Programare

După configurarea celulei de lucru robotice, următorul pas în realizarea debavurării sau finisării robotice este programarea robotului pentru sarcină. În mediul academic, au fost propuse multe abordări de programare inteligente și adaptive, așa cum se poate vedea în introducere. Cu toate acestea, pentru aplicațiile industriale reale, următoarele două metode sunt de departe cele mai populare: instruirea online folosind consola de instruire (teaching pendant) și programarea off-line în mediu virtual. Pentru metoda de instruire online, operatorul stă lângă robot și folosește joystick-ul sau butoanele direcționale pentru a comanda robotului să se deplaseze în anumite poziții, de exemplu, puncte de-a lungul unei margini care urmează să fie debavurată. Punctele sunt înregistrate, iar la sfârșit robotul va reda calea în timp ce execută procesul propriu-zis. Această metodă este convenabilă pentru piesele simple de prelucrat, dar va necesita o cantitate semnificativă de efort și timp pentru piesele complicate. Acuratețea traseului instruit este, de asemenea, discutabilă, deoarece punctele țintă sunt programate pe baza viziunii operatorului. De asemenea, siguranța poate fi o problemă, deoarece operatorul trebuie să stea lângă robot. Nu în ultimul rând, instruirea robotului cauzează timp de nefuncționare a producției, ceea ce poate fi de nedorit pentru piesele al căror volum de producție nu este semnificativ de mare.

Spre deosebire de instruirea online, programarea off-line nu necesită ca programatorul să fie în imediata apropiere a robotului, deoarece programarea se face cu ajutorul unui software pe calculator. În software este configurată o celulă de lucru virtuală, care include desene CAD ale robotului, arborelui, sculei, precum și piesei de prelucrat. Deoarece sunt furnizate desenele CAD, este ușor de extras marginile sau suprafețele, chiar dacă piesele sunt complicate (Fig. 12). După ce traseele dorite sunt obținute din desen și după ce punctul central al sculei este definit, programul robotic va fi generat. În cele din urmă, programul este descărcat pe robotul real și acesta va îndeplini sarcina așa cum a fost comandat. Avantajele programării off-line sunt ușor de văzut: este sigură deoarece programatorul nu trebuie să fie în apropierea robotului; punctele traseului sunt ușor extrase din desenul CAD, chiar dacă piesele au geometrii complexe; și nu provoacă opriri ale liniei de producție. Însă, programarea off-line nu este lipsită de defecte. În primul rând, robotul nu este foarte exact din cauza erorii de modelare, iar calea robotică reală se poate abate de la cea generată în software-ul din calculator bazat pe modelul robotului. În al doilea rând, chiar dacă robotul ar fi perfect, piesa în sine poate fi, de asemenea, diferită de modelul său CAD. De exemplu, piesele turnate pot varia semnificativ față de desenele CAD. Prin urmare, programarea off-line ar trebui îmbunătățită prin calibrare adecvată, conformitate, detectarea forței și viziune.

Planificarea traseului

Pe lângă abilitățile sau cunoștințele de a face programare robotică pentru majoritatea sarcinilor robotice, debavurarea și finisarea suprafeței necesită o altă planificare a traseului specifică sarcinii, pentru a obține cel mai bun rezultat. În primul rând, diferitele unelte necesită orientări diferite ale sculei în raport cu piesa de prelucrat. De exemplu, o unealtă conică de 45^o va crea o teșitură pe margine, chiar dacă axul sculei este perpendicular pe suprafața piesei de prelucrat, în timp ce o sculă cilindrică va necesita ca robotul să fie înclinat la 45^o pentru a obține același rezultat (Fig. 13) . Un teanc de discuri cu peri se poate deplasa fie peste, fie de-a lungul marginii la debavurare (Fig. 14). În al doilea rând, pentru a reduce uzura sculei, scula poate fi programată să fie înclinată la un anumit unghi, astfel încât să extindă porțiunea în contact cu piesa de prelucrat (Fig. 15). Apoi, pentru lustruirea suprafeței unei zone mari, robotul poate fi programat astfel încât să se miște într-un mod continuu cu o cale în zig-zag, sau pot exista o multitudine de căi drepte paralele între ele. Însă, cele două posibilități vor oferi semne diferite pe suprafață după lustruire (Fig. 16).

