Spis treści:
Celem artykułu jest przedstawienie w jaki sposób można usprawnić sobie pracę w zrobotyzowanym przedsiębiorstwie. Dzisiejszy rozwój oprogramowania pozwala na symulację procesu przed jego fizycznym wdrożeniem, dzięki czemu unika się błędów, niewłaściwego doboru sprzętu oraz daje gwarancję, że układ w przyszłości będzie działał niezawodnie. Firmy produkujące roboty wprowadzają własne oprogramowanie służące do modelowania procesów, które w swoich bibliotekach posiadają wszystkie roboty danego producenta, co powoduje, że można wybrać najlepszy produkt z optymalnymi parametrami.
Metody modelowania procesów
Postęp technologiczny pozwala na zastosowanie różnych metod zamodelowania danego procesu, m.in:
Projektowanie komputerowe – systemy CAD (ang. Computer-Aided Design) są bardzo popularne oraz niezbędne podczas projektowania inżynierskiego. Systemy te nie wymagają od projektantów umiejętności kreślarskich, umożliwiają natomiast szybkie i łatwe tworzenie modeli geometrycznych, wizualizację oraz możliwość szybkich modyfikacji wybranych elementów. Zaletą systemów CAD jest możliwość cyfrowego zapisu geometrii obiektów, który umożliwia tworzenie dowolnych modeli o skomplikowanej budowie, oraz tworzeniu wielu wersji danego modelu bez konieczności projektowania nowego.
Skanowanie przedmiotów – skanowanie 3D jest to proces, który polega na wykonaniu od kilku do kilkudziesięciu pomiarów badanego przedmiotu. Pojedyncze skany łączone są w całość za pomocą specjalnego oprogramowania, w wyniku czego powstaje kompletny cyfrowy model skanowanego przedmiotu, który może zostać edytowany i przetwarzany przez różnego rodzaju programy. Skanowanie przedmiotów pozwala na kontrolę produkowanych przedmiotów oraz polepszenie ich jakości, wykryciu wad, szybkiego i automatycznego zbierania danych pomiarowych przedmiotów.
Modelowanie fizyczne – metoda modelowania fizycznego polega na tworzeniu w odpowiedniej skali modelu wybranego obiektu rzeczywistego z zachowaniem istotnych jego funkcji oraz doboru warunków przebiegu zjawisk fizycznych z zachowaniem odpowiednich skal podobieństwa. Modelowanie takie umożliwia obserwację i analizę zjawisk fizycznych przy zastosowaniu odpowiednich metod pomiarowych i porównanie wyników z pomiarami na rzeczywistych obiektach.
Przykład zrobotyzowanego procesu
Na rynku występuje wiele różnych oprogramowań służących do modelowania procesów zrobotyzowanych w zależności od producenta. Każdy producent ma swoje oprogramowania. Większość programów posiada własne biblioteki z gotowymi elementami, robotami, stacjami roboczymi z możliwością edytowania oraz możliwością tworzenia i symulowania całych linii produkcyjnych oraz implementacji stworzonych różnych modeli zewnętrznych.
Przykładowe oprogramowania:
1. ROBOLOGIX
2. ROBOSIM PRO
3. ROBOGUIDE
4. ROBOTSTUDIO
Modelowanie procesu spawania w programie RobotStudio
RobotStudio jest oprogramowaniem bardzo przyjaznym, intuicyjnym oraz przejrzystym, co powoduje, że użytkownik bardzo szybko zaznajamia się z jego obsługą oraz środowiskiem oprogramowania. Program posiada wiele funkcji ułatwiających pracę, takich jak możliwość tworzenia własnych mechanizmów, tworzenie ścieżki z krzywej, kontrola ścieżki robota. Zaletą RobotStudio są moduły wspomagające programowanie pewnych procesów produkcyjnych, np.:
- do spawania – ArcWelding PowerPac,
- do cięcia – Cutting PowerPac,
- do obróbki maszynowej – Machining PowerPac,
- do malowania – Painting PowerPac.
Modelowanie procesu spawania
Podczas modelowania procesu spawania należy zwrócić uwagę na elementy wyposażenia stanowiska roboczego. Podstawowymi elementami zrobotyzowanego stanowiska roboczego są roboty spawalnicze oraz (w przypadku przedstawianego modelowania) robot, który podaje elementy do zespawania. Na stanowisku konieczne jest zainstalowanie oraz podłączenie szafy sterowniczej, która optymalizuje wydajność robota dla możliwie najkrótszych czasów cykli oraz odwzorowuje precyzyjną ścieżkę, dzięki czemu użytkownik otrzyma to co sam zaprogramował.
