Servomecanismo de seguimiento.
Tracking servo.
Determinadas tareas tienen la característica de ser muy "humanas", lo que implica que enseñarle a un dispositivo automático que las realice implica un alto costo.
El tema de reconocer líneas o uniones , efectuar su seguimiento y una tarea precisa con una herramienta implican mucho de actividad humana.
El seguimiento de una línea más o menos uniforme se puede realizar con un servomecanismo que identifique colores. El contraste de ambos hace que un sensor fotorresistivo o similar detecte las diferencias de colores, corrigiendo la posición del brazo robot.
Se puede utilizar el conocido controlador PID que lleva el acercamiento a la línea a un máximo. No obstante hay problemas donde esto no es posible. En el caso de un sistema de soldadura eléctrica automática , la gran iluminación en cada momento hace dificil deteminar contrastes de colores para seguir un recorrido.
Una opción es "grabar " la forma del recorrido, desde una memoria. Pero ello solo es válido en figuras exactamente regulares. Realizar un relevamiento de una figura irregular, luego grabarla digitalmente , es costoso y no habrá certeza de exactitud.
Otra opción es grabar digitalmente a partir de mover el brazo robot en el recorrido deseado. Ello implica un software y posibilidades de hardware costosas.
Una alternativa que estoy investigando, con un modelo, es la realizar un seguimiento de un modelo igual o su contorno , desde un sistema digitalizador que el humano conduce. De esta manera, el brazo robot se limita a seguir los movimientos indicados por el digitalizador.
En síntesis , se hace la reproducción de una figura o contorno, a distancia. La figura es generada por la voluntad humana.
Un digitalizador básico puede consistir de un mouse. El mismo controla dos direcciones ortogonales, generando una cantidad de pulsos proporcional al desplazamiento en cada una de ellas. A la vez es posible usar los controles de tipo binario que posee para activar o desactivar herramientas.
Copiar un contorno es sencillo. Luego el sistema digitalizador posee un elemento similar a la herramienta de soldadura se ubica al frente del mismo. En definitiva, la reproducción de los movimientos humanos por el brazo robot es el objetivo deseado.
Se debe pensar en efectuar un recorrido de prueba que muestre que efectivamente el brazo sigue la figura deseada. Es posible que haya un corrimiento con la generación de una figura paralela al contorno deseado. Esos ajustes se hacen previamente a la tarea de soldar. Una vez que el recorrido de prueba es efectivo, se puede efectuar la tarea con confianza.
Cómo se detecta el sentido del movimiento?
El sistema del tradicional mouse de computadora, usa dos sistemas similares. Por un lado posee un doble círculo perforado por cada dirección. Esos círculos están desplazados, lo que hace que los pulsos entre uno y otro tengan un desplazamiento en el tiempo. Según el sentido del movimiento , se actúa sobre un circuito de memoria tipo D, el que toma el clock de un disco y del otro el dato. En consecuencia se logra que según sea el sentido, el flip flop es activado o no. De esa manera se cuenta con un valor lógico que muestra en que sentido se desplaza el sistema.
En otro caso se usa un solo disco con dos rayos de onda, y receptores de pulsos desplazados entre sí. De esa manera se utiliza un artilugio similar para determinar el sentido.
El control del brazo robot
En general es un control en dos dimensiones. Cada una posee un motor paso a paso con un controlador independiente.
El controlador pemite: variar la frecuencia de pulsos, cambiar el sentido de giro, cambiar la resolución de pasos, lo que sería avanzar más o menos por cada paso de control del generador de frecuencia.
En este caso el generador de frecuencias es el tren de pulsos provenientes del mouse. La orden de activar un sentido la determina el sistema correspondiente del mouse. Cada una de las direcciones corresponden a un motor paso a paso.
La otra dimensión, en altura en este caso, se puede controlar con ajustes previos de aproximación. Incluir esa dimensión en el control simultáneo implica un problema , por lo cual es preferible hacer aproximación previa, incluso determinando el giro de la herramienta a una posición fija.
Si el problema se dese plantear en el espacio directamente se debería incluir una " base móvil" que siga el movimiento de la mano del operador. De esta manera la naturaleza del sistema no cambia. El mouse realiza su trabajo en el plano mientras la mesa móvil ajusta la coordenada de elevación.
Mi objetivo es generar un sistema sin control del eje de altura. Lo otro se verá luego.
Ajuste de movimientos
Se debe ajustar la relación entre n pasos de mouse con los equivalentes pasos del motor paso a paso. Para ello se debe regular la resolución del controlador de motor hasta que los desplazamientos en una línea de calibración sean iguales.
Una grabación de formas
Es posible pensar en grabar los desplazamientos a partir del mouse, con un sistema que detecte ambas direcciones y cuente los pulsos. El mismo sistema debe dirigirse a una rom o similar memoria, para alojar la coordenada. Al realizar este proceso en todo el contorno sería posible obtener la imagen digital de la misma. Un sistema de lectura secuencial de la memoria puede reproducir la figura. En ese caso el brazo robot recibe señales de la memoria en vez del mouse.
