1

Ingineria sistemelor de programe Sistem de ghidare automat

a unui vehicul

Tema numrul 3

Stegariu Constantin Vldu i Turcu Marius Adrian Grupa 1302 B

2

Cuprins

1. Introducere.........................................................................................................5

1.1. Scopul documentului.............................................................................5

1.2. Scopul proiectului..................................................................................5 1.3. Referine................................................................................................6 1.4. Structura documentului ........................................................................6

2. Descriere general..............................................................................................6

2.1. Descrierea produsului ...........................................................................6

2.2. Funciile produsului ...............................................................................7 2.3. Constrngeri...........................................................................................8

3. Cerine de sistem ................................................................................................9

3.1. Cerine de interfaare ............................................................................9

3.2. Cerine funcionale ................................................................................9 3.3. Cerine de performan .........................................................................9 3.4. Constrngeri de design ..........................................................................9

4. Modelul UML......................................................................................................10

4.1. Diagrama Use Case...............................................................................10

4.2. Diagrama de activiti...........................................................................11

4.3. Diagrama de clase.................................................................................13

4.4. Diagrama de comunicare......................................................................14

4.5. Diagrama de stri..................................................................................15

4.6. Diagrama de secven..........................................................................15

3

Enun: Se cere modelarea folosind UML a unui sistem de ghidare automat n timp

real a unui vehicul. Se va avea n vedere conceperea modelului bazat pe funcionaliti (use cases), implementarea modelului static n raport cu mediul exterior i definirea claselor de obiecte, implementarea modelului dinamic bazat pe stare i a diagramelor de comunicaie aferente fiecrei funcionaliti. Se va obine un model UML pentru ntregul sistem, cu o arhitectur software de timp real bazat pe componente.

Descrierea problemei: Un sistem de ghidare automat a unui vehicul este un sistem computerizat

care se poate mica de-a lungul unui traseu ntr-o fabric, urmnd o aceeai direcie (de exemplu direcia acelor de ceasornic) oprind la diverse staii de fabricaie pentru preluare/depunere de piese/componente. Vehiculul conine un motor comandat pentru a executa dou operaii: pornire micare i oprire micare, returnnd rspunsuri specifice pentru fiecare aciune: Pornit, respectiv Oprit. Un senzor de proximitate detecteaz momentul n care vehiculul a ajuns la o staie de fabricaie, iar daca aceast staie este staia destinaie dorit, vehiculul se oprete. n caz contrar, vehiculul va pleca mai departe pe direcia de micare pn cnd ajunge la destinaie. La ajungerea la destinaie, braul robotic cu care este dotat vehiculul va efectua operaiile de descrcare sau ncrcare n funcie de specificul aciunii curente.

Vehiculul primete comenzile de micare de la un sistem de supervizare extern i rspunde cu un mesaj de confirmare pentru a indica nceperea deplasrii, trecerea pe lng o staie de fabricaie sau oprirea la staia destinaie.

De asemenea vehiculul comunic informaiile referitoare la starea sa unui sistem extern de afiare, la fiecare 30 de secunde. Se consider c senzorul de proximitate este bazat pe evenimente, iar motorul i braul robotic sunt dispozitive de intrare/ieire de tip pasiv. Se consider de asemenea c vehiculul comunic cu sistemul extern de supervizare i cu sistemul extern de afiare folosind structuri de tip mesaj.

Din punct de vedere a funcionalitilor aferente sistemului de ghidare, se vor considera dou situaii: micarea vehiculului la o staie i trimiterea informaiilor despre starea vehiculului ctre sistemul de afiare.

Entitile ce interacioneaz n funcionarea sistemului sunt vehiculul, sistemul de supervizare, sistemul de afiare i o entitate de tip ceas, iar senzorul de proximitate din cadrul vehiculului este o entitate secundar.

4

Se vor descrie funcionalitile evideniindu-se felul n care este realizat fiecare funcionalitate n parte, secvenele principale i alternative corespunztoare acestora, entitile cu rol principal si secundar. n continuare se vor urma paii necesari finalizrii modelului UML conform celor discutate n unitile de nvare.

5

1.Introducere n cadrul unui proces automat mutarea unor materiale ntre componentele

sistemului se realizeaz prin intermediul unui sistem de conducere automat a unor vehicule.

