Разработка функциональной схемы, алгоритма процесса идентификацииплоских деталей произвольной формы акустической локационной системы
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Анализ технического задания
2. ПОСТРОЕНИЕИНФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ОБЪЕКТА ПРОИЗВОДСТВА
3. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНЫХТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
4. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМАИДЕНТИФИКАЦИИ
5. РАЗРАБОТКАПРИКЛАДНОЙ ПРОГРАММЫ
5.1 Назначение и логическая структура
5.2 Вызов и загрузка
5.3 Руководство пользователя
Выводы
Переченьссылок
ВВЕДЕНИЕ
Адаптивные промышленныероботы представляют собой новую ступень развития робототехники, для которойхарактерно создание гибкопрограммируемых устройств, оснащенных средствамиочувствления для получения информации об окружающей среде, предметепроизводства и состоянии механизмов робота. Адаптивные роботы предназначены дляработы в условиях с заранее неизвестными изменениями окружающей среды.
Адаптивный робот являетсяпроизводственной машиной с большими возможностями. К числу основных функций,выполняемых адаптивными роботами, относятся функции, выполняемые человеком впроцессе его трудовой деятельности, а именно: восприятие внешней среды спомощью технических средств очувствления, принятие решений (микропроцессорнаяобработка информации), активное воздействие на внешнюю среду с помощьюманипулятора.
Развитие адаптивныхпромышленных роботов обусловило создание многочисленных датчиков силомоментногои тактильного очувствления, систем технического зрения и локационныхдальномеров.
Система очувствленияпромышленного робота методами локации, являющаяся одной из сенсорных системвосприятия информации о свойствах и состоянии объектов манипулирования ивнешней среды, позволяет обеспечить целенаправленные движения робота.
Посредством датчиковлокации обеспечивается измерение таких параметров, как расстояние до объектов,скорость движения, их размеры, обнаружение препятствий, а также исследованиемеханических, электрофизических, акустических и других параметров объектов.
Измерительная информациялокационных систем получается и преобразуется на основе ряда физических методовпреобразования: акустических, магнитных, оптических, радиационных,радиоволновых, тепловых, электрических, электромагнитных и др. На базе этихметодов для локационных систем проводят разработку и усовершенствование многихтипов преобразователей.
Рассматриваемые датчикипо своему назначению могут быть разделены на информационные локационные датчикидля формирования управления роботом и локационные датчики безопасности,используемые для защиты исполнительного органа от столкновения с постороннимипредметами. Информационные локационные датчики могут также быть использованыдля определения положения объекта в пространстве относительно выбранной системыкоординат.
1. Анализ технического задания
Предметом данногокурсового проекта является разработка функциональной схемы, алгоритма процессаидентификации плоских деталей произвольной формы акустической локационнойсистемы.
Акустические локационныесистемы (АЛС)классифицируют по пяти основным признакам:
1) по назначению — дальномеры,охранные устройства и системы безопасности, дефектоскопы и томографы;
2) по типу первичного преобразователя— пьезоэлектрические, магнитострикционные и электростатические;
3) по характеручастотного спектра сигнала — широкополосные и резонансные;
4) по типу модулирующеговоздействия — непрерывные и импульсные;
5) по избирательности —интерференционные и с широкой диаграммой направленности.
АЛС имеют чрезвычайноширокую область практического применения. Условно выделяют три основныхнаправления применения АЛС: получение информации об объекте, прием и передачасигналов и активное воздействие на вещество. В рамках первого направленияразрабатывают различные дефектоскопы, уровне- и толщиномеры, системымедицинской диагностики и звуковидения, гидролокационные приборы (эхолоты игидролокаторы), работающие в диапазоне 10 …1011 Гц. Второенаправление в основном связано с созданием средств связи, а такжеультразвуковых процессоров. Устройства этой группы функционируют на частотах 105…1010Гц. Наконец, в акустических системах, активно воздействующих на вещество(например, хирургические инструменты, устройства механической обработкиматериалов и сварки), применяются колебания с высокой интенсивностью 1…10Вт/м с частотой 10 …10 Гц.
Ультразвуком называются упругиеколебания и волны, частота которых превышает 15 кГц. Таким образом, АЛС восновном работают в ультразвуковом диапазоне.
