NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ VÀ TẢI TRỌNG TỚI ĐỘ CHÍNH XÁC LẶP CỦA ROBOT CÔNG NGHIỆP

dvtran — Mon, 29 Jul 2013 01:49:05 GMT

Tóm tắt

Độ chính xác lặp của robot thường bị ảnh hưởng bởi các biến quá trình vận hành như: tốc độ, tải trọng, nhiệt độ...Nghiên cứu này tập trung khảo sát ảnh hưởng của tốc độ và tải trọng ở điểm tác động cuối của robot tới độ chính xác lặp. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng:Tốc độ và tải trọng trong quá trình làm việc có ảnh hưởng đáng kể tới độ chính xác lặp của robot Staubli-TX40 6 bậc tự do, đặc biệt khi robot mang tải và chạy với tốc độ cao.Trong dải tốc độ từ 20% đến 60%, độ chính xác lặp ổn định và hầu như không bị ảnh hưởng của tải trong.

Từ khóa: độ chính xác lặp, robot tx40, tải trọng, tốc độ.

I. Đặt vấn đề

Hiện nay robot công nghiệp ngày càng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực: Chế tạo máy, sản xuất theo dây truyền tự động hóa...Tại trung tâm Máy gia tốc 30MeV, các robot được sử dụng để thao tác xử lý các bia đã chiếu xạ và chia liều các dược chất phóng xạ. Quá trình chia liều thuốc phóng xạ đòi hỏi robot phải có độ chính xác lặp cao. Độ chính xác lặp thấp có thể gây rủi ro đổ, vỡ, phát tán các chất phóng xạ ngoài khu vực kiểm soát. Vì vậy nghiên cứu ảnh hưởng của các biến quá trình đến độ chính xác lặp của robot là rất cần thiết.

Độ chính xác lặp được định nghĩa là khả năng của robot trở lại vị trí đạt được trước đó trong không gian làm việc của nó. Điều này khác với độ chính xác, là khả năng robot đi tới một điểm đã chỉ định trong không gian làm việc của robot. Độ chính xác lặp và độ chính xác đều chỉ thị về mặt sai số của robot trong quá trình làm việc. Hình 1 minh họa về độ chính xác và độ chính xác lặp của robot[ 1].

Hình 1. Tương quan giữa độ chính xác và độ chính xác lặp

II. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là độ chính xác lặp của robot Staubli-TX40 6 bậc tự do đang được sử dụng tại Trung tâm Máy gia tốc 30MeV để chia liều dược chất phóng xạ.

Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp thực nghiệm bao gồm việc thiết kế hệ thống đo, đo và xử lý số liệu thu được theo tiêu chuẩn ISO9238[ 2].

Phương pháp đo: Phương pháp đo sai số của khối lập phương gắn ở đầu tác động cuối của robot so với khối âm bản đặt cố định trong không gian làm việc của robot (Hình 2)[3]

Hình 2. Phương án sử dụng 6 cảm biến 3-2-1

Hệ thống đo và phần mềm thu thập dữ liệu

Để thực hiện đo độ chính xác lặp của robot, tác giả đã thiết kế một một hệ thống đo gồm: Giá âm bản bố trí các cảm biến điện từ không tiếp xúc LD701-2/5. Card ADC-12bits để chuyển tín hiệu đo được từ các cảm biến về máy tính. Phần mềm điều khiển đo và thu thập dữ liệu (Hình 3 và 4).

III. Kết quả và bàn luận

Thực hiện đo độ chính xác lặp cho robot ở các điều kiện tải trọng là 0g, 500g và 1000g với tốc độ lần lượt là 5%, 20%, 40%, 60%, 80% với số lần đo tại mỗi điểm làm việc là N=20. Hình 6 trình bày kết quả đo được về độ chính xác lặp khi thay đổi tải trọng và tốc độ của robot.

Hình 6. Ảnh hưởng của tốc độ và tải trọng tới độ chính xác lặp của robot TX40

Các số liệu thực nghiệm thu được chỉ ra rằng: Khi tăng tốc độ từ 5% đến 80% thì giá trị RP_ltăng. Điều đó có nghĩa là độ chính xác lặp của robot giảm. Nói một cách khác là có sự nghịch biến gữa tốc độ và độ chính xác lắp.

Khi robot không mang tải (Tải trọng 0g) cho dù tốc độ tăng lên đến 80% thì giá trị RP_lvần không tăng đang kể và ở giá trị thấp nhất so với trường hợp robot có mang tải (Tải trọng 500g và 1000g). Vậy có thể khẳng định rằng robot mang tải trọng càng lớn, tốc độ càng lớn thì độ chính xác lặp càng giảm. Tuy nhiên tốc độ và tải trọng ảnh hưởng tới độ chính xác lặp ở mức độ khác nhau. Cụ thể là : Tốc độ ít hảnh hưởng tới độ chính xác lặp khi robot không mang tải, khi mang tải và tốc độ trong khoảng 70-80% thì độ chính xác lặp giảm đáng kể.

