PATRONI ROBOTYKI:
 

WIADOMOŚCI PRZEMYSŁOWE

2018-01-16 15:36

Ramię w ramię z robotem - ramię pomiarowe jako przyrząd do przeuczania ścieżki spawalniczej

W dzisiejszym zmiennym krajobrazie przemysłowym, wśród błyskawicznie rozwijających się nowych technologii, kluczem do udanych inwestycji są takie rozwiązania, które stwarzają jak największe możliwości dla danej aplikacji. Przemyślane zwiększanie liczby zastosowań dla urządzeń wielofunkcyjnych to misja, którą stawiają sobie nie tylko producenci maszyn ale i integratorzy stanowisk przemysłowych. Założenia są proste: raz zakupiony sprzęt ma na siebie pracować.

Najnowszy projekt integracyjny zrealizowany przez integratora Roboty Przemysłowe z Krakowa i firmę Oberon 3D z Tychów, to interesujące rozwiązanie dla producentów maszyn, którzy wykorzystują w swych zakładach ramiona pomiarowe lub planują ich zakup. To również łakomy kąsek dla wszystkich zainteresowanych zaawansowaną techniką spawalniczą, poprawianiem wydajności spawania i jakości spoin. Założeniem projektu jest wykorzystanie ramienia pomiarowego Kreon ACE do przeuczania ścieżki spawalniczej za pośrednictwem autorskiego programu ELEVEN dostarczonego przez Roboty Przemysłowe dla robota spawalniczego Fanuc z serii ARC Mate.

Zalążek projektu – mobilność i elastyczność
Powszechną praktyką jest wykorzystywanie ramion pomiarowych do przeprowadzania inspekcji, czyli sprawdzania zgodności wymiarowej i geometrycznej wyprodukowanych przedmiotów z projektem. Ich podstawowymi zaletami są mobilność i elastyczność zarówno w sposobie wykonywania pomiarów, jak i zbierania i przetwarzania uzyskanych danych. W praktyce oznacza to, że można przeprowadzać inspekcję bezpośrednio na hali produkcyjnej lub w dowolnym innym miejscu. Z kolei elastyczność w sposobie mierzenia jest wynikiem rzeczywistej pracy operatora ramienia, który podejmuje decyzję nie tylko o przebiegu trajektorii pomiarowej ale i o tym, w których miejscach zdefiniuje punkty pomiarowe. Pomiar polega na doprowadzeniu przez operatora do styku końcówki pomiarowej z powierzchnią mierzonego detalu. Decyzję o tym, czy styk nastąpił czy nie podejmuje obsługujący, przez zatwierdzenie współrzędnych mierzonego punktu przyciskiem znajdującym się na nadgarstku ramienia. W połączeniu z możliwością wybiórczego odczytu danych pomiarowych przez kontroler znajdujący się na maszynie, otrzymujemy sprawne i dynamiczne narzędzie, pozwalające na swobodną pracę i pełne wykorzystanie praktycznej wiedzy operatora.

Integracja ramienia pomiarowego z robotem przemysłowymrobot_robotyka_automatyka_roboty_przemysłowe_1
Do testów przekazywania punktów pomiarowych do robota przemysłowego wykorzystuje się ramię  KREON ACE 7-30, charakteryzujące się małą niepewnością pomiaru. Ramię, wyposażone w sondę zakończoną kulą o średnicy 6 mm jest zamontowane na nieruchomym stojaku i odpowiednio skalibrowane przy pomocy specjalnej kuli kalibracyjnej. Robot przemysłowy połączony z ramieniem  z PC wyposażonym w program ELEVEN, poddaje się skalibrowaniu układów współrzędnych obu maszyn.
Warto zaznaczyć, że sam proces kalibracji mobilnego ramienia pomiarowego z robotem przemysłowym jest czynnością wyjątkowo prostą. Dla doświadczonego operatora cała operacja uruchomienia narzędzia nie powinna trwać dłużej niż 5 min.
Po przygotowaniu układu pomiarowego, rozpoczyna się proces przekazywania danych o trajektorii ścieżki spawalniczej do systemu robota.