До недавнего временисчиталось, что ультразвук редко встречается в природе, однако исследованияпоследних лет показали, что наш мир — это мир звуков высокой частоты. Егоисточниками являются как живые существа, так и природные источники: леса, горы,молнии, ветер. Интенсивность излучателей ультразвука варьируется в широкихпределах.
В робототехнике имехатронике под АЛС понимают совокупность акустических датчиков и средствпервичной обработки информации, предназначенных для определения геометрическихи физических характеристик объектов в зоне контроля, а также их ориентацииотносительно выбранной системы координат. В робототехнике локационные системыочувствления обычно реализуют в соответствии с концепцией «очувствленная рука»,при этом АЛС включают в контур управления роботом, а акустические датчикимонтируют на каждом звене кинематической цепи.
Для описания основныхпринципов построения АЛС необходимо напомнить важнейшие характеристики звука.Так, распространение звука в некоторой среде описывается волновыми уравнениями
/>
где u — амплитуда волны,или смещение частиц среды; r, с —соответственно дальность распространения искорость волны; p, />— давление иплотность среды.
Частотное уравнение длязвука имеет тот же вид, что и для других волновых процессов. Оно определяетдлину волны /> гармонического колебания(тона), распространяющегося со скоростью с:
/>
Нижняя граничная частота /> ультразвука,отделяющая ее от области слышимого звука, определяется субъективными свойствамичеловеческого слуха и является условной (обычно принимают />н = 20 кГц). Верхняяграничная частота />вультразвука обусловлена физической природой упругих волн, которые могутраспространяться лишь при условии />>>/>, где /> — длина свободного пробегамолекул в газах или межатомное расстояние в жидкостях и твердых телах.Следовательно, />в=1//>. Для газов при нормальномдавлении />в =109Гц, а для жидкостей и твердых тел достигает 1012… /> Гц.
В зависимости от длиныволны ультразвук обладает специфическими особенностями передачи ираспространения, поэтому область ультразвуковых частот удобно разделить на тридиапазона, Гц: 1,5-/>…/> — низкие, />…/> — средние и /> … /> — высокие частоты. Частотыот />до /> Гц называютгиперзвуковыми.
Для АЛС по сравнению сЭЛС характерна значительно меньшая (на несколько порядков) скорость распространениясигналов. Для газов она составляет 0,2… 1,5 км/с, для жидкостей — 0,5…2км/с, для твердых сред — 2…8 км/с. Такие малые скорости, а следовательно,малые длины волн намного повышают разрешающую способность ультразвуковыхметодов по отношению к электромагнитным при равных частотах.
Длина звуковой волнызависит от частоты и среды распространения. Так, для воздуха в самойнизкочастотной области значения А. не превышают нескольких сантиметров. Вслучае высоких частот значения А. в воздухе составляют 0,34…34 мкм, в воде1,5… 150 мкм и в стали 5…500 мкм.
Для оценки звуковой волныиспользуют следующие параметры: упругое смещение и и колебательную скорость /> частиц среды, акустическоедавление р. Колебательную скорость следует отличать от скорости распространенияволны с (скорости звука). Так, для плоской звуковой волны />, а следовательно, />«с. В свою очередь,характеристикой акустического давления в среде является интенсивность, или силазвука, определяемая через энергию звуковой волны.
Интенсивностью J называетсявеличина, которая равна средней по времени энергии, переносимой звуковой волнойчерез перпендикулярную направлению ее распространения единичную площадку вединицу времени. Для плоской синусоидальной бегущей волны
/>
Параметр /> получил названиехарактеристического импеданса среды. Зависимость интенсивности от акустическогоимпеданса приводит к тому, что в более плотных средах меньшие звуковые давлениявызывают большую интенсивность звука. В частности, при излучении в воду можно получитьту же интенсивность при давлении в 60 раз меньшем, чем при излучении в воздух.
Громкость /> слышимых звуков одинаковойинтенсивности зависит от их частот. За единицу громкости принят сон — громкостьтона (чистого звука) частотой 1 кГц при интенсивности 40 дБ. Громкость звука вдецибелах вычисляют по формуле
/>= 20lg(p//>),
где />= 2*10 5Па —минимальное давление, которое способно воспринять человеческое ухо, т. е. порогчувствительности.
