17 września 2019


Dominującym sposobem projektowania stacji zrobotyzowanych jest dziś podejście mechatroniczne. Oczywiście wybranie tej metody nie daje odpowiedzi na wszystkie pytania dotyczące sposobu modelowania i wytwarzania elementów, i narzędzi koniecznych w symulacjach czy projektowaniu, ale najczęściej wydatnie skraca proces projektowania i powoduje powstawanie coraz doskonalszych i bardziej zaawansowanych stanowisk zrobotyzowanych [1]. Kluczem do takiego projektowania staje się wykorzystanie systemów CAD, narzędzi wirtualnego projektowania oraz metod programowania off-line.

Dariusz Szybicki

Stosując dostępne obecnie narzędzia do projektowania i programowania, można zaplanować ustawienie robotów oraz innych elementów stanowiska, uwzględniając przestrzenie robocze czy dostępną powierzchnię hali. Możliwe jest uzyskanie szybkiego i automatycznego generowania programów na podstawie geometrii detali. Zastosowanie odpowiedniego oprogramowania pozwala weryfikować różne warianty organizacyjne stanowiska i scenariusze pracy przy zachowaniu możliwości łatwego i szybkiego wprowadzania korekt. Wszystkie prace realizowane są z zachowaniem bezpieczeństwa testowania (np. wykrywanie kolizji) programu, dzięki symulacji w środowisku wirtualnym.

metody programowania robotow
Rys. 1    Metody programowania robotów

Jednym z najważniejszych, a często pomijanym problemem w projektowaniu i programowaniu off-line jest dokładność robotów przemysłowych oraz różnica pomiędzy dokładnością a powtarzalnością. Projektowanie wirtualne stacji i programowanie off-line opiera się na dokładności robotów. Dokładność robota określa jak blisko robot może dojść do zadanego (najczęściej poprzez współrzędne) punktu w przestrzeni roboczej. Powtarzalność jest wielkością określającą jak blisko robot może dojść do pozycji uprzednio osiągniętej.
Producenci robotów w kartach katalogowych podają powtarzalność i bardzo trudno uzyskać informacje o ich dokładności. Z doświadczenia można powiedzieć, że jeżeli powtarzalność robota wynosi np. 0,03 mm to dokładność może wynosić nawet kilkanaście mm.

Rozwiązaniem problemu małej dokładności robotów jest zastosowanie systemów korekcji wcześniej zaprojektowanych off-line ścieżek. Takie systemy mogą być oparte na np. układach kontroli siły. Często systemy korekcji wykorzystują sensory optyczne w postaci czujników laserowych lub kamer, stosowane są również czujniki dotykowe i inne systemy sensoryczne. Systemy korekcji potrafią zapewnić wymaganą dla danej aplikacji dokładność realizacji ścieżek robota.

Przykład stacji zrobotyzowanej dla przemysłu lotniczego zaprojektowanej wirtualnie i zaprogramowanej off-line
Stanowisko do kontroli grubości ścianek segmentów aparatów kierujących (Rys. 2) zostało zaprojektowane i wykonane dla Laboratorium Badań Materiałów dla Przemysłu Lotniczego Politechniki Rzeszowskiej im. Ignacego Łukasiewicza, a dla docelowo zakładów Consolidated Precision Products (CPP). Aparat kierujący jest odlewem z nadstopu niklu, wykonywanym metodą traconego wosku z wykorzystaniem odlewu rdzeniowanego.

przekroj aparatu kierujacego
Rys. 2    Przekrój segmentu aparatu kierującego

W przypadku tego typu aparatu krytycznym jest zapewnienie powtarzalności wymiarowej grubości ścianek piór aparatu w procesie ich wytwarzania. Kontrola grubości ścianek piór jest realizowana metodą ultradźwiękową (Rys. 3) w sposób ręczny. Rozwiązanie to charakteryzuje się długim czasem wykonywania, jeden segment aparatu kierującego kontrolowany jest w czasie ok. 6 h. Generuje to ryzyko powstawania błędów związanych ze zmęczeniem.

idea pomiaru grubosci
Rys. 3    Idea pomiaru grubości

Jako alternatywne automatyczne rozwiązanie kontroli grubości ścian piór aparatów kierujących zaproponowano wykorzystanie robota. W zaprojektowanym stanowisku zadaniem robota jest chwycenie kasety z aparatem i wykonanie pomiarów grubości ścianek piór wchodzących w skład aparatu kierującego silnika turbowentylatorowego samolotu Airbus A380.
Projekt stanowiska zrobotyzowanego rozpoczęto od przyjęcia założeń. Na podstawie modelu CAD aparatu kierującego i podanej jego masy dobrano chwytak, zaprojektowano szczęki oraz kasetę mocującą mierzony detal. Ponadto zaprojektowano stację dokującą dla czterech aparatów kierujących. Przyjęta masa aparatu kierującego chwytaka i kasety oraz wymagany zakres ruchów zdeterminował typ zastosowanego robota. W dalszych krokach na podstawie dokumentacji przyjęto pozycję punktów pomiarowych umiejscowionych na powierzchni piór aparatu kierującego. Prace wykonywano przy pomocy oprogramowania RobotStudio (Rys. 4).

4
Rys. 4    Model stanowiska w oprogramowaniu RobotStudio

Do określenia wymiarów stacji, wysokości zamocowania robota, odległości do kaset z aparatami oraz stref bezpieczeństwa kluczowa (już na etapie projektowania) okazała się wymiana informacji pomiędzy programem CAD a oprogramowaniem RobotStudio (Rys. 5). Do oprogramowania eksportowano – w postaci plików *.sat – kolejne wersje stanowiska zaprojektowane w CAD. Następnie, przy pomocy zaawansowanych narzędzi sprawdzano możliwości realizacji ścieżek skanowania oraz bezpiecznego zabierania i odkładania detali. Wyznaczono minimalne wymiary zbiornika z wodą oraz odległości pomiędzy kasetami aparatów.

idea wymiany danych
Rys. 5    Idea wymiany danych pomiędzy programami

Czytaj także:

Stół obrotowy podziałowy JAG Stół obrotowy podziałowy JAG
Do budowy obrabiarek zespołowych stosuje się częściowo zespoły zunifikowane, a częściowo zespoły...
Innowacyjne oprogramowanie do symulacji stanowisk zrobotyzowanych i programowania offline robotów COMAU – ROBOSIM PRO Innowacyjne oprogramowanie do symulacji stanowisk zrobotyzowanych i programowania offline robotów COMAU – ROBOSIM PRO
(artykuł reklamowy) Prawidłowe przygotowanie oferty na stanowisko zrobotyzowane, szybkie zaprogramowanie...
Nowoczesne systemy zabezpieczeń przestrzeni pracy robotów przemysłowych Nowoczesne systemy zabezpieczeń przestrzeni pracy robotów przemysłowych
Budując przemysłowe stanowiska zrobotyzowane musimy zawsze pamiętać o bezpieczeństwie pracowników...
Wpływ przekładni na powtarzalność pozycjonowania robota przemysłowego Wpływ przekładni na powtarzalność pozycjonowania robota przemysłowego
Zastosowanie robotów przemysłowych zwiększa m.in. wydajność pracy oraz dokładność wykonywania okreś...