МОДЕЛИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ КОНВЕЙЕРНОЙ ЛЕНТЫ С ЭЛЕМЕНТАМИ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ И СПОСОБНОСТЬЮ СОРТИРОВКИ. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИВОДНОЙ ЧАСТИ КОНВЕЙЕРНОЙ ЛЕНТЫ (МОТОРА-РЕДУКТОРА)

Введение автоматизации на производстве позволяет значительно повысить производительность труда и качество выпускаемой продукции.

На предприятиях пищевой, деревообрабатывающей, химической, металлургической промышленности нашли свое применение цепные конвейеры. Широко их используют на железнодорожном и водном виде транспорта, в энергетике, в автомобилестроении [7].

Моделирование роботизированной комплекс с наличием приводной части (мотора-редуктора) позволит в полной мере исследовать полученную систему, т.е. определить временные и качественные показатели работы, что в дальнейшем упростит запуск системы в реальном времени [9].

Целью данной научно-исследовательской работы является разработать 3D-модель автоматизированной конвейерной ленты, задать необходимые сопряжения и взаимосвязи для корректной работы установки; исследовать механическую часть в среде SimMechanics (Matlab) с использованием возможностей программ трехмерного моделирования [2]; составить математические модели системы и асинхронного двигателя в среде Matlab [3]; провести расчет характеристик приводной части, обеспечивающих заданные требования; провести анализ полученной системы.

Физическое моделирование в среде SimMechanics значительно облегчает усилия моделирования сложных механических систем, поскольку позволяет моделировать механические системы органов и суставов, для имитации их движения, легко изменять структуру, оптимизировать параметры системы, а также анализировать результаты все в среде Simulink [8]. Такой подход не требует громоздких происходящий дифференциальных уравнений системы и представляет собой простой, и быстрый способ получить динамическую модель системы и экономит время и усилия [5].

На начальном этапе была смоделирована роботизированная ячейка, включающая в себя следующие элементы: робот «Fanuc R-2000iB/210F», конвейерная лента, контейнеры для сортировки деталей (рис. 1).

Предметом исследования является конвейерная лента (рис.2).

Данная модель конвейерной ленты была переведена в Matlab, но из-за сложности сборки, а именно большого количества элементов цепи, программа работала очень медленно. Поэтому было принято решение
заменить физическую модель цепи на виртуальную при помощи блока «Angle Drive» [4], который связывает ведомое и ведущее колеса (задает зависимость угла между двумя векторами оси тел от времени) (рис.3). При подаче задающего воздействия движение одного колеса следует одним за другим (рис. 4).


Для исследования конвейерной ленты, с учетом реакция, происходящих в реальном времени были произведен расчет асинхронного двигателя [6], который затем был использован для установления параметров в блок (Asynchronous Machine) и смоделирована модель (рис. 5), которая иллюстрирует использование блока асинхронной машины в двигательном режиме [4].

Полученная математическая модель представлена на рисунке 6.

Для компактности математическая модель конвейерной линии была объединена в блоки "Приводная часть", "Механическая часть, "Нагрузка" (рис. 7).

По результатам научно-исследовательской работы можно сделать следующие выводы:

•                      для моделирования необходимо использовать модель с минимальным количеством сопряжений;

•                      при использовании физической модели цепи система работает медленно;

•                      виртуальная модель цепи позволяет в полной мере заменить физическую;

•                      замена несколько воздействий одним двигателем позволяет в полной мере оценить динамические параметры.

Список литературы

 

1)                   Джендубаев А.З., Алиев И.И. MAТLAB, Simulink и SimPowerSystems в электроэнергетике: Учебное пособие  для  студентов,  обучающихся по направлению подготовки 140400.62 "Электроэнергетика и электротехника", профиль "Электроснабжение". – Черкесск: БИЦ СевКавГГТА, 2014. – 136 с.

2)                   Дьяконов В.П. MATLAB 6.5 SP1 + Simulink 5 и MATLAB 7 + Simulink 6 в математике и математическом моделировании. - M.: СОЛОН-Пресс, 2005.

3)                   Мусалимов В.М., Заморуев   Г.Б., Калапышина И.И., Перечесова   А.Д.,   Нуждин К.А.Моделирование мехатронных систем в среде MATLAB (Simulink / SimMechanics): учебное пособие для высших учебных заведений. – СПб: НИУ ИТМО, 2013. – 114 с.

4)                   Усольцев А.А.. Частотное управление асинхронными  двигателями: Учебное пособие. -СПб: СПбГУ ИТМО, 2006. – 94 с.

5)                   Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink. - М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2008. - 288 с.: ил.

6)                   Щербаков    В.С.,    Корытов    М.С.,    РуппельА.А.,Глушец    В.А.,    Милюшенко   С.А. Моделирование и визуализация движения механических систем в MATLAB. - СибАДИ, 2006. - 6- 24 с.

7)                   Щербаков В.С., Руппель А.А., Глушец В.А. Основы моделирования систем автоматического регулирования и электротехнических систем в среде Matlab иSimulink: учебное пособие. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2003. – 160 с.

8)                   Булгаков А.Г., Воробьев В.А. Промышленные роботы. Кинематика, динамика, контроль и управление.[Электронный ресурс]. - Режим доступа:https://e.lanbook.com(дата обращения 5.11.2016)

9)                   Лукинов А.П. Проектирование мехатронных и робототехнических систем. [Электронный ресурс]. - Режим доступа:https://e.lanbook.com(дата обращения 10.11.2016)