MODUL 4 · PROGRAMSKI ALATI U INDUSTRIJSKOJ ROBOTICI
Nastavna jedinica 4.3
Elementi virtualne robotske stanice
Stanica nije robot s nekoliko kutija oko sebe. Svaki element ima ulogu, mjesto u stablu i vezu s koordinatnim sustavom stanice, a neki imaju i vlastite osi koje se gibaju. Ova jedinica prolazi kroz elemente jedne ćelije i pokazuje kako se postavljaju tako da model odgovara stvarnosti.
- nabrojiti elemente virtualne robotske stanice i objasniti ulogu svakoga
- postaviti element zadavanjem položaja i zakreta prema sustavu stanice
- objasniti pridruživanje elemenata u stablu stanice i njegov učinak pri gibanju
- razlikovati nepomične elemente od mehanizama s vlastitim osima
- opisati ulogu senzora i signala u simulaciji ćelije
- provjeriti dohvaća li robot sve elemente iz njihova razmještaja
Popis elemenata jedne ćelije
Ćelija ZR-1 dobra je mjera onoga što se u stanici mora pojaviti. U njoj su robot na postolju, prihvatnica na prirubnici, CNC glodalica s vratima, mjesto ulaganja sirovaca, paleta 1200 × 800 mm s pozicijama za gotove komade, spremnik za škart, ograda visine 2000 mm sa svjetlosnom zavjesom na mjestu ulaganja te senzori koji potvrđuju prisutnost obratka.
| Element | Uloga | Vezan uz |
|---|---|---|
| Robot | izvodi program i nosi alat | postolje, sustav stanice |
| Alat (prihvatnica) | hvata i otpušta obradak | prirubnica robota |
| Predmet rada | obradak koji se premješta i obrađuje | naizmjence napravu, alat i paletu |
| Stroj | obrađuje predmet rada | sustav stanice, vlastita os vrata |
| Transporter | dovodi ili odvodi predmete | sustav stanice, vlastita os trake |
| Spremnik | prima sirovce ili škart | sustav stanice |
| Paleta | nosi mrežu pozicija odlaganja | korisnički sustav palete |
| Ograda i zavjesa | ograničava pristup i štiti čovjeka | sustav stanice |
| Senzor | daje signal o stanju u ćeliji | element koji nadzire |
Za svaki od tih elemenata postavljaju se tri stvari: položaj u prostoru, pridruženost u stablu i, gdje postoji, gibanje vlastitih osi.
Postavljanje i vezivanje uz koordinatni sustav
Položaj elementa zadaje se šestorkom brojeva: tri koordinate ishodišta i tri kuta zakreta prema sustavu stanice. Kada je ishodište prizora postavljeno na dobro određeno mjesto ćelije, ti brojevi dolaze izravno iz tlocrta. To je najbrži i najpouzdaniji način rada i jedini koji omogućuje da se model kasnije uskladi sa stvarnom ćelijom nakon montaže.
Drugi način je postavljanje podudaranjem: odabere se ploha ili rub na elementu i odgovarajuća ploha ili rub na mjestu na koje se postavlja, a okruženje izračuna potrebni pomak. Taj je način brz kod nalijeganja naprave na stol, ali ostavlja brojeve koje nitko nije provjerio, pa se nakon podudaranja uvijek pogleda dobiveni položaj.
Primjer
Paleta u ćeliji ZR-1 postavlja se tako da je njezin donji lijevi ugao u točki (1250, −400, 0) sustava stanice, bez zakreta. Pozicije na paleti zatim se ne mjere od robota nego od tog ugla, u korisničkom sustavu palete. Ako se paleta u pogonu pomakne, ispravlja se jedan podatak, a ne četrdeset osam točaka.
Pridruživanje u stablu i mehanizmi
Pridruživanje određuje što se giba s čime. Alat se pridružuje prirubnici robota i od tog trenutka prati svaku kretnju ruke. Obradak se pridružuje naizmjence: dok leži u napravi, pridružen je napravi; dok ga robot nosi, pridružen je alatu; kada se odloži, pridružen je paleti. Upravo ta izmjena pridruženosti u simulaciji predstavlja hvatanje i otpuštanje.
Elementi koji se sami gibaju nazivaju se mehanizmima. Vrata stroja imaju jednu linearnu os, transporter ima jednu os beskonačnog hoda, dvoprstna prihvatnica ima dvije osi koje se gibaju suprotno, a okretni stol jednu zakretnu os. Mehanizam se opisuje popisom osi, njihovim opsegom i brzinama te imenovanim položajima, primjerice otvoreno i zatvoreno.