Jak to działa – proces przeuczania ścieżki spawalniczej
Proces przeuczania ścieżki odbywa się poprzez odpowiednie ustawienie sondy pomiarowej i kolejne przesyłanie punktów procesowych do programu pośredniczącego, w którym są zapisywane. Pozycja ramienia pomiarowego w czasie rzeczywistym wyświetlana jest w oprogramowaniu symulacyjnym jako tożsama pozycja ramienia robota, co w znaczny sposób upraszcza sam proces przeuczania punktów. Przy wykorzystaniu przycisków umieszczonych na nadgarstku ramienia, możliwe jest zapisywanie pojedynczych punktów wyznaczających ścieżkę spawalniczą jak i przeprowadzenie ciągłego zapisu całej trajektorii robota (przejazdów robota pomiędzy miejscami spawania) z wykorzystaniem zdefiniowanego próbkowania (odczyt punktu może odbywać się skokowo o zadany dystans). Kilka kliknięć wystarczy, aby tak otrzymaną trajektorię przekonwertować na pełnowartościowy kod, zawierający wszystkie konieczne instrukcje programowe potrzebne do przeprowadzenia procesu spawania. Ostatnim etapem jest wygenerowanie programu (kompilacja), który przesyłany zostaje do kontrolera robota.

Zalety programowania ścieżki spawalniczej przy użyciu ramienia pomiarowego
Nadrzędnym celem przyświecającym wykorzystaniu ramienia pomiarowego jest minimalizacja czasu potrzebnego na zaprogramowanie nowej trajektorii pracy robota przemysłowego na zautomatyzowanym stanowisku zrobotyzowanym. Głównym zastosowaniem omawianego rozwiązania są aplikacje zrobotyzowanego lakierowania, nakładania (dozowania) kleju, uszczelek lub innych substancji w formie ciekłej, piaskowania oraz spawania (w tym laserowego). Kolejnym istotnym aspektem jest możliwość wykorzystania doświadczenia nabytego przez osoby pracujące przy konkretnym procesie przed jego automatyzacją. Niejednokrotnie o wiele bardziej intuicyjną metodą nauczenia ścieżki procesowej jest dla nich wykorzystanie sondy pomiarowej odzwierciedlającej narzędzie, którym pracowali, niż panelu obsługi ręcznej robota. Wykorzystanie wiedzy takich osób pozwala na osiągnięcie optymalnych rezultatów i uzyskanie najwyższej jakości wykonywanego procesu. Zastosowanie układu pomiarowego wykorzystującego ramię pomiarowe szczególnie przydatne jest w sytuacjach, gdzie względnie często konieczne jest wprowadzanie nowych programów  np. do spawania stosunkowo niewielkich serii.

W drodze do perfekcji, czyli dalsze wyzwania
Zastosowanie ramienia pomiarowego w omawianych w powyższym artykule aplikacjach zrobotyzowanych jest stosunkowo nowym i rzadko spotykanym rozwiązaniem, dlatego ta metoda programowania robota przemysłowego jest w dalszym ciągu testowana i rozwijana. Jednakże w czasach ciągłego dążenia do minimalizacji czasów okołoprocesowych (przygotowawczo-zakończeniowych), optymalizacji i wzrostu jakości procesów produkcyjnych każde nowe rozwiązanie dające możliwość udoskonalenia tych aspektów zasługuje na uwagę i dogłębną analizę w rzeczywistych warunkach produkcyjnych.

