MODUL 4 · PROGRAMSKI ALATI U INDUSTRIJSKOJ ROBOTICI
Nastavna jedinica 4.10
Praćenje oblika složene 2D ili 3D geometrije
Kada alat mora pratiti rub brtve, šav ili zakrivljenu površinu, učenje točaka jednu po jednu postaje besmisleno. Umjesto toga putanja se izvodi iz geometrije modela: odabere se krivulja, zada korak i tolerancija, a okruženje samo postavi točke i orijentaciju alata uz njih.
- objasniti razliku između učenja točaka i generiranja putanje iz geometrije
- odabrati krivulju ili rub kao izvor putanje i zadati smjer obilaska
- zadati korak i toleranciju odstupanja te objasniti njihov utjecaj
- odrediti orijentaciju alata uz krivulju i njezinu promjenu
- prepoznati primjene u nanošenju, rezanju i zavarivanju
- procijeniti broj točaka putanje iz duljine krivulje i zadanog koraka
Putanja iz geometrije
Kod jednostavnih zadataka putanja se sastoji od nekoliko naučenih točaka. Kod praćenja oblika to ne ide: rub brtve na poklopcu motora može imati nekoliko metara duljine i desetke promjena zakrivljenosti. Rješenje je da se putanja izvede iz modela: u prizoru se odabere rub ili krivulja, a okruženje uz nju postavi niz točaka s pripadajućom orijentacijom alata.
Postupak ima tri ulaza. Prvi je izvor: rub plohe, presjek dviju ploha, krivulja nacrtana u modelu ili niz točaka uvezen iz vanjske datoteke. Drugi je gustoća, zadana korakom ili dopuštenim odstupanjem. Treći je orijentacija, zadana pravilom koje vrijedi uzduž cijele krivulje.
| Izvor putanje | Tipična primjena | Napomena |
|---|---|---|
| Rub plohe | nanošenje brtve, obrezivanje | najčešći izvor, mjere dolaze iz CAD modela |
| Presjek dviju ploha | zavarivanje kutnog šava | daje crtu šava između dvaju dijelova |
| Nacrtana krivulja | nanošenje ljepila po slobodnom obliku | crta se u modelu prema uputi |
| Niz točaka iz datoteke | mjerenje, prijenos iz vanjskog proračuna | traži ujednačen razmak |
| Projekcija na plohu | označavanje i lakiranje zakrivljenih površina | putanja prati oblik plohe |
Korak i tolerancija
Krivulja je neprekinuta, a robot se giba između točaka. Razmak među točkama naziva se korakom, a razlika između prave krivulje i niza ravnih odsječaka odstupanjem tetive. Manji korak znači vjerniju putanju i više točaka, veći korak znači kraći program i grublji trag.
U praksi se ne zadaje korak nego dopušteno odstupanje, a okruženje iz njega računa gdje su točke potrebne. Na ravnim dijelovima točaka je malo, u zavojima mnogo. Time se dobiva putanja koja je vjerna ondje gdje treba i kratka ondje gdje ne treba.
Zapamtite
Za kružni luk polumjera R i koraka s odstupanje tetive približno iznosi s² podijeljeno s osam R. Dvostruko manji korak daje četiri puta manje odstupanje.
Iz duljine krivulje i zadanog koraka računa se broj točaka, a iz koraka i polumjera zakrivljenosti procjenjuje odstupanje tetive od prave krivulje.
Orijentacija alata uz krivulju
Položaj točke je tek polovica podatka. Alat uz krivulju mora imati i zadan nagib, i to obično nagib koji se mijenja zajedno s oblikom. Tri su uobičajena pravila. Okomito na plohu znači da os alata stalno gleda u površinu, što se koristi pri nanošenju i lakiranju. Stalni kut prema putanji znači da alat zaostaje ili prethodi za zadani kut, što je tipično za zavarivanje. Stalna orijentacija znači da alat zadržava isti nagib bez obzira na krivulju.
Uz pravilo se zadaje i smjer obilaska. Isti rub može se pratiti u jednom ili drugom smjeru, a ishod nije isti: mijenja se strana na kojoj alat stoji i smjer u kojem materijal otječe. Kod nanošenja to određuje izgleda li trag jednoliko ili se nakuplja u zavojima.
