Експериментальне дослідження кінематичних параметрів роботизованих систем руху в просторі

1.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Чорноморський національний університет імені Петра Могили
Факультет комп’ютерних наук
Кафедра автоматизації та комп’ютерно-інтегрованих технологій
МАГІСТЕРСЬКА НАУКОВА РОБОТА
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ КІНЕМАТИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ РОБОТИЗОВАНИХ
СИСТЕМ РУХУ В ПРОСТОРІ
Спеціальність «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології»
151 – МНР – 671.21617104
Студентка
Т.В. Гекова
Керівник кандидат техн. наук, доцент б.в.з
О.Є. Бєліков
Миколаїв – 2022

2.

2
Рисунок 1 – Приклади 3D друку

3.

3
Метою роботи є підвищення техніко-економічних показників автоматизованого устаткування FDM 3D принтерів за рахунок моделювання і
формування набору параметрів на основі каркасних механічних
структур пошарового паралельного руху із автоматизованим
налагодженням точності переміщень РО малогабаритного обладнання.
Об’єктом дослідження є технологічні процеси, що реалізують адитивні
технології.
Предметом дослідження є моделі, методи моделювання процесів в
елементах устаткування, що автоматизують адитивні технології.

4.

4
Для досягнення поставленої мети було поставлено такі задачі:
1. Провести аналіз тенденцій розвитку сучасних типів конструкцій устаткування,
кінематичних схем, моделей і методів синтезу нових елементів.
2. Сформувати критерії вибору раціональних компонувань малогабаритного
технологічного устаткування на рівні синтезу схем і конструкцій.
3. З використанням багаторівневого морфологічного підходу синтезувати нові
конструкції малогабаритних верстатів на основі обмеженої кількості модулів із
застосуванням концепції каркасних несучих систем, МПС і модульного принципу.
4. Встановити математичні залежності розрахунку позиціювання виконавчого органу
устаткування з МПС каркасної будови від кутових положень приводів.
5. Дослідити та розробити методику, конструкції для автоматизованого калібрування,
оцінки похибки та підвищення точності МПС.
6. Запропонувати вузли та пристрої, що здатні підвищити жорсткість модуля
паралельних переміщень.
7. Теоретично дослідити статистичними методами та експеримента-льно підтвердити
працездатність і ефективність синтезованих конструкцій верстатів, для переліку
обґрунтованих технологічних параметрів, що залежать від геометрії компонування та
інерційних навантажень.
8. Сформувати пропозиції по практичному впровадженню вузлів точного переміщення
та удосконалення малогабаритних автоматизованих верстатів у виробництво і
навчальний процес.

5.

5
Рисунок 1 – Функціональної блок-схеми 3D принтера

6.

6
Рисунок 2 – Розміщення електричних елементів на платі керування

7.

7
Рисунок 3.1 – Алгоритм роботи 3D принтера

8.

8
Рисунок 3.2 – Алгоритм роботи 3D принтера

9.

9
Рисунок 3.3 – Алгоритм роботи 3D принтера

10.

10
Рисунок 4 – Блок-схема двигуна, що представлена інструментами середовища Matlab

11.

11
Рисунок 5 – Блок конструктора сигналів

12.

12
Рисунок 6 – Блок-схема драйвера керування кроковим двигуном

13.

13
Рисунок 7 – Результат моделювання при подачі пило-образного сигналу
Рисунок 8 – Результат при подачі П
образного сигналу
Рисунок 9 – Результат якщо встановити
крутний момент на 1

14.

14
Рисунок 10 – 3D модель у закритому
корпусі
Рисунок 11 – 3D модель принтера

15.

15
Рисунок 12 – 3D модель екструдера принтера

16.

16
ВИСНОВКИ
В результаті виконання дипломної роботи:
1. На основі проведеного аналізу адитивних виробничих процесів в житті та промисловості,
виявлення особливостей технічних рішень за даними літературних джерел та патентної інформації,
а також проведення класифікації принтерів за кінематичною схемою залученості обраної
кінематики у світовий ринок констатуємо, що зберігається нагальна потреба в модернізації відомих
та проектуванні принципово нових роботизованих систем для пошарового друку, шляхом втілення
сформульованих в роботі задач.
2. На основі виявлених сутностей будови 3D – принтера та враховуючи переваги та недоліки
друкуючих головок (екструдерів) було обрано: друкуючу головку, та конфігурацію – CoreXY, а це
означає, що процеси по переміщенню кареток, та органу для нанесення пластику задля
нашарування деталі суттєво модернізовані (оптимізовані) в тому числі способом натягування ременів механічної частина принтера.

17.

17
3. На основі утвореної комплексної моделі динаміки механізму з урахуванням властивостей
приводу 3D принтера узагальненої конструкції, це дозволяє моделювати вплив динаміки приводу
та конструктивних особливостей механізму переміщення на похибку. Крім цього задля збереження
можливість визначати оцінки прискорень ротора при переході з одного режиму руху на інший, було
проведено сумісне застосування моделі крокового двигуна (виконане у програмному середовищі
Мathlab). Також було доведено, що калібрування механізмів з урахуванням величини оцінки
похибки за розробленою моделлю, покращує технологічні показники продукції адитивних
технологій, а довести це вдалося завдяки здійсненній статистичній оцінці параметрів вибірок
результатів роботи принтера.
4. Вказавши важливі для розрахунків характеристики приміщення, враховуючи специфіку робіт, які
стабільно в ньому проводяться, та проаналі-зувавши умови праці робимо висновок: кількість
наявних світильників, в лабораторії адитивних технологій та 3D друку є допустимою. Зараз
лабораторія адитивних технологій та 3D друку оснащена трьома люмінесцентними світиль-никами
типу ЛПО з чотирма лампами типу ЛБ20.