1.1 Scopul documentului

Acest document are ca scop dezvoltarea Sistemului de ghidare automat a unui vehicul. Etapele ce urmeaz a fi parcurse sunt urmatoarele:

a) Draft: Dup ce vor fi extrase, nregistrate, clasificate i prioritizate cerinele.

b) Propus: Documentul draft este apoi propus ca document potenial de specificare a cerinelor. Documentul propus trebuie revzut de mai multe pri implicate n proiect, care pot comenta orice cerin sau orice prioritate, o pot aproba sau respinge i pot identifica eventualele omisiuni. Cititorii documentului sunt utilizatorii finali, dezvoltatorii, managerii de proiect sau orice alt persoan implicat n proiect (engl., stakeholder). Documentul poate fi amendat sau repropus de mai multe ori nainte de a se trece la faza urmtoare.

c) Validat: Odat ce stakeholderii sunt de acord cu cerinele specificate n acest document, acesta se consider validat.

d) Aprobat: Documentul validat este acceptat de reprezentanii prilor implicate n proiect ca fiind documentul cerinelor cel mai adecvat pentru proiect. Dezvoltatorii pot utiliza acest document drept ghid n proiectare sau implementare i de asemenea pentru verificarea progresului proiectului.

1.2 Scopul proiectului Proiectul este destinat realizrii unui sistem de ghidare automat a unui

vehicul n timp real. Prile implicate pot folosi acest proiect pentru verificarea i asigurarea cerinelor clientului.

6

1.3 Referine

Ca documentaie am folosit cursurile i laboratoarele de pe site-ul http://automatica.ac.tuiasi.ro/ de la materia Ingineria Sistemelor de Programare.

1.3 Structura documentului

1. Introducere Capitolul curent prezint informaii despre scopul acestui document, modul

n care este realizat i scopul proiectului n sine. 2. Descriere generala Capitolul al doilea conine descrierea produsului i a funcionalitii sale

finale, constrngeri impuse i de grupul de utilizatori cruia se adreseaz produsul. Partea aceasta este scris n limbaj natural i este partea n care sunt exprimate cerinele utilizatorilor (este scris pe nelesul acestora i puncteaz ateptrile pe care le au de la produs).

3. Cerine de sistem Acest capitol prezint cerine legate de functionalitile, performanele i

atributele produsului precum i unele constrngeri. Partea aceasta este adresat mai mult dezvoltatorilor; cerinele utilizatorilor sunt rescrise, folosind noiuni tehnice.

2. Descriere generala

Sistemul de ghidare automata a unui vehicul este un sistem avansat de

transport i manipulare de material, n mod automat.

Deplasarea materialelor ntre depozite i sistemele de fabricaie, n ambele

sensuri, se numete transport uzinal intern.

n interiorul sistemelor de fabricaie flexibil, deplasarea materialelor se

realizeaz de ctre subsistemele de manipulare, cu roboi industriali.

2.1. Descrierea produsului

Operatorii umani nu particip la transportul uzinal intern, ceea ce conduce la creterea productivitii.

7

Transportul automat al produselor este mai sigur dect cel in care intervin operatorii umani.

Se pot modifica cu uurin traseele pe care se vor deplasa materialele.

Componentele sistemului pentru ghidarea automat a unui vehicul sunt:

vehiculul, sistemul de supervizare, sistemul de afiare i o entitate de tip ceas, iar

senzorul de proximitate din cadrul vehiculului este o entitate secundar.

2.2. Funciile produsului

U1:cerin esenial i stabil:

Sistemul de ghidare automat a unui vehicul este un sistem computerizat

care se poate mica de-a lungul unui traseu ntr-o fabric.

U2:cerin neesenial i stabil:

Sistemul de ghidare automat a unui vehicul se deplaseaz pe aceeai

direcie (direcia acelor de ceasornic).

U3:cerin esenial i stabil:

Se oprete n anumite puncte pentru preluarea sau depunerea

pieselor/componentelor.

U4: cerin esenial i stabil: Vehiculul conine un motor comandat care execut dou operaii: pornire micare i oprire micare. Returneaz raspunsuri pentru fiecare aciune n parte: Pornit/Oprit. U5:cerin esenial i stabil: Senzorul de proximitate detecteaz momentul n care vehiculul a ajuns la o staie de fabricaie, iar dac aceast staie este staia dorit, vehiculul se opreste. n caz contrar, vehiculul va pleca mai departe pe direcia de miscare pn cnd ajunge la destinaie. U6:cerin esenial i stabil:

Atunci cnd vehiculul a ajuns la destinaie, braul robotic, cu care este dotat

8

vehiculul, va efectua operaiile de descrcare sau ncrcare n funcie de specificul

aciunii curente.

