положению применяется
вращающийся трансформатор. Некоторые модификации модуля содержат
встроенное тормозное устройство.
Развитие третьего поколения мехатронных систем направлено на
интеллектуализацию всех процессов, протекающих в мехатронной системе.
Одним концом ШВП шарнирно соединены с основанием 1 (нижней
платформой), а другим (также шарнирно) – с подвижной верхней платформой 4,
на которой расположен исполнительный орган (ИО) – инструментальная головка
3 Инструментом могут служить фрезы, сверла, резцы, шлифовальные круги,
измерительные наконечники (при использовании станка в качестве координатно-
измерительной машины – КИМ). Перемещая винты на различную величину,
можно управлять положением ИО (перемещать
его в вертикальном и
горизонтальном направлениях, поворачивать в трех плоскостях, схемы I-IV).
Одна из главных систем подобных станков – информационная: она
позволяет получать сведения о положении ИО, о состоянии элементов привода
(двигателей, ШВП) и связывать приводы с системой управления (на базе ЭВМ).
Последняя должна осуществлять одновременное управление по всем координатам
и компенсировать изменение ряда характеристик станка. Например, для
уменьшения влияния тепловых деформаций ШВП на точность обработки в
каждую из них может быть встроен лазерный интерферометр, постоянно
измеряющий длину винтов и передающий информацию на ЭВМ. Это
позволяет
снизить погрешность перемещения до 10 мкм и менее по любой из координат и,
следовательно, использовать станок в качестве КИМ.
Основные особенности подобных станков следующие:
Рис.12.3. Схемы станков-
гексаподов
К третьему поколению можно отнести
мехатронные системы, состоящие преиму-
щественно
из
мехатронных
модулей.
Примером могут служить станки типа
«гексапод», а также станки, выполненные из
мехатронных модулей вращения.
В основу гексаподов положен мехатрон-
ный механизм поступательного перемещения.
Он включает: прецизионную ШВП,
электро-
двигатель (иногда совмещенный с ШВП),
встроенные датчики скорости и положения и
электромагнитные тормоза.
Станок-гексапод выполнен на базе шести
ШВП 2 с соответствующими датчиками
перемещения
и
высокомоментными
двигателями (не показано), осуществляющими
осевое перемещение винтов (рис. 12.3, а, б).
28
1.
они значительно проще, легче, точнее и имеют большую жесткость,
чем станки традиционной компоновки;
2.
имеют высокую жесткость, обусловленную работой ШВП на
растяжение-сжатие и равномерным распределением сил по всей структуре;
3.
геометрическая
симметрия, возможность контроля и компенсации
деформаций благодаря информационной системе позволяют повысить точность
обработки;
4.
малая масса подвижной платформы и ее высокая жесткость
способствуют увеличению скорости перемещений в 3...5 раз (скорость быстрых
ходов достигает 180 м/мин, рабочих - 50 м/мин);
простая модульная конструкция, выполненная на единой базе (стандартные
ШВП, приводы, датчики, платформы и др.), упрощает производство и
обеспечивает гибкую и быструю реакцию на требования заказчика.
Основная сложность при создании таких станков – разработка программно-
математического
обеспечения,
позволяющего
рассчитывать
траектории
перемещений ШВП в реальном времени и выполняющего ряд других функций.
Do'stlaringiz bilan baham: 