К основным законамраспространения звука относят: законы отражения и преломления звука на границахсред, законы дифракции и рассеяния звука при наличии препятствий инеоднородностей на границах и закон волно-водного распространения вограниченных участках среды.
2. ПОСТРОЕНИЕИНФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ОБЪЕКТА ПРОИЗВОДСТВА
В данном курсовом проектев качестве объекта идентификации акустичексой локационной системы выступаетплоская деталь призвольной формы. Согласно техническому заданию рассматриваетсяплоская деталь круглой формы диаметром 125мм. Толщина рассматриваемой деталисоставляет 0.05мм. Деталь имеет отверстие произвольной формы, расположенное вцентре детали. Диаметр отверстия составляет 27±0,05мм.
Наглядное изображениерассматриваемой детали представлено на рисунке 2.1
/>
Рисунок 2.1 Схематическоеизображение исследуемой детали.
Чертеж детали в двухпроекциях представлен в Приложении В.
3. АНАЛИЗВОЗМОЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
Датчики АЛС подразделяютпо двум основным признакам:
6. по назначению —излучатели и приемники;
7. по принципудействия — генераторные и параметрические преобразователи.
Рассмотрим сначалаизлучатели акустической энергии. В излучателях генераторного типа колебаниявозбуждаются вследствие наличия препятствия на пути постоянного потока — струигаза или. В параметрических излучателях заданные колебания электрическогонапряжения или тока преобразуются в механические колебания твердого тела,которое и излучает в окружающую среду акустические волны.
Жидкостные механическиеизлучатели часто основываются на возбуждении колебаний твердой излучающейсистемы при натекании на нее струи Такие излучатели используют в звуковом инизкочастотном ультразвуковом диапазонах. Их недостатком является невозможностьполучения монохроматического излучения, а также излучения звуковых сигналовстрого заданной формы (спектр их сложен и определяется конструкцией и режимомработы). КПД генераторных преобразователей составляет 5. ..50 %.
Параметрическиеизлучатели подразделяют на две группы: обратимые преобразователи игромкоговорители. Эффективность излучателя зависит от соотношения между егоразмерами и длиной волны. При расчетах реальных АЛС чаще всего пользуютсямоделями излучателей нулевого, первого, второго, …, n-го порядка. Излучательнулевого порядка — монополь — представляет собой пульсирующую сферу с конечнымрадиусом r, которая создает в окружающей среде сферические волны. При заданнойчастоте мощность излучения определяется объемной скоростью излучателянезависимо от его размеров.
Еще одним простейшимизлучателем является акустический диполь (излучатель первого порядка). Онпредставляет собой сферу, осциллирующую около положения равновесия, а егоизлучение не имеет сферической симметрии и характеризуется направленностью.Диаграмма направленности диполя — тело вращения в виде восьмерки. Промышленныеультразвуковые излучатели, широко применяемые в системах гидроакустическойсвязи, подводных роботах и других подводных системах, представляют собойнаборную конструкцию (пакет) из диполей.
/>
Рис. 3.1. Схемыгидроакустических излучателей с продольным (а) и поперечным (б) пьезоэффектом(стрелками показаны направления колебаний)
На рис. 3.1 представленыдва гидроакустических излучателя. Оба представляют собой короткие полыецилиндры (кольца). Электроды первого установлены снаружи и изнутри цилиндра,второго — собраны из отдельных секций. Некоторые параметры излучателейпредставлены в табл. 3.1.
Таблица 3.1.Параметрыпьезокерамических излучателейМодель Назначение f, Гц С, нФ
Uип, В Размеры, мм m, кг d l b h
SCS-17
(США)
SCS-77
(США)
OMS-2000
(Швеция)
ИГ-500
(Россия)
Громкого-
воритель
Динамик
Генератор
шума
Гидроакустический излучатель
700..8000
150..20000
250..5000
15..150
20
380
Н.д.
Н.д.
5..30
5..30
12..18
27
–
–
45
550
9,7
10
62
110
22
77
–
–
22
77
–
–
0,002
0,04
0,055
70
Приемники звука взависимости от частотного диапазона разделяют на две группы: параметрическиеультразвуковые приемники и микрофоны. И те и другие, как правило, устроены попринципу обратимых электроакустических преобразователей. Для них характерналинейная функция преобразования, что позволяет точно воспроизводить формувозбуждающего сигнала как в режиме приема, так и излучения. Как правило,электроакустические преобразователи обладают сравнительно узкой частотнойхарактеристикой, что позволяет применять их в мобильных системах связи. Дляповышения эффективности в конструкциях датчиков используют явления резонанса.
