CAM Tippek #9: Robot programozás CAM rendszerrel problémái – 2. rész

Cikkünk előző részében – Robot programozás CAM rendszerrel problémái 1. rész – megismerhettük, hogy milyen problémák merülnek fel a robotok CAM rendszerekkel történő offline programozása során. A problémák közül körbejártuk a posztprocesszálás problémáját, ahol megnéztük milyen lehetőségeink vannak a CAM rendszerből programot készíteni a robotunk mozgatásához. Cikkünk mostani részében az előző témához megnézünk néhány kiegészítést, valamint az ütközésvizsgálat körét vizsgáljuk meg esetünkben.

Robot logika

Az előző részben már említettük, hogy a CAM rendszerrel történő offline programozás egyik problémája, hogy ha a robot vezérlőjének csak a vezérelt pont koordinátáit és az irányvektort (XYZ + IJK) adjuk át, akkor előfordulhat olyan eset, hogy egy adott pozíciót a robot többféle módon is megvalósíthat – ezt nevezik szingularitásnak. Ez abban az esetben nem jelent problémát, amennyiben a programozott pálya olyan területet jár be, ahol a robotnak biztosan “egy megoldása” lesz a pozíciók felvételére. Amennyiben a programozott pálya mentén szinguláris pont található érdemes a tényleges megmunkálás előtt megvizsgálni, hogy a robot melyik megoldást választja a valós mozgás során. Így tudjuk csak biztosan megvizsgálni, hogy ütközés történhet-e a pálya bejárása során.
A valóságban a robotgyártók törekednek, hogy a robotoknak minél kevesebb ilyen szinguláris pontjuk legyen, illetve ezekben a pontokban a megoldások száma is a lehető legkevesebb legyen.

Kinematikai modell a CAM rendszerben

pmrobot1
Amennyiben a CAM rendszer mind számítás mind szimuláció során támogat annyi számú forgó tengelyt, ahány csukló pont van (vagy legalábbis ahányat használni szeretnénk) a robotunkon, akkor lehetőségünk van a CAM rendszerben a pálya mentén a csuklópontok szögeinek kiszámítására illetve az ütközésvizsgálat elvégzésére. Ennek feltétele, hogy a robot kinematikai modellje rendelkezésre álljon a CAM rendszerben a csuklópont koordináták számításához, illetve egy valós elemeknek megfelelő összeállítás is az ütközésvizsgálathoz.

Pályaszámításhoz:

Amennyiben a kinematikai modell segítségével számítjuk ki a csuklópontok koordinátáit a pálya mentén, szembe kell néznünk egy komoly problémával: ez pedig a pontosság. Pontosabban annak kérdése, hogy a kinematikai modellünk mennyire pontosan reprezentálja a valós robotunkat. Mind minden gyártóeszköznél, a robotoknál is van gyártási, szerelési pontosság, melynek okán például a csuklópontok távolsága nem biztosan arra a méretre készült, mint a tervezett méret. Ezért ha a kinematikai modellünket a névleges méretek alapján készítjük el, az egymásra épülő csuklópontok miatt az utolsó csuklón (ahol a “szerszám” helyezkedik el) az eltérésből eredő hiba már olyan nagy is lehet, mely az adott művelet elvégzésénél problémát jelenthet. Természetesen ez a probléma megoldható, ha a robot csuklópontjainak hibáit ismerjük és ez alapján tudjuk a kinematikai modellt felépíteni.

Ütközésvizsgálathoz:

Az ütközésvizsgálat elvégzéséhez szükségünk van a robot valós felépítésének megfelelő 3D-s modellekből összeállított virtuális modellre is a CAM rendszerben, melynek természetesen harmonizálni kell a kinematikai modellel is a helyes szimuláció elvégzéséhez. A modell beszerzése nem ütközik általában nehézségekbe, azonban annak a valós “hibákat” is tartalmazó változatának elkészítése már nehezebb, hiszen a hibák kimérése igen komplikált.

3. Ütközések vizsgálata a megmunkálási környezettel és önmagával

Az elkészült pályát többféle módon is vizsgálnunk kell ütközésre, melyek közül két alapesetet kell megkülönböztetünk:

a, Szerszám, szerszám megfogó <–> munkadarab, előgyártmány, munkadarab megfogó

Az ütközésvizsgálat, mely a robot elemeit nem tartalmazza, általában minden CAM rendszerben elvégezhető, hiszen ebben az esetben csak a szerszám és a szerszámbefogó lehetséges ütközéseit kell vizsgálnunk a munkadarab, előgyártmány és a munkadarab megfogó között. Természetesen a szerszám ebben az esetben nem biztos, hogy maró szerszám, de az ütközésvizsgálat szempontjából teljesen mindegy hogy egy adott átmérőjű és hosszú (vagy ebben a hengeres vagy alakos forgástest térfogatban elférő) szerszám milyen valós funkciókat lát el – vág, hegeszt vagy ép fest. Az ütközésvizsgálat ezen típusa azért számítható könnyen, mert a szerszámot (vagy azt reprezentáló térfogatot) és a hozzá tartozó befogót, a szerszámpálya egy adott pontjában, egy adott irányultsággal kell vizsgálni ütközésre, mely a pálya mentén minden pontban egyértelműen számítható.

b, A robot elemei <–> munkadarab, előgyártmány, munkadarab megfogó, szerszám, szerszám megfogó, robot elemei

Az ütközésvizsgálat bonyolultabb része amikor a robot elemeit is vizsgálni kell ütközésre. Ebben az esetben a robot elemeit is kell vizsgálnunk a megmunkálásban résztvevő összes elemmel (munkadarab, előgyártmány, munkadarab megfogó, szerszám, szerszám megfogó) illetve a robot azon további elemeivel, melyekkel az adott elem ütközhet. Az ütközésvizsgálat ezen fajtája nélkülözhetetlen amennyiben a robot a bejárt pálya során ütközhet a környezetben található, megmunkálásban résztvevő (vagy épp nem résztvevő) elemekkel.
A robot önmagával történő ütközése abban az esetben következhet be, ha az offline programozás során a csuklópontok szögeit mi számoltuk ki. Ezért ebben az esetben tehát mindig szükséges a virtuális modellen történő ütközésvizsgálat. Amennyiben a robot vezérlője számolja ki a csuklópontok szögeit, a robot önmagával történő ütközése nem fordul(hat) elő.

A fenti információk alapján érezhető, hogy a robotok offline programozása során elég komplex problémákkal kell szembesülnünk. Javasoljuk tehát konkrét beruházás előtt mindenképpen tájékozódjon a szóban forgó probléma megoldási lehetőségeiről minél részletesebben.