Szlifowanie robotyczne stało się coraz ważniejszą technologią w nowoczesnej produkcji metali. Jednak instalacja robota przemysłowego to dopiero początek projektu automatyzacji.

Dla producentów wytwarzających złożone komponenty metalowe, jednym z największych wyzwań jest zaprogramowanie robota do podążania właściwą ścieżką szlifowania.

Staje się to szczególnie trudne, gdy obrabiany przedmiot zawiera powierzchnie zakrzywione, wiele krawędzi, nieregularne geometrie lub wiele różnych modeli produktów.

Tradycyjne programowanie robotów często wymaga od inżynierów uczenia robota punkt po punkcie na hali produkcyjnej. W przypadku prostych zastosowań podejście to może działać dobrze. Ale gdy wymagane są setki lub tysiące punktów, programowanie może stać się czasochłonne i nieefektywne.

W tym miejscu programowanie offline może przynieść znaczącą różnicę.

Opracowując programy robotów w wirtualnym środowisku przed rozpoczęciem produkcji, producenci mogą efektywniej przygotować złożone procesy szlifowania, jednocześnie skracając czas przestoju maszyn.

Co to jest programowanie offline?

Programowanie offline, często nazywane OLP, to metoda tworzenia i symulowania programów robotów na komputerze, zamiast bezpośredniego uczenia robota na linii produkcyjnej.

W wirtualnym środowisku tworzony jest cyfrowy model robota, narzędzi, uchwytów i obrabianego przedmiotu.

Następnie inżynierowie mogą cyfrowo definiować ruch robota i ścieżki szlifowania.

Zanim program zostanie przeniesiony do fizycznego robota, cały proces można zasymulować, aby zidentyfikować potencjalne problemy.

Pozwala to inżynierom odpowiedzieć na ważne pytania przed rozpoczęciem produkcji:

• Czy robot może dotrzeć do każdej wymaganej powierzchni?
• Czy narzędzie zderzy się z obrabianym przedmiotem?
• Czy orientacja robota jest odpowiednia?
• Czy występują osobliwości lub niepotrzebne ruchy?
• Czy można osiągnąć wymagany czas cyklu?
• Czy uchwyt jest prawidłowo umieszczony?

W przypadku złożonych zastosowań szlifowania, to wirtualne testowanie może znacznie skrócić czas uruchomienia.

Dlaczego złożone obrabiane przedmioty są trudne do zautomatyzowania

Robot może poruszać się po wielu osiach, ale to nie oznacza automatycznie, że może prawidłowo szlifować każdą powierzchnię.

Rozważmy korpus baterii.

Jego geometria może zawierać:

• Gładkie krzywizny
• Ostre przejścia
• Obszary wewnętrzne
• Wąskie krawędzie
• Różne orientacje powierzchni

Narzędzie szlifujące musi utrzymywać odpowiednią relację z powierzchnią przez cały proces.

Robot musi zatem stale dostosowywać swoją pozycję i orientację podczas podążania za geometrią.

Ręczne programowanie tego może wymagać dużej liczby punktów nauczania.

Dla producentów wytwarzających złożone okucia łazienkowe, może to stać się jednym z głównych wyzwań automatyzacji robotycznej.

Programowanie offline zaczyna się od modelu cyfrowego

Typowy przepływ pracy programowania offline rozpoczyna się od modelu 3D obrabianego przedmiotu.

Model może pochodzić z danych CAD wygenerowanych podczas projektowania produktu.

Inżynierowie mogą zaimportować model cyfrowy do środowiska programowania robota i zdefiniować wymagane obszary przetwarzania.

Zamiast fizycznie przesuwać robota wokół każdej powierzchni, inżynier może cyfrowo stworzyć trajektorię szlifowania.

Jest to szczególnie przydatne w przypadku produktów, które już posiadają dokładne modele CAD.

Model cyfrowy staje się podstawą do opracowania procesu robotycznego.

Symulacja robota przed produkcją

Jedną z najcenniejszych funkcji programowania offline jest symulacja.

Wirtualny robot może wykonać zaplanowaną operację szlifowania, zanim rzeczywista maszyna zacznie działać.

Inżynierowie mogą obserwować:

• Ruch robota
• Orientację narzędzia
• Pozycję obrabianego przedmiotu
• Interferencję uchwytu
• Potencjalne kolizje
• Sekwencję przetwarzania

Jeśli problem zostanie zidentyfikowany, program można zmodyfikować cyfrowo.

Jest to znacznie bardziej efektywne niż odkrycie tego samego problemu po zainstalowaniu robota na hali produkcyjnej.

W przypadku złożonej celi szlifowania robotycznego, zapobieżenie jednej poważnej kolizji lub błędowi programowania może zaoszczędzić znaczący czas uruchomienia.

Redukcja przestojów produkcji

Tradycyjne metody nauczania wymagają dostępności fizycznego robota do programowania.

W tym okresie robot nie może być używany do normalnej produkcji.

Dla fabryk wykorzystujących drogie, zautomatyzowane urządzenia, przestoje mogą być kosztowne.

Programowanie offline oferuje inne podejście.

Inżynierowie mogą przygotowywać nowe programy, podczas gdy robot kontynuuje istniejące zadanie produkcyjne.

Po zatwierdzeniu nowego programu można go przenieść do robota w celu uruchomienia i ostatecznej regulacji.