Задачей электроакустическихпреобразователей является определение звукового давления р в поле излучателя поизвестным значениям напряжения и тока на его входе и, наоборот, расчетнапряжения или тока на выходе приемника по заданному полю (давлению р иколебательной скорости />). Электроакустические преобразователиЛС строят на базе ДДВ. В рабочем диапазоне частот применяют пьезоэлектрические,магнитострикционные, электростатические и электродинамические датчики.
Самым распространеннымспособом преобразования информации в электроакустических преобразователяхявляется прямой и обратный пьезоэффект. При этом в режиме излученияиспользуется обратный пьезоэффект, в режиме приема — прямой. Механическаяколебательная система обычно представляла собой составную конструкцию,включающую пьезокерамические или кристаллические диски (стержни), зажатые междудвумя металлическими блоками. В настоящее время появились пьезоэлектрическиегромкоговорители и микрофоны, работающие в звуковом диапазоне 0,100…20 кГц1.Частотные свойства пьезоэлектрических датчиков зависят от условий эксплуатации:в одних случаях их делают резонансными, других — широкополосными. Исходя изэтого, выбирают и размеры.
Самым распространеннымтипом акустического приемника является микрофон. В зависимости от принципадействия различают шесть основных типов микрофонов: порошковые угольные,электродинамические, электростатические (конденсаторные и электретные),пьезоэлектрические, электромагнитные и полупроводниковые. Отличие электретногомикрофона от конденсаторного заключается в том, что роль неподвижной обкладкиконденсатора и источника постоянного напряжения в нем играет пластина изэлектрета. Недостатком его является высокое выходное сопротивление, что требуетприменения истокового повторителя. Действие полупроводниковых микрофоновосновано на изменении сопротивления эмиттерного перехода транзистора поддействием звукового давления на связанную с ним диафрагму. Несмотря надостаточно высокую чувствительность для полупроводниковых микрофонов характерназначительная неравномерность частотной характеристики, поэтому их, какпорошковые и электромагнитные, применяют только в простых акустическихустройствах.
В современных системахзвукозаписи, как правило, используют электродинамические и конденсаторные (чащеэлектретные) микрофоны. Они представляют собой последовательную цепьпреобразователей, содержащую, как правило, четыре каскада преобразованияинформации: акустический (приемный), акустико-механический, механоэлектрическийи электрический (согласующий).
/>
Рис. 3.2. Диаграммы направленностимикрофона: 1— круговая; 2 — восьмеркообразная; 3 — кардиоида
В особую группу выделяюткомбинированные микрофоны, или микро фоны с переменной диаграммойнаправленности. В них форма диаграммы определяется напряжением поляризации наэлектродах. Электродинамические микрофоны в зависимости от конструкциимеханической колебательной системы подразделяют на катушечные и ленточные.Ленточный микрофон обладает наиболее естественной передачей звука. Конденсаторныемикрофоны бывают одно- и двухмембранные.
Важнейшим требованием,предъявляемым к микрофонам, является равномерность их АЧХ. У микрофонов снеравномерной АЧХ возникают нелинейные искажения при передаче звука, которыемогут привести к самовозбуждению акустической системы. На рис. 3.3 представленыАЧХ электродинамического и электретного микрофонов. Как видно на рисунке, АЧХэлектретного микрофона существенно равномернее, чем электродинамического.
/>
Рис. 3.3. АЧХ электродинамического микрофонаМД-78 (а) и электретного микрофона МКЭ-2 (б)
Отдельный класс составляютнаправленные микрофоны, использующие резонансные схемы и параболическиеотражатели. В табл. 3.2 представлены типовые характеристики микрофонов разныхтипов.
