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探究自动化钻孔系统柔性控制

发布日期： 2013-12-14 发布：  

  2012年12期目录       本期共收录文章20篇

　　【摘 要】本文以自动化钻孔系统为研究对象，着眼于柔性控制系统实际运行情况，从通信接口开发作业以及柔性控制系统软件开发作业这两个方面入手，针对自动化钻孔系统柔性控制过程中所涉及到的相关问题做出了简要分析与说明，旨在于为今后相关研究与实践工作的开展提供一定的参考与帮助。
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　　【关键词】自动化钻孔；系统；柔性控制；通信接口；软件；开发；应用；分析
　　传统意义上的基于手工方式制孔作业作为显著的缺点在于：钻孔过程当中极易出现缺陷问题、钻孔孔位精度指标无法得到可靠性保障、钻孔制孔的作业步骤比较繁琐与复杂、钻孔过程当中无法避免出现二次装配的问题、钻孔作业过程当中的人为性因素诸多，并且无法得到彻底意义上的剔除。基于以上问题的分析，需在钻孔过程当中采取自动化方式对其进行柔性控制，对于提高自动化钻孔系统钻孔质量以及控制效率而言无疑有着重要作用与意义。本文试从通信接口的开发以及柔性控制软件开发这两个方面入手，针对以上问题做详细分析与说明。
　　1 自动化钻孔系统柔性控制通信接口开发作业分析
　　在当前技术条件支持下，在整个自动化钻孔柔性系统当中，控制系统通信接口开发的过程中，需要重点关注两个方面的问题：（1）上位机与KUKA机器人通信开发；（2）上位机与Twin CAT PLC通信开发。按照此种设计方式，所构建的整个自动化钻孔系统柔性控制结构基本内容如下图所示（见图1）。
　　首先，从上位机与KUKA机器人通信接口的开发作业角度上来说，首先需要明确的一点是：建立在上位机与KUKA机器人基础之上通信作业最关键的目的在于确保：在在自动化钻孔系统柔性控制的过程当中，对于机器人位置控制动作完成的有效性。能够确保机器人在及时且准确的时间范围内以准确且快速的动作方式达到柔性控制系统预设位置。在当前技术条件支持下，有关上位机与KUKA机器人之间的通信方式需要优先选取串口通信方式。从实践应用的角度上来说，串口通信支持机器人在KPL编程指令的作用之下确保与上位机软件通信的有效性，实践应用结果显示，串口通信方式的应用效果显著，并且可靠性高。
　　其次，从上位机与Twin CAT PLC通信接口的开发作业角度上来说，为确保连接有效与可靠性，需要在上位机与Twin CAT PLC之间构建一整套完整的自动化设备规范。借助于此种方式能够完成PLC装置正常运行状态下所需要具备的数据采集作业以及状态监控作业。更为关键的一点在于：自动化设备规范能够为整个柔性控制系统中的各个设备通讯提供必要的路由支持。与此同时，各相应的自动化设备规范之前同样能够在Twin CAT PLC的支持下完成数据信息的交换处理，通过对软件模块信息的交换，确保通讯接口运行状态的稳定性与可控性。
　　2 自动化钻孔系统柔性控制软件开发作业分析
　　首先，从自动化钻孔系统柔性控制系统基本结构的角度上来说，整个自动化钻孔系统柔性控制系统的最关键组成部分在于IPC装置，同时也包括建立在IPC装置基础之上的单元控制软件。从实践应用的角度上来说，单元控制系统能够肩负在自动化钻孔系统柔性控制系统运行过程当中对于整体性动作的可靠性调度与控制任务，直接关系着整个自动化钻孔系统柔性控制质量的发挥。在当前技术条件支持下，该软件控制系统的基本结构示意图如下图所示（见图2）。
　　其次，从图2中所反映各个模块在整个自动化钻孔控制系统中所对应的应用功能角度上来说，主要涉及到以下几个方面：（1）自动化钻孔控制系统主界面模块：在自动化钻孔控制系统柔性控制的角度上来说，其可以完成对各个程序工作模块下运行动作的合理控制，并为柔性控制终端用户操作动作的执行提供必要的登录功能支持。在实际操作过程当中，能够有效完成对软件系统运行状态下程序代码的导入动作、选择动作、编辑动作以及发送动作等；（2）自动化钻孔控制系统输入输出模块：相对于整个自动化钻孔控制系统柔性控制功能的正常应用，其能够针对激光位移传感器的正常运行状态进行合理查询，同时也能够可靠的反应包括KUKA机器人在内各关键元件设备的综合性运行状态；（3）自动化钻孔控制系统数据采集模块：该模块在正常运行状态下能够针对柔性控制系统所涉及激光位移传感器设备以及伺服电机装置的正常运行状态进行可靠性数据采集作业，与此同时，还可以将所采集数据信息传输至运动规划模块当中；（4）自动化钻孔控制系统运动规划模块：经由数据采集模块所传输的数据能够借助于运动规划模块进行有效获取，并且通过创建实时数据序列的方式将其与相应的元件设备相对应。在此基础之上还可以实现对KUKA机器人以及末端执行器装置相互之前的运动规划动作支持；（5）自动化钻孔控制系统状态检测模块：该模块需要针对整个自动化钻孔系统柔性控制系统相关设备元件运行状态下所对应的关键数据信息进行详细监测，并按照初始状态以及运行状态进行区分性监测作业。
　　最后，从整个自动化钻孔系统柔性控制系统的应用效果角度上来说，在充分结合软件开发技术、通信技术以及自动化技术这三个方面的专业支持基础之上，能够构建一整套完整的，且基于KUKA机器人的自动化钻孔控制系统。基于以上通信接口以及软件开发技术所对应的自动化钻孔工作效率表现为平均每min单位完成3个～4个钻孔。与此同时，通过上位机与下位机系统的有效融合，通过工控机主站系统以及机器人从站系统的相互融合，能够确保整个自动化专控控制系统具备极为显著的柔性特性，并且也兼具末端执行器较大的拓展潜力。
　　3 结束语
　　通过本文以上分析需要认识到一点：在钻孔作业的应用过程当中，自动化钻孔柔性控制所表现出的应用优势极为显著，其在提高钻孔动作质量与动作可靠性的过程中发挥着极为显著的意义，应当予以重点关注。总而言之，本文针对有关自动化钻孔系统柔性控制开发及应用过程中所涉及到的相关问题做出了简要分析与说明，旨在于为今后相关研究与实践工作的开展提供一定的参考与帮助。
　　参考文献：
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　　[3]徐劲松，申立中，王贵勇等.高压共轨柴油机轨压复合控制策略的研究[J].内燃机工程，2012，33（2）：54-59

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