U7: cerin esenial i stabil:

Vehiculul primeste comenzile de micare de la un sistem de supervizare

extern si rspunde cu un mesaj de confirmare pentru a indica nceperea

deplasrii, trecerea pe lng o staie de fabricaie sau oprirea la staia destinaie.

U8: cerin neesenial i stabil: Vehiculul comunic informaiile referitoare la starea sa, unui sistem extern de afiare, la fiecare 30 de secunde. Se consider c senzorul de proximitate este bazat pe evenimente, iar motorul si braul robotic sunt dispozitive de intrare/ieire de tip pasiv. Se consider de asemenea c vehiculul comunic cu sistemul extern de supervizare si cu sistemul extern de afiare folosind structuri de tip mesaj. U9: cerin neesenial i stabil: Din punct de vedere a funcionalitilor aferente sistemului de ghidare, se vor considera dou situaii: micarea vehiculului la o staie si trimiterea informaiilor despre starea vehiculului ctre sistemul de afiare.

2.3.Constrngeri generale

1)Sistemul va avea un consum mediu de energie electric. 2)Nu se va putea pune, pe un vehicul, o greutate mai mare decat cea

maxim admis. 3)Interfaa va putea fi folosit de un singur utilizator la un moment dat. 4)Viteza maxim a vehiculelor este de 4 pn la 6 km/h(n funcie de fiecare

vehicul n parte). 5)Cost ridicat. 6)Terenul pe care circul trebuie s aib o anumit calitate a suprafeei, s

nu prezinte gropi, denivelri, obstacole, iar pantele sa aib o nclinaie maxim de 10%.

9

3. Cerine de sistem Aceast seciune prezint cerinele specifice ale proiectului Sistem de ghidare automat a unui vehicul. Cerinele se mpart n:

3.1. Cerine de interfaare

Se va urmri ca sistemul sa poat fi comandat ct mai uor de ctre un

operator. Este de dorit ca interfaa s fie cat mai simpl.

3.2. Cerine funcionale

Pentru sesizarea particularitilor, vehiculul este dotat cu senzori de proximitate dispui frontal i lateral.

3.3. Cerine de performan

n cazul n care obiectul prelucrat are dimensiuni mari (vagoane, autobuze)

pot purta roboi de prelucrare. Robotul industrial este n acest caz mbarcat pe

vehicul i acesta se deplaseaz cu robotul n vecintatea obiectului de dimensiuni

mari care trebuie s fie prelucrat (spre exemplu vopsit, sudat, etc.).

Direcionarea vehiculelor se realizeaz prin intermediul roii de

direcionare, care se rotete n jurul unei axe perpendiculare pe axa de rotaie

proprie. Micarea de direcionare este acionat de un aparat de direcionare.

Aparatul de direcionare este constituit dintr-un mecanism i o transmisie

mecanic cu reductor i transmisie prin curea, acionat de un motor electric de

curent continuu.

3.4.Constrngeri de design

Sistemul trebuie s fie ct mai simplu.

Vehiculele sunt prevzute cu module de comunicaii cu sistemul de comand central i cu un semnalizator optico-acustic.

Fiecare vehicul trebuie s conin unul sau mai multe ntreruptoare de avarie cu posibilitate de acionare la nevoie manual, de ctre operatorii umani.

10

4. Modelul UML

4.1.Diagrama Use Case

Fig1. Diagrama Use Case

Nume use case: Comand vehicul Descriere Use case: Vehiculul deplaseaz piesa la o staie dorit. Actori: Sistem de supervizare (primar), Senzor de proximitate (secundar) Precondiii: AGVS stationeaza. Secvena principal:

1. Sistemul de supervizare lanseaza un mesaj catre vehicul in cadrul caruia

acesta solicit mutarea la o staie si incrcarea unei piese.

2. AGVS-ul i trimite o comand motorului s porneasc deplasarea.

3. Motorul trimite o informaie c vehiculul a nceput s se mite.

11

4. AGVS-ul trimite un mesaj de plecare sistemului de supervizare.

5. Senzorul de proximitate informeaz AGVS c vehiculul a ajuns la staia

dorit.