Таблица 3.2 Сравнительный анализ микрофоновразличных типовТип микрофона f, кГц ∆£, дБ S, мВ۰м²/Н
Порошковый
Электродинамический
Конденсаторный
Электретный
Пьезоэлектрический
Электромагнитный
Полупроводниковый
0,3…3,4
0,03…15
0,03…15
0,02…18
0,1…5
0,3…5
0,1…15
20
12
5
2
15
20
30
500
1
5
1
50
5
50
Для работ в водной средедостаточно широко применяют преобразователи из магнитострикционных материалов(никеля, железокобальтовых сплавов или феррита), сердечник которых имеет формустержня или кольца. В режиме излучения в этих устройствах используетсямагнитострикционный эффект (деформация ферромагнетика, помещенного в переменноемагнитное поле), в режиме приема — магнитоупругий эффект (переменные деформациивызывают изменение магнитной проницаемости ферромагнетика и появление ЭДС).Магнитострикционные преобразователи работают приблизительно в том же частотномдиапазоне, что и пьезоэлектрические, но обладают значительно большейакустической мощностью. Их КПД при работе в жидкости и в твердых телах вдиапазоне низких и средних частот достигает 80 %. КПД преобразователей,работающих в гиперзвуковом диапазоне частот, существенно ниже. Для нихиспользуют специальные материалы на основе магнитострикционных пленок изникеля, пермаллоя или др.
Таблица 3.3 Параметрыпромышленных ультразвуковых АЛСМодель
Дальность
действия, м f, кГц
θ,
град
ε,
% Размеры, мм
m,
кг b h l УТ-10ДР(Россия) 0,15…9,5 60 20 5 200 120 300 2,5 УТ-65(Россия) 0,001…0,3 переменная 7 1 85 40 165 0,5 М-942(Германия) 0,001…2 215 10 0,05 Н.д. Н.д. Н.д. 1,0 UC2000-F43(Германия) 0,1…2,0 Н.д. 5 0,5 45 20 210 0,3 RS/8.5(Япония) 0,1…6 140 5 0,3 Н.д. Н.д. Н.д. 0,7 Zircon-4.0(США) 0,5…12,5 75 10 0,5 62 30 110 0,1
В большинстве случаевпостроения АЛС ограничиваются моделью геометрической, или линейной, акустики.Эта модель соответствует зоне упругих деформаций среды распространения звука.Характер распространения волн зависит от соотношения между длиной волны /> звука и характерным дляусловий его распространения геометрическим параметром dхар (размеромисточника звука или препятствия на пути волны, поперечным сечением волновода ит. д.). В рамках линейной модели принимают dхар » />.
Границы применения линейнойакустической модели определяются двумя основными факторами: интенсивностьюзвуковых волн и их частотой.
Отражение и рассеяниеультразвуковых волн на неоднородностях среды позволяют, используя звуковыефокусирующие системы, формировать в оптически непрозрачных средах звуковыеизображения предметов подобно тому, как это делается с помощью световых лучей.Процесс фокусирования ультразвуковых волн посредством акустических линз,рефлекторов и с помощью излучателей вогнутой формы возможен лишь при />.Благодаря фокусировкеполучают звуковые изображения на дисперсионных средах, например в системахзвуковидения и акустической голографии; концентрируют звуковую энергию и т. д.
При построении АЛСнеобходимо учитывать, что направленность проявляется только в дальней зонеизлучения (зоне Фраунгофера) при r>lл. Диаграмма направленностиАЛС зависит от волнового размера излучателя, т. е. от отношения характерногоразмера излучателя dхар к длине /> излучаемойволны
В активных АЛС приемниквоспринимает сигнал, посланный собственным излучателем и отраженный от объекта.Чем выше направленность излучателя, тем меньше диаметр пятна озвучивания наобъекте. Так, при локации плоского объекта на расстоянии 3 м диаметр пятна озвучивания составляет 4,7 см на несущей частоте 30 кГц и 2,5 см на частоте 120 кГц. Уровень полученного приемником сигнала зависит от отражательнойспособности и формы объекта (в среднем он в 100—1000 раз меньше излучаемогосигнала). Наилучшим для локации был бы вогнутый сферический объект с радиусомкривизны, равным расстоянию от поверхности объекта до приемника.
В АЛС используютразличные виды модуляции сигналов, выбор которой зависит от назначения системыи радиуса ее действия.
Изучив все возможныеварианты технических решений, пришли к выводу, что оптимальным вариантом длярешения поставленной задачи, а именно идентификации плоского объектапроизвольной формы, является акустическая локационная система с использованиемпрямого и обратного пьезоэффекта для преобразования информации в электроакустическомпреобразователе.