Alte posibilități de luat în considerare în timpul planificării traseului sunt dacă robotul ține scula sau piesa de prelucrat. Prima este independentă de greutatea piesei, dar robotul trebuie să transporte și uneltele care au cordoane ombilicale de alimentare. De asemenea, o axă externă suplimentară poate fi utilă pentru proiectarea traseului. După cum s-a evidențiat deja în secțiunea Hardware, pentru caracteristicile cilindrice sau circulare ale unei piese de prelucrat, dacă piesa de prelucrat este montată pe centrul unei plăci rotative, traseul robotic va fi o singură poziție staționară pentru ca scula să intre în contact cu piesa de prelucrat în timp ce se lasă placa turnantă să efectueze mișcarea de rotație pentru a finaliza debavurarea sau lustruirea caracteristicii circulare (Fig. 8). Fără placa turnantă, robotul însuși va trebui să ruleze pe calea circulară, necesitând uneori o rotație uriașă și incomodă a brațelor.

Pentru sarcinile de debavurare sau de finisare a suprafeței controlată de forță, mai trebuie să se gândească la încă două elemente în timpul planificării traseului. În primul rând, când ar trebui pornit arborele? Și în al doilea rând, când ar trebui să fie eliminată polarizarea senzorului de forță? Pentru prima întrebare, se remarcă faptul că în majoritatea sistemelor de control cu ​​feedback, o depășire (overshoot) este inevitabilă în timpul unui răspuns treaptă. Pentru ca o unealtă care se mișcă în spațiul liber să intre în contact cu piesa de prelucrat, depășirea forței poate fi chiar mai gravă și acest lucru ar putea crea o adâncitură mare pe piesa de prelucrat, dacă arborele și scula se roteau deja în prealabil. Astfel, ar putea fi mai bine să opriți arborele înainte de contact și să îl porniți numai după ce a fost stabilit un contact și forța s-a stabilizat în jurul valorii dorite. Pentru a doua întrebare, este bine cunoscut faptul că semnalul senzorului de forță conține de obicei o anumită polarizare, precum și mult zgomot, iar acesta din urmă poate fi agravat dacă arborele, purtat de senzorul de forță, se rotește. Pentru a obține forța de contact corectă, decalajul semnalului de forță trebuie astfel eliminat și acest lucru ar trebui făcut atunci când arborele nu se rotește.

Pseudocodurile pentru programul robotului atât în ​​modul de control al poziției, cât și în modul de control al forței sunt date în Fig. 17. Codul robotic real ar depinde de limbajul specific mărcii/modelului robotului.

Rata de îndepărtare a materialului

Rata de îndepărtare a materialului este o terminologie strâns legată de abordarea controlului forței pentru debavurare sau lustruire a suprafețelor. În cuvinte simple, înseamnă cât de mult volum de material este îndepărtat atunci când unealta traversează o anumită cale. În literatura de specialitate, este bine cunoscut faptul că viteza de îndepărtare a materialului este influențată de forța de contact, viteza de rotație a sculei, viteza de avans a sculei de-a lungul traseului, materialul piesei de prelucrat, tipul de sculă, precum și de mărimea granulației uneltelor abrazive. Cum intervine rata de îndepărtare a materialului pentru planificarea traseului sau pregătirea programului robotic? Să presupunem că există o piesă de prelucrat a cărei rugozitate trebuie îndepărtată. Programatorul poate programa mai întâi procesul de lustruire cu parametri agresivi, cum ar fi forța mare de prelucrare și viteza mare de rotație a sculei în timp ce folosește o unealtă cu granulație grosieră. În acest caz, rata de îndepărtare a materialului este mare și cu o singură măturare peste piesa de prelucrat, ondularea suprafeței este complet eliminată. Însă, este intuitiv că ar putea fi destul de slabă calitatea suprafeței. Pentru a îmbunătăți calitatea suprafeței, programatorul adaugă apoi programul robotic cu câteva căi repetate, dar la parametri mult mai blânzi și cu o sculă mai fină. Programul complet constă atunci din prima trecere de degroșare, precum și din următoarele câteva treceri de finisare.

Un alt exemplu este atunci când există informații mai clare despre starea unei piese. De exemplu, o piesă de prelucrat a trecut printr-o scanare 3D folosind un scaner laser sau alți senzori, iar datele arată clar că există o porțiune a piesei de prelucrat care necesită mai multă lustruire decât alte zone. Planificarea traseului poate fi atunci fie cu o singură trecere, prin care parametrii de prelucrare devin mai agresivi (de exemplu, forță mai mare) la o anumită porțiune, fie folosind doar un set de parametri, dar programând robotul pentru a revedea zona specială de câteva ori până materialul este îndepărtat complet (Fig. 18).