Prihvatnica se u simulaciji obično opisuje i kao mehanizam i kao hvatalo: prsti se gibaju, a uz njih se zadaje koji se predmet i u kojem trenutku pridružuje alatu. Bez toga bi se prsti zatvarali, a obradak ostao ležati na mjestu.
Senzori i signali u modelu
Simulacija koja ne poznaje signale može prikazati gibanje, ali ne i ponašanje ćelije. Zato se u model unose signali: digitalni ulazi i izlazi robota, signali prema PLC-u i senzori koji ih pobuđuju. Senzor prisutnosti na napravi daje ulaz koji program čita prije nego što krene po obradak; senzor otvorenih vrata stroja daje ulaz bez kojega robot ne smije ući u prostor obrade.
U ćeliji ZR-1 robot i PLC Siemens S7-1500 razmjenjuju signale mrežom PROFINET. U simulaciji se ta razmjena prikazuje tablicom signala u kojoj svaki redak ima naziv, smjer i značenje. Signali se zatim vežu uz događaje u modelu: zatvaranje vrata stroja postavlja ulaz, otvaranje ga briše.
| Signal | Smjer | Značenje |
|---|---|---|
| diPredmetUNapravi | ulaz | senzor potvrđuje da je obradak u napravi |
| diVrataOtvorena | ulaz | vrata stroja su otvorena i zabravljena u tom položaju |
| diZavjesaSlobodna | ulaz | svjetlosna zavjesa na mjestu ulaganja nije prekinuta |
| doPrihvatZatvori | izlaz | naredba zatvaranja prihvatnice |
| doCiklusStart | izlaz | zahtjev stroju za pokretanje obrade |
| doPaletaPuna | izlaz | obavijest da je paleta složena do kraja |
Za zadani položaj elementa u tlocrtu i visinu postolja računa se udaljenost od osi prvog zgloba i uspoređuje s dosegom robota. Model je pojednostavljen i ne uzima u obzir oblik radnog prostora uz samu bazu.
Provjera razmještaja
Kada su elementi postavljeni, prije programiranja se provjerava razmještaj. Provjera ima tri koraka. Prvo se ispituje dohvat: robot se ručno dovede do najudaljenije i najbliže točke svake radne pozicije. Drugo se ispituje prohodnost: postoji li put od stroja do palete koji ne prolazi kroz ogradu ili kroz stol. Treće se ispituje pristup: može li čovjek prići mjestu ulaganja i spremniku za škart bez ulaska u radni prostor robota.
Nalazi se bilježe odmah, jer se u ovoj fazi pomicanje palete za 200 mm izvodi jednim unosom, a nakon učenja četrdeset osam točaka postaje zahvat od pola dana. Vrijedi pravilo da se razmještaj smatra gotovim tek kada su sve točke dohvatljive s najmanje dvjesta milimetara rezerve do ruba radnog prostora.
Ključni pojmovi
| Pojam | Značenje |
|---|---|
| Pridruživanje | Veza u stablu stanice kojom jedan element prati gibanje drugoga. |
| Mehanizam | Element s vlastitim osima i imenovanim položajima, primjerice vrata stroja ili prihvatnica. |
| Hvatalo | Opis u modelu koji određuje koji se predmet i kada pridružuje alatu. |
| Korisnički sustav palete | Koordinatni sustav vezan uz paletu u kojem se zadaju pozicije odlaganja. |
| Tablica signala | Popis ulaza i izlaza s nazivom, smjerom i značenjem svakoga. |
| Prohodnost | Svojstvo razmještaja da između radnih pozicija postoji put bez zapreka. |
Provjeri se
Kratka provjera prije prelaska na sljedeću jedinicu. Odgovor se potvrđuje klikom, a obrazloženje se prikazuje odmah.
Pitanje 1 od 3
Kako se u simulaciji prikazuje hvatanje obratka?
Obradak se pridružuje alatu i od tog trenutka prati gibanje ruke.
Pitanje 2 od 3
Zašto se pozicije na paleti zadaju u korisničkom sustavu palete?
Sve pozicije mjere se od ugla palete, pa pomak palete znači izmjenu samo njezina položaja.
Pitanje 3 od 3
Koliko rezerve do ruba radnog prostora treba ostaviti pri razmještaju?
Uz manju rezervu robot radi ispružen, gubi krutost, a male izmjene čine točke nedostižnima.
Odgovoreno 0 od 3.