Se observa que nuevamente es posible escapar al sistema digital de interface y microprocesador con un esquema semejante.
Ventajas de un sistema semejante
El proceso de soldadura eléctrica manual es nocivo. Se generan vapores que afectan los pulmones. A la vez hay intensos campos magnéticos que afectan el organismo. De allí la recomendación de soldar con protección. Los ojos también son afectados por la intensidad de la luz generada.
De allí que soldar a distancia elimina todos estos problemas.
También está la posibilidad de obtener un sistema basado en electrónica básica, analógica y con generación de pulsos por sensores económicos. Se evita así el costoso paso por : tarjetas de adquisición , microprocesador, software, etc.
Se puede decir que es un diseño antisistema. Si se obtienen los resultados a un costo menor, con beneficio social, se puede afirmar que es un logro.
Referencias
Tracking servo.
Certain tasks have the characteristic of being very "human", which means to teach an automatic device that involves performing a high cost.
The issue of recognizing lines or connections, to monitor and accurately a task with a tool involve a lot of human activity.
Monitoring a more or less uniform line can be performed to identify colors servomechanism. The contrast of both causes a photoresist or similar sensor to detect color differences, correcting the position of the robot arm.
You can use the known PID controller that takes the approach to the line at an optimum value. However there are problems when this is not possible. In the case of an automatic electric welding, the high illumination at all times makes it difficult to determine color contrasts to follow a path.
One option is to "record" the way of travel, from a memory. But this is only true in exactly regular figures. Conduct a survey of an irregular shape, then record digitally, is expensive and there is no certainty of accuracy.
Another option is to digitally record from moving the robot arm in the desired path. This implies a potential software and expensive hardware.
I'm investigating alternative, with a model, is the tracking of an equal contour model or from a digitizer human driving system. Thus, the robot arm is restricted to follow the movements indicated by the digitizer.
In short, the reproduction of a figure or outline is done, which is generated at a distance. The figure is generated by the human will.
A basic digitizer can consist of a mouse. It controls two orthogonal directions, generating a number of pulses proportional to the displacement in each. While you can use the binary type controls has tools to enable or disable.
Copy an outline is simple. Then the digitizer has a system similar to the welding tool element is located in front of it. Ultimately, the reproduction of human movements by the robot arm is the desired goal.
One should think of making a test drive to show that indeed the arm follows the desired figure. There may be a shift to the generation of a parallel figure to the desired contour. These adjustments are made to the task previously welded. Once the test run is effective, it can perform the task with confidence.
How the sense of movement is detected?
The system of traditional computer mouse uses two similar systems. On one side has a double circle pierced by each address. These circles are displaced, causing the pulses from each other with a shift in time. According to the direction of movement, it acts on a type D circuit memory, taking a clock drive and the other the data. Consequently it is achieved depending on the direction, the flip flop is activated or not. That way it has a logical value that shows which direction the system moves.
Otherwise a single disk is used with two wave rays, and receivers mutually offset pulses. Thus a similar contraption is used to determine the meaning.
The robot arm control
Overall it is a control in two dimensions. Each has a stepper controller led by an independent motor.
The engine controller flexible shell: varying the pulse frequency, change the direction of rotation, change the resolution steps, which would move more or less every control step frequency generator.
In this case the generator frequency is the pulse train from the mouse. The order to activate a sense is determined by the corresponding system of the mouse. Each of the addresses correspond to a stepper motor.
The other dimension in height in this case can be controlled approach presets. Including this dimension involves the simultaneous control problem, which is preferable to previous approach, including determining the rotation of the tool to a fixed position.
If the problem is dese raise directly in space should include a "mobile base" that follow the movement of the operator's hand. Thus the nature of the system does not change. The mouse does its work in the background while the movable table adjusts the elevation coordinate.
My goal is to create a system out of control shaft height. The other will look then.
Adjusting movements
You should set the relationship between mouse n steps with equivalent steps of stepper motor. To do this, adjust the resolution of the motor controller until the displacements in a calibration line are equal.
A recording forms
You might think about recording the movements from mouse, a system that detects both directions and count the pulses. The same system must use a rom or similar memory to accommodate the coordinate. By performing this process all around would be possible to obtain a digital image of it. A sequential read system memory can play figure. Then the robot arm receives signals from the memory instead of the mouse.
It is observed that it is again possible escape digital and microprocessor interface system with such a scheme.
Advantages of such a system
The electric manual welding process is harmful. Vapors that affect the lungs are generated. While there are strong magnetic fields affect the body. Hence the recommendation of welding protection. The eyes are also affected by the intensity of the light generated.
Hence remote welding eliminates all these problems.
There is also the possibility of a core based on analog and pulse generation electronics system for inexpensive sensors. This avoids the costly step by acquisition cards, chip, software, etc.
You can say it's a design against the system. If the results at a lower cost is obtained, social benefit, we can say that is an achievement.
References
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