Kết quả thực nghiệm cũng chỉ ra rằng: Độ chính xác lặp tốt nhất tương ứng với giá trị RP_l = 0.0117mm khi robot không mang tải và tốc độ 20% và kém nhất ứng với RP_l = 0.0205mm khi robot mang tải 500g, tốc độ 80%. Trong dải tốc độ từ 20% đến 60%, độ chính xác lặp ổn định và hầu như không bị ảnh hưởng của tải trong. Vì vậy để đảm bảo độ chính xác lặp cao nhất nên đặt robot làm việc ở tốc độ từ 20-60%.

IV. Kết luận

Tốc độ và tải trọng trong quá trình làm việc có ảnh hưởng đáng kể tới độ chính xác lặp của robot Staubli-TX40 6 bậc tự do, đặc biệt khi robot mang tải và chạy với tốc độ cao. Khi tăng tải trọng và tăng tốc độ cao khoảng 80% thì độ chính xác lặp của robot giảm. Trong dải tốc độ từ 20% đến 60%, độ chính xác lặp ổn định và hầu như không bị ảnh hưởng của tải trong.

Hệ thống đo được sử dụng trong nghiên cứu này có thể sử dụng để đo độ chính xác lặp của nhiều loại robot khác nhau. Kết quả của nghiên cứu này cho phép tối ưu vận hành robot chia liều dược chất phóng xạ tại Trung tâm Máy gia tốc 30MeV.

Tài liệu tham khảo:

[1] Brethe. F and all: "Modelling of repeatability phenomena using the stochastic ellipsoid approach, Robotica, Volum 24 Issue 4, July 2006.

[2] ISO 9283, Manipulating industrial robots—performance criteria and related test methods, International Standards Organization, 1998.

HỆ THỐNG ĐO VÀ CẢNH BÁO PHÓNG XẠ ĐA KÊNH

dvtran — Mon, 29 Jul 2013 01:47:06 GMT

Cấu trúc của hệ thống đo:

+ Xây dựng dựa trên bộ vi điều khiển ATmega128

+ Màn hình GLCD 320X240: CFGA320240CX Series.

+ Cảm biến đo phóng xạ.

+ Cảnh báo và cài đặt.

Ứng dụng:

+ Dùng cho các hệ thống đo và cảnh báo phóng xạ trên tàu hải quân, theo dõi phóng xạ tại các nhà máy, xí nghiệp...

Màn hình GLCD khổ rộng: CFAG320240CX sử dụng bộ điều khiển EPSON S1D13700

Hình 1: GLCD320X240

Hình 2: Hiển thị dạng đồ thị

Hình 3: Hiển thị dạng số

HỆ THỐNG TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNG

dvtran — Mon, 29 Jul 2013 01:39:13 GMT

*Chức năng:

- Tưới nước tự động theo giờ.

- Tưới nước bổ xung khi nhiệt độ cao hoặc độ ẩm thấp.

- Cài đặt thời gian thực, chế độ tưới bằng bàn phím

- Hiển thị giá trị lên LCD....

* Sơ đồ nguyên lý:

* Mô phỏng:

* Hoạt động:
-Trung tâm của hệ thống là vi điều khiển 16F877A
· + Đọc dữ liệu nhiệt độ và độ ẩm từ cảm biến SHT1x
· + Cài đặt thời gian, nhận dữ liệu về thời gian của đồng hồ thời gian thực DS1307
· + Hiển thị các chế độ ở trên LCD
· + Điều khiển hoạt động của máy bơm
- LCD hiển thị 4 chế độ cài đặt:
· + Chế độ 1: LCD hiển thị thông tin
o   Về thời gian: thứ, ngày/tháng/năm và giờ/phút/giây
o   Thông tin về độ ẩm, nhiệt độ
· + Chế độ 2: Cài đặt thời gian cho hệ thống. Bao gồm cài đặt ngày, tháng, năm, giờ, phút và giây.
· + Chế độ 3: Cài đặt thời gian hẹn giờ để máy bơm hoạt động và khoảng thời gian máy bơm hoạt động
· + Chế độ 4: Cài đặt dải nhiệt độ (từ nhiệt độ nhỏ nhất tới nhiệt độ lớn nhất) và dải độ ẩm (từ độ ẩm nhỏ nhất tới độ ẩm lớn nhất).
· - Bàn phím:
·   Nút 1: Chuyển giữa các chế độ
·   Nút 2: Chọn biểu tượng để thay đổi thông số
· Nút 3: Tăng giá trị thông số
· Nút 4: Giảm giá trị thông số
·   Nút 5: nút OK để xác nhận và chuyển chế độ hiển thị về chế độ mặc định chế độ 1
* Software

Cơ điện tử & robotics

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ VÀ TẢI TRỌNG TỚI ĐỘ CHÍNH XÁC LẶP CỦA ROBOT CÔNG NGHIỆP

HỆ THỐNG ĐO VÀ CẢNH BÁO PHÓNG XẠ ĐA KÊNH

HỆ THỐNG TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNG