MODUL 5 · PROJEKTNI ZADATAK: PALETIZACIJA S CNC STROJA
Nastavna jedinica 5.5
Vizualizacija putanja i trajektorija gibanja robota
Program se čita kao popis naredbi, a izvodi kao krivulja u prostoru. Prikaz putanje vrha alata pretvara popis u sliku i time otkriva ono što se u tekstu ne vidi: zaobilaske, prolaz preblizu prepreci i mjesta na kojima robot ne može zauzeti traženi položaj.
- uključiti i protumačiti prikaz putanje vrha alata u simulaciji
- razlikovati zadanu putanju od stvarno izvedene trajektorije
- prepoznati mjesta mogućeg sudara iz prikaza putanje i provjere obrisa
- prepoznati nedostižne točke i promjene konfiguracije ruke
- uočiti nepotrebne zaobilaske i procijeniti njihov doprinos duljini putanje
- izračunati duljinu putanje po ciklusu i po paleti pri različitim visinama prilaza
Prikaz putanje vrha alata
Simulacijski paketi crtaju krivulju koju vrh alata opisuje tijekom izvođenja programa. Krivulja se obično prikazuje u boji koja ovisi o vrsti gibanja ili o brzini, pa se već na prvi pogled razlikuje pravocrtni prilaz od brzog prijelaza od točke do točke.
| Prikaz | Što pokazuje | Na što upozorava |
|---|---|---|
| Krivulja putanje | trag vrha alata u prostoru | zaobilaske i prolaz uz prepreku |
| Boja po brzini | brzinu u svakoj točki putanje | mjesta gdje robot usporava bez potrebe |
| Oznake točaka | položaj programiranih točaka | gustoću točaka i suvišne međutočke |
| Trag orijentacije | smjer osi alata duž putanje | nagle zakrete prihvatnice |
| Obris alata | prostor koji alat zauzima | blizinu obrisa stroja i palete |
Za ovaj projekt korisno je putanju prikazati za tri karakteristična ciklusa: prvi komad u prvom sloju, komad u najdaljem uglu palete i posljednji komad u trećem sloju. Ta tri slučaja pokrivaju krajnosti u dosegu i u visini.
Zadana i stvarno izvedena trajektorija
Zadana putanja slijedi iz programa: pravci, kružnice i prijelazi od točke do točke. Stvarno izvedena trajektorija razlikuje se od nje, i to iz razumljivih razloga. Zone zaobljenja skraćuju kut na prijelazu između dvaju segmenata. Ograničenje ubrzanja zaobli i pravce na kojima se mijenja smjer. Gibanje od točke do točke uopće ne daje pravac nego krivulju koja ovisi o kinematici.
Trajektorija uz putanju nosi i vrijeme. Ista krivulja može se prijeći za tri ili za sedam sekundi, a razlika je u brzini i ubrzanju. Zato se u analizi uvijek gleda i dijagram brzine uz putanju: ravni dijelovi dijagrama znače vožnju punom brzinom, a šiljci znače zaustavljanje i ponovno ubrzavanje.
| Uzrok odstupanja | Kako izgleda | Kada smeta |
|---|---|---|
| Zona zaobljenja | kut je zaobljen prema unutra | kada zaobljenje prolazi preblizu prepreci |
| Ograničenje ubrzanja | blagi luk na promjeni smjera | rijetko, kod vrlo kratkih segmenata |
| Gibanje od točke do točke | krivulja umjesto pravca | kada put vodi kroz uski otvor |
| Blizina singularnosti | nagli zakret zgloba | kod pravocrtnog gibanja kroz ispruženi položaj |
| Teret i savijanje | mali zaostatak za zadanom putanjom | kod velikih brzina i punog tereta |
Pažnja
Ulazak u stroj i izlazak iz njega uvijek se programiraju pravocrtnim gibanjem s isključenom zonom zaobljenja. Zaobljeni kut na ulazu u vrata stroja pomiče putanju prema rubu otvora, a otvor je širok samo 700 mm.
Otkrivanje sudara
Provjera sudara uspoređuje obrise elemenata tijekom cijelog gibanja, ne samo u programiranim točkama. Zato se uključuje prije nego što se program prvi put pusti u cijelosti. U ovom projektu provjera se postavlja za nekoliko parova elemenata.
- Prihvatnica s obratkom prema obrisu vrata stroja i prema steznoj glavi.
- Prihvatnica prema već složenim obracima u prethodnom sloju.
- Prihvatnica prema graničnicima naprave palete.
- Ruka robota prema zaštitnoj ogradi i prema spremniku kartona.
- Obradak u prihvatnici prema susjednim obracima pri spuštanju na poziciju.
Uz provjeru sudara postavlja se i najmanji dopušteni razmak, obično 10 do 20 mm. Time se otkrivaju i prolazi koji nisu sudar, ali su preblizu da bi bili pouzdani u stvarnoj ćeliji, u kojoj postoje odstupanja položaja naprave i zračnosti u prijenosnicima.