6. AGVS-ul stabilete c aceast staie este staia de dorit i comand

motorului s se opreasc din micare in caz contrar vehiculul trece pe lang

statie fara a opri si trimite un mesaj catre sistemul de supraveghere.

7. Motorul informeaz AGVS-ul c vehiculul s-a oprit din micare.

8. AGVS-ul comand braul robotului pentru a ncrca piesa.

9. Braul informeaz AGVS-ul c piesa a fost ncrcat.

10. AGVS-ul trimite un mesaj de ntoarcere la staia destinaie sistemului de

supervizare.

Postcondiie: AVGS-ul a terminat comanda i se afl la staia destinaie.

Nume use case: Trimite informaii Descriere Use case: AGVS-ul trimite informaii despre locaia i starea vehiculului catre sistemul de afisare. Actori: Ceas (primar), Monitor (secundar) Precondiii: AGVS este n funciune. Secvena principal:

1. Ceasul anun AGVS-ul ct timp mai are pn se termin tactul.

2. AGVS-ul citete informaiile depre locaie i starea de ateptare / ocupat.

3. AGVS-ul trimite informaii despre starea vehiculului la Monitor.

Postcondiie: AGVS-ul a trimis informaii despre starea vehicului

4.2. Diagrama de activiti

Senzorii trimit date catre controller. Pe baza acestor date controllerul actioneaza anumite functii ale vehiculului.

Pentru ca un ciclu sa fie considerat a fi un success trebuie sa cuprinda urmatoarele etape:citire date sensor->preia obiect->deplaseaza vehiculul-> livreaza obiectul.

12

Fig 2. Diagrama de activiti

13

4.3. Diagrama de clase

Superclasa "Senzori" inglobeaza toate valorile de la senzorii laterali si de la senzorul de supraincarcare sarcina si face legatura intre Controller (trimite datele prin metoda getDate() ) si senzori, preluand informatii prin metoda citire Senzori().

Controller este clasa principala a aplicatiei. Primeste semnalul de tact de la Ceas. Atributele sale definesc starea sistemului: * Poz_Curenta contine pozitia actuala a vehiculului; * CodUnic contine informatii generale ale procesului inglobate intr-un integer * ModLucru poate lua valorile '0' sau '1' in functie de control automat sau manual;

Vehicul : clasa intermediara care face legatura intre controller si componentele vehiculului(Brat/Motor);

Ceas : are o metoda de generare tact. Monitorul : este folosita pentru a face legatura intre proces si personalul

insarcinat cu observarea procesului.

Fig.3 Diagrama de clase

14

4.4. Diagrama de comunicare Diagrama de comunicare reprezinta interactiuni intre obiecte, cea din

figura infatisand principalele mesaje transmise intre obiecte. Comanda inntregului proces incepe de la Sistemul de supervizare care

trimite o comanda catre controller. Pentru a functiona acesta trimite o cerere catre senzori pentru a pozitia actuala. Raspunsul primit este interpretat de controller, acesta urmand ca pe baza raspunsului sa continue procesul. Procesul se continua cu comanda vehiculului. Urmatorul pas consta in afisarea unor date pe monitor folosite pentru observarea intregului proces.

Fig. 4 Diagrama de comunicare

15

4.5. Diagrama de stari

Diagrama evidentiaza starile pe care trebuie sa le parcurga obiectul pentru a putea genera o comanda catre vehicul si a incarca/descaca piese.

La aparitia semnalui de tact, se deplaseza vehiculul pana la un punct de prelucrare de pe statie, se verifica iar daca nu este destinatia dorita se trece la urmatoarea. Pentru incarcarea/descarcarea unei piese se opreste motorul si se incarca/descarca piesa. Operaiunile efectuate de vehicul se vor opri dup ce acesta termin de mutat obiectele.

4.6 Diagrama de secventa Diagrama de secven expune cronologic generarea semnalelor in sistem.

Sistemul de supervizare activeaza obiectul Controller. Cnd Controller-ul va primi i semnalul de ceas acesta va trimite un mesaj catre senzori. Dupa raspunsul senzorilor cu datele preluate, se va comanda vehiculul i va fi trimis raportul final ctre Monitor.

16

Fig. 5 Diagrama de secven