Dla robota spawalniczego niezbędne jest zamontowanie źródła spawalniczego kompatybilnego z danym typem robota. Podczas modelowania należy wybrać odpowiedni model robota, który umożliwi najlepsze wykonanie zaplanowanej operacji. W tym celu należy porównać kilka typów robotów. Istotną cechą dotyczącą danego typu robota jest pozycja montażu, dzięki czemu użytkownik posiada informacje czy robot musi być zamontowany na podłodze w celu poprawnego działania, czy może być zamontowany np. na ścianie lub pod kątem. Wielkość robota należy dobrać do wielkości elementów, które będą wykorzystywane w procesie spawania. Ważnym parametrem jest strefa robocza, musi ona być na tyle duża, aby element, który ma zostać zespawany znajdował się w niej i jednocześnie robot nie znajdował się zbyt blisko tego elementu. Zasięg robota musi być tak dobrany, aby mógł on bez większych problemów sięgnąć do wyznaczonych celów, zachowując przy tym pewien zapas. Powyższe modelowanie i wybór robota jest możliwy w oprogramowaniu ROBOTSTUDIO.
Dużym atutem modelowania procesów zrobotyzowanych jest możliwość wizualizacji strefy roboczej każdego robota. Dzięki temu możliwy jest (w procesie modelowania procesu spawania) wybór takiego typu robota, który będzie pracował bezkolizyjnie oraz będzie posiadał pewien zapas w zakresie ruchów. W tym oprogramowaniu możliwe jest wyświetlenie tej przestrzeni, dzięki czemu można ustawić wszystkie potrzebne elementy w zasięgu ramienia robota, co zminimalizuje ryzyko wystąpienia błędów podczas programowania oraz ułatwi oszacowanie obszaru, który będzie konieczny do stworzenia rzeczywistego stanowiska.
Kolejnym etapem modelowania jest wskazanie celów robota, do których ma zostać wykonany ruch i ewentualnie ma być wykonana jakaś czynność, np. złapanie, podniesienie. Możliwość nazwania każdego celu według uznania ułatwia użytkownikowi pracę podczas następnego etapu, czyli podczas tworzenia ścieżki, po której ma się poruszać ramię robota.
Za pomocą symulacji komputerowej istnieje możliwość odtworzenia całego procesu spawania, który zostanie wykonany w świecie rzeczywistym. Jedną z zalet symulacji jest możliwość przetestowania zaprojektowanego procesu bez angażowania zasobów. Pozwala ona sterować czasem, przyspieszać lub zwalniać cały proces, bez tracenia czasu. Śledzenie całej symulacji krok po kroku daje możliwość wykrycia i zrozumienia powstałych błędów, kolizji itp. Symulacja procesu spawania pozwala poznać wszelkie ograniczenia, które bez symulacji byłyby kosztowne i trudne do wykrycia przy rzeczywistej realizacji procesu.
Stosując metody modelowania procesu zrobotyzowanego za pomocą oprogramowania komputerowego praktycznie każdego producenta można dokładnie zapoznać się ze specyfikacją robotów firmy oprogramowania, które służy do modelowania. Dzięki temu możliwe jest wybranie optymalnego, najkorzystniejszego robota. Można również w ten sposób określić elementy bezpiecznej eksploatacji robota, oszacować koszty, uwzględnić kolizję, błędy. Istnieje możliwość dowolnego testowania zachowań robota w różnych sytuacjach.
Wyświetlane komunikaty informują użytkownika o niewłaściwym zaprogramowaniu, co umożliwia szybką korektę w trakcie projektowania, bez konieczności rozpoczynania całego procesu od samego początku. Modelowanie danego procesu za pomocą programu komputerowego umożliwia powtarzanie całego procesu, przerywanie go na danym etapie, wprowadzenie koniecznych poprawek oraz wznowienie. Możliwa jest również regulacja prędkości z jaką porusza się ramię robota, dzięki czemu można zobaczyć płynność ruchów. Dobrze zaprojektowana symulacja, wraz z właściwym doborem osprzętu pozwalają na bardzo dokładne oszacowanie zaplanowanego procesu.