robot_robotyka_automatyka_roboty_przemysłowe_1

1. Ramiona pomiarowe i głowice skanujące Kreon
Te współrzędnościowe urządzenia pomiarowe mają zakres pomiarowy od 2 m do 4,5 m, co pozwala dobrać model ramienia do gabarytów mierzonych przedmiotów. Ważnym czynnikiem jest tu poziom wzrostu niepewności pomiarowej przy wzroście zakresu – czyli w praktyce długości ramienia. W przypadku ramion Kreon, niepewność pomiaru pojedynczego punktu dla urządzenia o zakresie 2 m wynosi 0.018 mm, a dla urządzenia o zakresie 4,5 m jest to 0,072 mm. W zależności od tego czy będziemy wykonywać pomiary stykowe (czyli takie, gdzie operator dotyka sondą mierzoną powierzchnię i rejestruje współrzędne punktu) czy też pomiary skaningowe, wybieramy urządzenia o sześciu lub siedmiu osiach. Dla pomiarów stykowych wystarczające są urządzenia 6-osiowe. W przypadku pomiarów skaningowych zalecane są ramiona 7-osiowe. Dzięki tej dodatkowej osi znacznie wzrasta komfort skanowania. Operator może z łatwością ustawiać wiązkę lasera w optymalnym położeniu w stosunku do skanowanych powierzchni.

2. Roboty Fanuc ARC Mate i spawanie adaptacyjne      robot_robotyka_automatyka_roboty_przemysłowe_1
Funkcjonalność adaptacyjnego spawania w robotach marki FANUC umożliwia kompensację ścieżki spawalniczej pod kątem nierówności, niedokładności spawanej geometrii złącza. Istnieje możliwość instalacji w kontrolerach robotów dodatkowego oprogramowania zawierającego uniwersalny interfejs obsługi czujników (sensorów) powodujących korektę pozycji punkt TCP robota (powiązanego z aktualnie zamontowanym narzędziem) w czasie rzeczywistych pod wpływem wykrycia zmian w trajektorii ścieżki. Adaptacyjne spawanie przy użyciu skanera badającego złącze tuż przed miejscem spawania powoduje korekcję pozycji robota jak i ruchu oscylacyjnego spawania zakosowego w celu osiągnięcia jak najwyższej jakości spoiny.

3. Oberon 3D
Firma Oberon 3D specjalizuje się w metrologii wielkości geometrycznych. Posiada bogate zaplecze techniczne wyposażone m.in. we współrzędnościowe maszyny pomiarowe, urządzenia multisensoryczne, skanery 3D światła strukturalnego i laserowe, trakery optyczne oraz ramiona pomiarowe. Dzięki temu może sprostać niemal każdemu wyzwaniu metrologicznemu, począwszy od skanowania biżuterii przez regulację automatów na liniach montażowych, po pomiary ostoi lokomotyw. Oberon 3D jest dostawcą zarówno maszyn jak i usług. Zapewnia pełne wsparcie techniczne oraz doradztwo w zakresie doboru oraz użytkowania oferowanych przez siebie urządzeń i oprogramowania do wykonywania inspekcji pomiarowej i prowadzenia statystyk. Firma Oberon 3D jest autoryzowanym przedstawicielem producenta ramion pomiarowych i laserowych głowic skanujących Kreon.

4. Roboty Przemysłowe Sp. z o.o.
Roboty Przemysłowe specjalizują się w integracji stanowisk zrobotyzowanych, ze szczególnym uwzględnieniem stanowisk spawalniczych MIG/MAG/TIG dla branży: metalowej, maszynowej, grzewczej, poligraficznej, motoryzacyjnej, rolnictwa, hydrauliki siłowej, przemysłu ciężkiego, górniczego, chemicznego, cementowego, elektrotechnicznego, elektronicznego i szklarskiego, z uwzględniłem aplikacji do spawania stali wysokowytrzymałej o granicy plastyczności 1300 MPa i materiałów trudno spawalnych.
Misją firmy jest dążenie do maksymalnie prostych, funkcjonalnych wdrożeń, w oparciu o niejednokrotnie innowacyjne, autorskie rozwiązania. Wielokrotnie nagradzana, firma jest oficjalnym integratorem oraz autoryzowanym partnerem japońskiej firmy FANUC.



Źródło: robotyprzemyslowe.eu