4. РАЗРАБОТКААЛГОРИТМА ИДЕНТИФИКАЦИИ
Исследовав все возможныеварианты технических решений, мы пришли к выводу, что для решения поставленнойзадачи идентификации плоской детали произвольной формы оптимальной будетакустическая локационная система с использованием прямого и обратногопьезоэффекта для преобразования информации в электроакустическомпреобразователе.
Работа акустическихлокационных датчиков в общем виде заключается в следующем. Зондирующие импульсыформируются генератором и через коммутирующее устройство поступают наизлучающий преобразователь. Излученные преобразователем ультразвуковые импульсыраспространяются до объекта и, отразившись от него, поступают на приемныйпреобразователь (возможно применение одного преобразователя, работающего всовмещенном режиме). Принятый сигнал подвергается предварительной аналоговойобработке, а затем преобразуется в цифровой код. Пройдя блок цифровойобработки, полученная информация заносится в буферную память, из которой в нужныймомент времени она может быть передана через интерфейсный блок в управляющуюЭВМ или непосредственно в исполнительное устройство.
В случае рассматриваемойсистемы в качестве преобразователей выступают электроакустическиепреобразователи с использованием пьезоэлектрических датчиков.
Прямой и обратныйпьезоэффект является самым распространенным способом преобразования информациив электроакустических преобразователях. При этом в режиме излученияиспользуется обратный пьезоэффект, в режиме приема — прямой. До недавнеговремени эти преобразователи разрабатывали преимущественно для системакустической связи ультразвукового диапазона частот (30… 100 кГц).Механическая колебательная система обычно представляла собой составнуюконструкцию, включающую пьезокерамические или кристаллические диски (стержни),зажатые между двумя металлическими блоками. Направленность достигаетсяиспользованием акустической линзы и демпфера.
В настоящее времяпоявились пьезоэлектрические громкоговорители и микрофоны, работающие в звуковомдиапазоне 0,100…20 кГц1. Частотные свойства пьезоэлектрическихдатчиков зависят от условий эксплуатации: в одних случаях их делаютрезонансными, других — широкополосными.
Для определения функциипреобразования электроакустического преобразователя из пьезоэлектрическогоматериала используют выражение, связывающее напряженность электрического поля Ес относительной линейной деформацией
/>: /> ,
/> — размер коэффициента; /> — пьезоэлектрическаяпостоянная материала; l — расстояние между обкладками датчика. Посколькуэлектрическое напряжение на обкладках датчика U=El, то его функциюпреобразования можно представить так:
/>.
Здесь U и /> являются комплекснымивеличинами.
Исходя их вышесказанногоможно составить алгоритм идентификации плоской детали с отверстием акустическойлокационной системой на основе электроакустического преобразователя сиспользованием пьезоэлектрических датчиков:
1. Генерациязондирующих импульсов
2. Излучение импульсовпри помощи электроакустического преобразователя.
3. Получениеотраженных импульсов на приемный преобразователь.
4. Аналоговаяобработка сигнала.
5. Преобразованиесигнала в цифровой код.
6. Проверкаполученной информации на предмет ее соответствия информации об объектеидентификации, принадлежащему к заданному классу.
7. Принятие решенияо том, принадлежит ли распознанный объект к заданному классу деталей или же онявляется браком.
5. РАЗРАБОТКАПРИКЛАДНОЙ ПРОГРАММЫ/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>5.1 Назначение и логическая структура
Данная программареализована в интегрированной среде программирования Delphi и реализует модельсистемы идентификации плоской детали произвольной формы акустическойлокационной системой.
Главная формапредставляет собой окно, в котором отображается процесс идентификации детали,после чего программой определяется и выводится на экран количество отличийсканируемой детали с оригиналом. Одновременно с этим делается вывод о том,является ли данная деталь бракованной.
Программа состоит изодного модуля. На главной форме размещается 4 компонента TImageOrigin дляотображения деталей и процесса сканирования. Выбор различных вариантовсканирования организуется с помощью компонентов TRadioButtonOrigin. Отображенияинформации (вывода идентификации) осуществляется с помощью двух компонентовтипа TLableOrigin.5.2 Вызов и загрузка
Среда программированияDelphi версии 5.0 фирмы Borland была выбрана в качестве средства разработки программы,т. к. этот язык программирования представляет собой мощное и универсальноесредство разработки различных программ любых сложностей и назначений.