Primjer
U prvoj izvedbi programa spuštanje na poziciju 6 u drugom sloju prošlo je 7 mm od ruba komada odloženog na poziciju 1. Provjera sudara nije javila pogrešku, ali je upozorenje o razmaku manjem od 15 mm dovelo do izmjene: redoslijed unutar reda okrenut je tako da se prihvatnica spušta s slobodne strane.
Nedostižne točke i konfiguracija ruke
Nedostižna točka nije uvijek točka izvan dosega. Češće je to točka koju robot geometrijski može dosegnuti, ali ne u traženoj orijentaciji ili ne bez promjene konfiguracije. Simulacija takve slučajeve javlja porukom o nemogućnosti izračuna položaja zglobova ili o prekoračenju granice zgloba.
| Poruka ili pojava | Uzrok | Postupak |
|---|---|---|
| Točka izvan radnog prostora | udaljenost veća od dosega | pomaknuti napravu ili robota |
| Nema rješenja za orijentaciju | traženi nagib alata nije izvediv | promijeniti nagib prilaza |
| Prekoračena granica zgloba | zglob bi prešao krajnji položaj | promijeniti konfiguraciju ruke |
| Promjena konfiguracije u gibanju | robot mijenja položaj lakta usred putanje | dodati međutočku s propisanom konfiguracijom |
| Blizina singularnosti | os 5 blizu nule pri pravocrtnom gibanju | zaobići područje ili koristiti gibanje od točke do točke |
Promjena konfiguracije usred ciklusa posebno je neugodna jer se u simulaciji često izvede bez poruke, a na stroju izgleda kao naglo i neočekivano gibanje ruke. Sprječava se propisivanjem konfiguracije u točkama i dodavanjem prijelazne točke na kojoj se ruka nalazi u jednoznačnom položaju.
Zaobilasci i visina prilaza
Kada se putanja prikaže, obično se odmah vidi barem jedan zaobilazak. Najčešći je pretjerano visok prilaz paleti: robot se podigne 250 mm iznad sloga, prijeđe iznad njega i spusti se natrag. Taj se put prijeđe šezdeset puta po paleti, pa sitna razlika u visini daje veliku razliku u ukupnoj duljini.
Putanja jednog ciklusa sastoji se od podizanja iz stroja, vodoravnog prijelaza i spuštanja na paletu, te istog puta natrag. Usporedite duljinu pri odabranoj i pri početnoj visini prilaza od 250 mm.
Snižavanje prilazne visine ima granicu. Prihvatnica pri otvaranju zauzima više prostora nego pri prolazu, a već složeni komadi imaju visinu 25 mm. Za ovaj projekt kao razuman kompromis odabrana je visina prilaza od 150 mm iznad ravnine tekućeg sloja, čime se zadržava razmak veći od 100 mm iznad složenih komada.
Zapamtite
Duljina putanje sama po sebi nije cilj. Cilj je kraće vrijeme ciklusa uz zadržan siguran razmak. Zato se svaka izmjena putanje ponovno provjerava na sudare prije nego što se prihvati.
Ključni pojmovi
| Pojam | Značenje |
|---|---|
| Putanja | Geometrijski trag koji vrh alata opisuje u prostoru. |
| Trajektorija | Putanja zajedno s vremenskim tijekom; uz oblik opisuje i brzinu te ubrzanje. |
| Provjera sudara | Usporedba obrisa elemenata tijekom cijelog gibanja, a ne samo u točkama. |
| Najmanji dopušteni razmak | Zadani razmak ispod kojega se prolaz smatra nepouzdanim, iako nije sudar. |
| Nedostižna točka | Točka koju robot ne može zauzeti u traženoj orijentaciji ili unutar granica zglobova. |
| Konfiguracija ruke | Jedan od više položaja zglobova kojima se postiže isti položaj alata. |
| Visina prilaza | Visina iznad ravnine odlaganja s koje se izvodi okomito spuštanje na poziciju. |
Provjeri se
Kratka provjera prije prelaska na sljedeću jedinicu. Odgovor se potvrđuje klikom, a obrazloženje se prikazuje odmah.
Pitanje 1 od 3
Stvarno izvedena trajektorija razlikuje se od zadane putanje prvenstveno zbog:
Zone zaobljenja skraćuju kutove, a ograničenje ubrzanja zaobljuje nagle promjene smjera.
Pitanje 2 od 3
Najmanji dopušteni razmak u provjeri sudara postavlja se zato što:
Prolaz koji u modelu nije sudar može to postati uz stvarna odstupanja položaja.
Pitanje 3 od 3
Zašto se ulazak u stroj programira bez zone zaobljenja?
Zaobljeni kut skraćuje putanju prema unutra, a otvor vrata je širok samo 700 mm.
Odgovoreno 0 od 3.