Покажчик послідовності складальних операцій. Підвищення продуктивності праці працівників складальних виробництв за допомогою лазерної указки

image
 
Кілька років тому довелося мені попрацювати деякий час в одній дуже невеликої компанії, що займалася, крім усього іншого, виготовленням різних електричних щитів управління, в збірці яких доводилося мені теж брати участь. Робота нудна сама по собі, а ще й виробництво — дрібносерійне, та ще й з модифікаціями всередині серії. За фактом виходила збірка одиничних виробів за відповідним комплекту документації.
 
Природно, запам'ятовувати послідовність складання було б важко, тому кожен крок був прописаний в інструкції по збірці, і на кожному кроці складання необхідно було звірятися з інструкцією, що забирало значний час.
До того ж, при такому способі виробництва, коли одна людина повністю збирає виріб, голова у нього зайнята більше, ніж у десяти чоловік, що виконують кожен свою операцію на конвеєрі, тому зростає ймовірність помилок при складанні через неуважність або втоми.
 
Керівництво компанії заохочувало співробітників за рацпропозиції, спрямовані не підвищення продуктивності праці, тому і я почав шукати, де її можна підвищити, і саме час складання електрощита, здалося мені, можна значно прискорити.
 
За давністю років вже й не пам'ятаю, в який момент прийшла ідея, що прискорити процес складання можна за допомогою якогось пристрою, розташованого над складальним столом, яке включало б у себе звичайну лазерну указку, укріплену на рухомому підвісі, керованому мікроконтролером, своєю червоною крапкою вказує послідовність приєднання проводів до клем різних блоків в щиті.
 
Таким чином, слідуючи за світловий точкою, збирач здійснював би всі необхідні з'єднання в щиті, не відволікаючись на перегляд документації.
 
Далі, зрозуміло, що всі проводи різні, і збирач користується різними інструментом (теж строго по інструкції). Тут все просто. Всі проводи, блоки та компоненти, з яких збирається щит, розкладаються по контейнерах, поміченим індикаторними світлодіодами. Інструменти також розкладаються по своїм, поміченим індикаторними світлодіодами, місцям.
 
У процесі складання послідовно за програмою включається світлодіод у потрібного контейнера і світлова точка лазера підводиться до місця підключення проводу в щиті. Складальник бере провід з цього контейнера, під'єднує провід в потрібне місце і переходить до наступного кроку, натиснувши на кнопку, розташовану на пристрої або на інструменті. Світлова точка перекладається до наступного місця підключення, збирач під'єднує другий кінець дроту і т.д. При необхідності зміни інструменту використовується звукова сигналізація і включається світлодіод там, де лежить потрібний інструмент. Так, в загальних словах, повинна працювати система.
 
Власне, не можу стверджувати, що пристрій дійсно прискорює складання виробів, оскільки спрощений, демонстраційний варіант свого пристрою я зібрав дещо пізніше, коли вже не працював в тій компанії і конструювати його не було великого сенсу, і перевірити пристрій в справі не представилося можливим. Але інтерес взяв своє, і от є у мене таке незрозуміле для непосвячених пристрій — покажчик послідовності складальних операцій.
 
 
Принцип роботи з покажчиком послідовності складальних операцій
Всі команди послідовності складання щита, як то траєкторія руху лазерного променя, включення індикаторів контейнерів, включення звукових сигналів, записуються на SD-карту в файл. Файл може містити до 100 складальних послідовностей, обираних кнопками на передній панелі.
 
 image
 
Після включення пристрою та ініціалізації SD-карти, добре описаної в habrahabr.ru/post/213803 , пристрій входить в режим центрування лазерного променя. При необхідності, кнопками зі стрілками промінь підводиться до зазначеного умовного центру на складальному столі і фіксується натисненням на кнопку OK. Після, кнопками стрілки вгору / вниз потрібно вибрати складальну послідовність і запустити її, натиснувши на кнопку стрілка вправо. Послідовність запускається в покроковому режимі, тобто після кожної складальної операції потрібно натискати кнопку стрілка вправо для переходу до наступного кроку.
Для включення режиму безперервного вказівки складальної послідовності треба натиснути кнопку M. Зажевріє світлодіод безперервного вказівки складальної послідовності. Для повернення в режим покрокового вказівки треба натиснути кнопку M знову.
 
Передбачений режим запису координат точок (до 256 точок) на SD-карту. Для цього потрібно включити пристрій, утримуючи кнопку OK, і відпустити кнопку. Потім кнопками зі стрілками послідовно підводити лазерний промінь у потрібне місце готового виробу, встановленого на складальному столі, і фіксувати положення променя, натискаючи на кнопку ОК. При цьому значення цифрового індикатора буде збільшуватися на одиницю і відображати номер наступної точки для запису. Натисканням на кнопку M координати зафіксованих точок записуються на SD-карту в файл, який можна потім використовувати з редактором складальної послідовності.
 
 
Конструкція
Основною складністю при виготовленні аматорських конструкцій є виготовлення корпусу і взагалі, будь-яких механічних частин. В якості стінок я використовував металевий профіль 60х27 мм. Каркас пристрою, службовець одночасно каркасом підвісу лазера, буквально спаяний і склепав з металевих деталей.
 
 image
 
Рухливість підвісу реалізується за допомогою двох двигунів постійного струму.
Перший двигун через знижувальну шестерну передачу крутить вал з різьбленням, на якому рухається прямокутна гайка, однією стороною треться про що йде уздовж вала стінку, яка не дає гайці прокручуватися.
Лазер встановлений на важелі, одним кінцем сидячим на нерухомою щодо двигуна осі, а іншим — що впирається за допомогою пружини в гайку.
Таким чином поступальний рух гайки перетвориться в кутове відхилення лазера вліво-вправо.
 
