Ультразвук и измерения дальности

Ультразвук (УЗ) – упругие колебания и волны, частота которых превышает 15 – 20 кГц. Нижняя граница области УЗ-вых частот, отделяющая ее от области слышимого звука, определяется субъективными свойствами человеческого слуха и является условной, так как верхняя граница слухового восприятия – у каждого человека своя. Верхняя граница УЗ-вых частот обусловлена физической природой упругих волн, которые могут распространяться лишь в материальной среде, т.е. при условии, что длина волны значительно больше длины свободного пробега молекул в газе или межатомных расстояний в жидкостях и твердых телах. В газах при нормальном давлении верхняя граница частот УЗ составляет (109 Гц, в жидкостях и твердых телах граничная частота достигает 1012 – 1013 Гц. В зависимости от длины волны и частоты УЗ обладает различными специфическими особенностями излучения, приема, распространения и применения, поэтому область УЗ-вых частот подразделяют на три области: низкие УЗ-вые частоты (104 – 105 Гц); средние (105 – 107 Гц); высокие (107 – 109 Гц). Упругие волны с частотами 109 – 1013 Гц принято называть гиперзвуком.

На этапе разработки подобная подсистема отсутствовала, и управление ПР осуществлялось в ручном режиме с пульта ручного управления либо с помощью управляющей программы, осуществляющей управление манипулятором ПР по заранее заданной траектории. Отсутствие средств обратной связи с объектами манипулирования не даёт возможности контролировать прохождение технологического процесса (ТП) и соответственно реагировать на изменения, вносимые внешними воздействиями. Отсутствие обратной связи с выполняемыми операциями указывает на малую гибкость системы в целом, что значительно сокращает возможности применения ПР в реальных условиях автоматизированного производства. Непосредственная эксплуатация такой системы сталкивается со следующими проблемами:

-         необходимость создания жёсткой конвейерной структуры производственных участков;

-         решение задач временного согласования работы конвейера и ПР;

-         необходимость изменения управляющей программы при переходе на выпуск нового вида изделий, где сказывается сложность ввода траектории отработки технологической операции ПР.

Основным недостатком является жёсткое требование к точности задания эталонной траектории, нарушение которой в процессе работы ведёт к нарушению исполнения всего ТП, при этом такую ситуацию сложно автоматически скорректировать.

1.2 Задачи, решаемые подсистемой

         Задачи, решаемые подсистемой, заключаются в обеспечении ПР информацией об объектах, подлежащих обработке, – обеспечение обратной связи ПР с внешней производственной средой. Из всех задач, которые должны решаться подобными системами следует выделить следующие:

-       идентификация изменений в рабочем пространстве ПР;

-       автоматическое определение признаков для эталонных объектов;

-       выделение требуемого объекта из множества объектов (распознавание), находящихся в рабочем пространстве ПР, по команде от системы управления (СУ);

-       расчёт (идентификация) и передача в СУ ПР пространственных характеристик объекта, для его последующей технологической обработки;

-       обеспечение постоянной обратной связи ПР с внешней производственной средой;

-       модификация базы данных эталонных объектов.

1.3  Характеристика объектов обработки

  Система предназначена ориентации робота в пространстве при движении в естественной среде. Эта возможность обеспечивается при использовании достаточно большого количества независимых каналов измерения. Таким образом, речь идет о необходимости разработки многоканального ультразвукового дальномера, включенного в бортовую управляющую сеть робота. 

Функциональные требования к подсистеме

Подсистема должна обеспечивать следующие функциональные возможности:

-       автоматизированная система учёта объектов роботизации:

                   1)  добавление новых объектов в базу данных (БД);

                   2)  изменение характеристик объектов базы данных;

    3)  удаление объектов из базы данных.

-       пакетный режим работы СУ ПР;

-       модульность подсистемы

При добавлении базы данных выбор общих характеристик (наименование, код, и т.п.) объекта возлагается на оператора. Параметры захвата объекта вводятся непосредственно из СУ ПР, и в данной подсистеме не используются, а только записываются как дополнительные параметры объекта. Изменение характеристик существующих в базе данных объектов производится только при помощи самой подсистемы, оператор не имеет право менять эти параметры вручную.

         Подсистема обеспечивает обновления методов обработки зрительной информации за счёт объектно-ориентированной структуры программного комплекса – перекомпоновка без изменения базовых объектов программного комплекса.