Pažnja
Promjena orijentacije uz krivulju najčešći je izvor singularnosti i nedostižnih točaka. Putanja koja je geometrijski besprijekorna može biti neizvediva jer peta os prolazi kroz nulu. Provjera dostižnosti radi se za cijelu putanju, a ne za njezin početak.
Primjene u nanošenju i zavarivanju
Kod nanošenja — ljepila, brtvila, laka — vrijeme na putanji izravno određuje količinu nanesenog materijala. Zato je uz putanju važna i jednolikost brzine: usporavanje u zavoju znači veću količinu na tom mjestu. Rješava se ili vođenjem brzine iz programa ili dodavanjem međutočaka koje zavoj razbijaju na blaže dijelove.
Kod zavarivanja uz putanju ide i redoslijed parametara: struja, brzina i kut elektrode uz šav. Program mora paziti i na početak i završetak šava, jer se ondje najčešće pojavljuju pogreške. Uz to se traži i pristupačnost: alat za zavarivanje velik je i često ne stane ondje gdje bi geometrijski mogao.
| Primjena | Tipičan korak | Kritičan parametar |
|---|---|---|
| Nanošenje brtve | 2 do 5 mm | jednolikost brzine na putanji |
| Lijepljenje stakla | 3 do 8 mm | stalna udaljenost mlaznice od površine |
| Zavarivanje MIG/MAG | 1 do 3 mm | kut elektrode prema šavu |
| Rezanje vodenim mlazom | 0,5 do 2 mm | odstupanje tetive u zavojima |
| Lakiranje | 10 do 30 mm | preklapanje susjednih prolaza |
Od modela do stroja
Putanja izvedena iz modela vjerna je modelu, a ne komadu. Zato se pri prijenosu na stroj pojavljuje ista razlika kao i kod ostalih programa, samo izraženija: odstupanje od jednog milimetra u položaju naprave kod paletizacije se ne vidi, a kod zavarivanja pokvari šav.
Postoje dva uobičajena rješenja. Prvo je pažljiva kalibracija korisničkog sustava naprave, po postupku iz jedinice 4.5, uz provjeru na nekoliko točaka duž cijele putanje. Drugo je praćenje u stvarnom vremenu: senzor, najčešće laserski ili strujni, mjeri stvarni položaj šava i pomiče putanju tijekom rada. Drugo rješenje je skuplje, ali jedino prihvatljivo kada se položaj komada mijenja od komada do komada.
U svakom slučaju model ostaje temelj: on daje oblik putanje, redoslijed prolaza i procjenu vremena, a senzor samo ispravlja odstupanje. Program napisan bez modela, samo prema senzoru, nema polaznu putanju koju bi ispravljao.
Ključni pojmovi
| Pojam | Značenje |
|---|---|
| Generiranje putanje | Postavljanje niza točaka uz krivulju ili rub uzet iz modela. |
| Korak | Razmak između susjednih točaka na putanji. |
| Odstupanje tetive | Razlika između prave krivulje i ravnog odsječka između dviju točaka. |
| Orijentacija uz krivulju | Pravilo po kojemu se nagib alata mijenja duž putanje. |
| Smjer obilaska | Strana s koje alat prati rub i redoslijed prolaska kroz točke. |
| Praćenje u stvarnom vremenu | Ispravljanje putanje tijekom rada na temelju mjerenja senzora. |
Provjeri se
Kratka provjera prije prelaska na sljedeću jedinicu. Odgovor se potvrđuje klikom, a obrazloženje se prikazuje odmah.
Pitanje 1 od 3
Ako se korak prepolovi, odstupanje tetive u istom zavoju:
Odstupanje je razmjerno kvadratu koraka, pa dvostruko manji korak daje četiri puta manje odstupanje.
Pitanje 2 od 3
Koje se pravilo orijentacije alata koristi pri nanošenju na zakrivljenu plohu?
Okomiti položaj održava jednaku udaljenost i kut mlaznice prema površini.
Pitanje 3 od 3
Najčešći uzrok neizvedive putanje generirane iz geometrije je:
Geometrijski ispravna putanja može tražiti nagibe koje robot ne može ostvariti.
Odgovoreno 0 od 3.