Для просмотра проектапрограммы и его редактирования необходимы Borland Delphi 5 или Borland Delphi 6.
Для запуска программынеобходимо запустить на выполнение файл DETAL.exe.
5.3 Руководство пользователя
Данная программамоделирует процесс идентификации плоской детали с отверстием акустическойлокационной системой согласно ранее рассмотренному алгоритму.
Главное окно программы,которое появляется после запуска программы DETAL.exe. состоит из следующихкомпонентов. В левой части главного окна расположены изображения деталей дляраспознавания, полученные при помощи датчиков АЛС, их можно последовательноперебирать при помощи кнопки навигации со стрелочками «вверх» и «вниз»,расположенных справа. Данные изображения будут сравниваться с эталоннымобразцом, который для наглядности изображен выше.
Основную часть главногоокна занимает блок распознавания детали при помощи АЛС. Здесь пользовательможет выбрать вид сканирования детали, а именно горизонтальный иливертикальный. Для этого необходимо отметить следующие кнопки соответственно«Горизонталь» или «Вертикаль».
Чтобы начать сканированиевыбранной детали необходимо нажать кнопу «Сканировать». При необходимостипроцесс сканирования можно приостановить, нажав кнопку «Остановка». Процесссканирования детали постепенно отображается на экране. Для большей наглядностио времени сканирования на форме имеется индикатор процесса.
После завершения процессараспознавания выводится информация о количестве отличий сканируемой детали сэталонным образцом и делается вывод о том, принадлежит ли выбранная деталь кзаданному классу или она является браком. Для выхода из программы необходимонажать кнопку «Выход». Программа очень удобна в эксплуатации и нетребует от оператора специальной подготовки для работы с ней. Текст программыпредставлен в приложении Б.
/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>ВЫВОДЫ
В ходе выполнения даннойкурсовой работы был изучен принцип построения акустических локационных систем. Рассмотреливсе возможные технические решения для реализации данных систем и выбралинаиболее подходящий вариант в соответствии с техническим заданием. Мы разработалиалгоритм процесса идентификации плоских деталей произвольной формы акустическойлокационной системы. Используя полученный алгоритм, разработали программу,которая реализует модель системы идентификации плоской детали произвольнойформы акустической локационной системой. Также мы узнали о сферах примененияподобных систем.
В процессе выполнениякурсовой работы были закреплены знания, полученные при изучении дисциплины«Основы информационных процессов в роботизированном производстве». Были изученыследующие вопросы:
– анализтехнического задания;
– анализвероятностных технических решений;
– разработкаалгоритма распознавания детали произвольной формы;
– разработкаприкладной программы и удобное программное обеспечение, которое моделируетпроцесс распознавания деталей;
– подготовкапрограммной документации.
Также нами былизакреплены знания в области программирования интегрированной средепрограммирования Delphi и получены практические навыки по применению данногоязыка программирования.
Оформляя пояснительнуюзаписку, были ознакомлены с государственными стандартами ДСТУ 3008-95.
Перечень ссылок
1. Аш Ж., Андре П.,Бофрон Ж. Датчики измерительных систем. В 2 т. Пер с фр. М.: Мир, 2002;
2. Бауман Э.Измерение сил электрическими методами: Пер. с нем. Мир, 1978. Энергоатомиздат, 2005;
3. Воротников С.А.Информационные устройства робототехнических систем. М.: Изд. МГТУ им.Н.Э.Баумана, 2005
4. Вульвет Дж.Датчики в цифровых системах: Пер. с англ. М.: Энергоиздат, 2000;
5. Гориневский Д.М.Формальский А.М., Шнейдер А.Ю. Управление манипуляционными системами на основеинформации об усилиях. М.: Изд.фирма «Физико-математическая литература», 2004;
6. Погребной В.О., РожанковскийИ.В., Юрченко Ю.П. Основы информационных процессов в роботизированном производстве;
7. Письменный Г.В.,Солнцев В.И., Воротников С.А. Системы силомоментного очувствления роботов. М.:Машиностроение, 2000
8. Системыочувствления и адаптивные промышленные роботы. Под ред.Попова Е.П., КлюеваВ.В.;
9. Фу К.,Гонсалес Р., Ли К. Робототехника. Пер. с англ.; Под ред В.Г. Градецкого. Мир, 2007.