Другий двигун таким же чином відхиляє перший двигун разом з лазером в перпендикулярному напрямку щодо напрямку відхилення лазера першим двигуном, тобто вперед-назад.
(Тут уздовж вала по всій довжині розташована плоска пластина, що штовхає гайка має проріз, в яку вставлена ​​ця пластина.)
 
Моторизований підвіс лазерної указки в легкому розборі.
 image
 
Площина великих шестерень проходить через зазор між ІЧ-діодом і фототранзистором. У шестерінках пророблені отвори, що відкривають періодично світловий потік на фототранзистор, імпульси з якого надходять на входи мікроконтролера, який вважає ці імпульси і визначального таким чином поточне положення лазера.
 
Плата живлення двигунів також прикріплена до каркаса. Плата припаяна до складеної навпіл жерстяної пластині у вигляді затиску, надягнутого на вільний елемент каркаса.
  
Вся інша конструкція зібрана навколо цього каркаса моторизованого підвісу. Це передня панель з кнопками управління, індикацією і саморобним слотом для SD-карти (купити готовий виявилося нерозв'язною проблемою в той час), плата з мікроконтролером на панельці, і встановлена ​​на задній кришці з внутрішньої сторони плата управління матрицями індикаторних світлодіодів.
Пьезоізлучатель втиснутий у випадково вільний простір, і практично не бовтається.
 
 image
 
Знизу каркаса прикріплений фотоприймач зовнішньої кнопки переходу до наступного кроку складальних операцій.
На задню стінку виведений роз'єм живлення, вимикач живлення і роз'єм для підключення матриць індикаторних світлодіодів.
 
 
 
 
 
Схемотехніка
 image
 
Пристроєм управляє мікроконтролер PIC18F452.
 
Робота з SD-картою здійснюється по протоколу SPI.
 
Тональність звукового сигналу задається модулем PWM.
 
Індикація динамічна, за типовою схемою, поєднана з клавіатурою. Використовується світлодіодний семисегментний двухразрядний індикатор з маркуванням BD-A51289.
 
Драйвери двигунів — пари транзисторів КТ315/КТ361, включені еміттерними повторювачами. Струм споживання двигунів вийшов ~ 50мА.
Двигуни RF-300C, по специфікації розраховані на 5,9 В, але цілком нормально працюють і при зниженому до 3,6 В напрузі.
 
Вже згадані фототранзистори датчиків кута відхилення лазера взяті з відеомагнітофона ВМ-12, ІЧ-діоди якісь, темно-синього кольору. Відмінно підійшли замість мініатюрних лампочок розжарювання, використаних у відеомагнітофоні.
 
Матриці світлодіодних індикаторів 8х8 = 64 для контейнерів з деталями щита і 4х4 = 16 для використовуваних при зборці інструментів вимагають 24 лінії живлення, тому використовується схема розширення 8-бітного порту мікроконтролера на трьох регістрах 74HC374.
 
Виносна кнопка переходу до наступного кроку складальної операції передбачається, що повинна встановлюватися на кожному використовуваному інструменті. Передача натискання кнопки пристрою відбувається по ІЧ-каналу.
В якості фотоприймача використовується модуль TSOP-1736, призначений для застосування в телевізорах і працює на частоті 36 кГц. На цю ж частоту і налаштовується мультивибратор блоку виносної кнопки. TSOP-1736 має вихід з відкритим колектором, тому безпосередньо під'єднується паралельно кнопці наступного кроку на самому пристрої.
 
Живлення від зовнішнього джерела +5 В, підключеного через роз'єм на задній стінці пристрою.
 
 
Система команд
Всі команди двобайтні. Старші 4 біта першого байта це код команди. Решта 12 біт — аргумент.
Всього використовується 7 команд.
 image
 
 
Редактор послідовності складальних операцій
Редактор найпростіший, написаний на швидку руку.
В панель праворуч завантажуються координати точок, зафіксовані раніше в щиті.
Команда на переміщення світловий точки в певну позицію вибирається з цієї панелі, інші команди задаються з лівої панелі. При цьому команди складальної послідовності простим текстом виводяться в середню панель, де одна рядок відповідає одній команді. Рядок складається з мнемокода команди і поясняющего коментаря. Редактор перетворює мнемокод в код для запису на SD-карту, що додається в файл набору складальних послідовностей, який і читає мікроконтролер пристрою в процесі роботи.
 
 image
 
У прикладі на скріншоті закодовані дії: взяти деталь № 1 і закріпити її інструментом № 1 у двох точках, потім змінити інструмент № 1 на № 2, взяти деталь № 2 і закріпити її в трьох точках. Режимні затримки дозволяють нормувати час операцій. Нережімная затримка використовується при зміні інструменту для короткочасного позначення місця, куди покласти тільки що використовувався інструмент. При цьому не потрібно натискати кнопку переходу до наступного кроку.
 
 
Воно ще й працює
Відео роботи за наведеною вище програмі.
  
 
 
 
Висновок
Ще раз зазначу, що розробка досить давня. Схоже, що зараз розвиток порушеної теми направлено у бік застосування технологій доповненої реальності, наприклад як тут .
 
Я не навів жодних кодів, оскільки, по-перше, вони загублені, і, про всяк випадок, по-друге, якщо хтось раптом захоче повторити саме цю ідею, то в будь-якому випадку це буде абсолютно інша реалізація, на сучасній елементній базі, з більш акуратною механікою, 32-бітним контролером, великим екраном, виходом в мережу і т.д і т.п.

Джерело: Хабрахабр

0 коментарів

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.