Może to skrócić czas produkcji wymagany do programowania nowych produktów.

Szybsze zmiany produktów

Nowoczesni producenci rzadko produkują tylko jeden produkt.

Na przykład producent baterii może produkować różne modele z wariantami w zakresie:

• Kształtu
• Rozmiaru
• Pozycji uchwytu
• Geometrii powierzchni
• Materiału

Jeśli każdy nowy model wymaga obszernego ręcznego nauczania, zmiana produkcji może stać się czasochłonna.

Programowanie offline może uprościć ten proces.

Gdy dostępny jest cyfrowy model nowego produktu, inżynierowie mogą opracować odpowiednią ścieżkę robota bez zaczynania od zera.

Można również ponownie wykorzystać istniejącą wiedzę o procesie.

Na przykład, podobne strategie szlifowania mogą być stosowane do różnych produktów z odpowiednimi modyfikacjami.

Tworzy to bardziej elastyczny system produkcyjny.

Programowanie offline to więcej niż generowanie ścieżki

Tworzenie trajektorii robota to tylko jedna część programowania offline.

Profesjonalny proces szlifowania robotycznego musi również uwzględniać fizyczne cechy operacji szlifowania.

Program cyfrowy musi poprawnie współpracować z rzeczywistym:

• Narzędziem ściernym
• Kółkiem dociskowym
• Uchwyt
• Obrabiany przedmiot
• Robotem
• Maszyną szlifującą

Model wirtualny musi zatem dokładnie reprezentować rzeczywiste środowisko produkcyjne.

Jeśli model cyfrowy nie odpowiada systemowi fizycznemu, wyniki symulacji mogą nie odzwierciedlać dokładnie rzeczywistej produkcji.

Dlatego programowanie offline musi być połączone z praktycznym inżynierią procesową.

Znaczenie orientacji narzędzia

Orientacja narzędzia jest szczególnie ważna w zastosowaniach szlifowania.

Narzędzie ścierne musi stykać się z obrabianym przedmiotem w odpowiednim kierunku.

Jeśli narzędzie zbliża się do powierzchni pod niewłaściwym kątem, mogą wystąpić następujące problemy:

• Nierównomierne usuwanie materiału
• Niska jakość powierzchni
• Nadmierne zużycie materiału ściernego
• Zwiększone wibracje
• Dłuższy czas przetwarzania

W przypadku produktów zakrzywionych robot może musieć stale zmieniać orientację narzędzia podczas podążania za powierzchnią.

Programowanie offline pozwala inżynierom wizualizować te ruchy i optymalizować trajektorię przed uruchomieniem systemu fizycznego.

Wykrywanie kolizji poprawia niezawodność systemu

Robot może mieć wystarczający zasięg, aby uzyskać dostęp do obrabianego przedmiotu, ale nadal napotykać ryzyko kolizji.

Potencjalna kolizja może obejmować:

• Ramię robota
• Narzędzie szlifujące
• Uchwyt
• Obrabiany przedmiot
• Obudowa bezpieczeństwa
• Inny sprzęt

Oprogramowanie symulacyjne może zidentyfikować wiele z tych problemów przed fizycznym uruchomieniem.

Jest to szczególnie cenne, gdy cela robotyczna zawiera wiele urządzeń pracujących w ograniczonej przestrzeni.

Dobrze zaprojektowana symulacja może pomóc inżynierom zoptymalizować układ przed produkcją i instalacją sprzętu.

Łączenie programowania offline z szlifowaniem robotycznym

Programowanie offline staje się szczególnie potężne w połączeniu z kompletnym systemem szlifowania robotycznego.

Proces można podzielić na kilka etapów:

Model produktu 3D → Planowanie procesu → Trajektoria robota → Symulacja → Generowanie programu → Fizyczne uruchomienie → Produkcja

Ten przepływ pracy pozwala producentom na bardziej efektywne przejście od projektowania produktu do produkcji zautomatyzowanej.

Zamiast traktować programowanie jako odizolowany krok, staje się ono częścią ogólnego procesu inżynierii produkcji.

Rola doświadczenia inżynierskiego

Samo oprogramowanie nie gwarantuje udanego procesu szlifowania.

Wirtualna symulacja może wykazać, że robot może dotrzeć do powierzchni, ale nie określa automatycznie, czy wynik szlifowania spełni wymagania klienta.

Inżynierowie nadal muszą rozumieć:

• Zachowanie materiału
• Charakterystykę materiałów ściernych
• Wymagania dotyczące wykończenia powierzchni
• Siły szlifowania
• Czas cyklu produkcyjnego
• Projekt uchwytu

Jest to szczególnie ważne w przypadku produktów dekoracyjnych, takich jak baterie, gdzie jakość kosmetyczna może być równie ważna jak dokładność wymiarowa.

Najlepsze wyniki uzyskuje się poprzez połączenie robotyki, oprogramowania i praktycznej wiedzy o wykańczaniu powierzchni.

Uczynienie szlifowania robotycznego bardziej elastycznym

W miarę jak producenci wytwarzają coraz więcej wariantów produktów, elastyczność staje się coraz ważniejsza.

Nowoczesna cela szlifowania robotycznego powinna nie tylko wykonywać jedno powtarzalne zadanie.

Powinna być zdolna do adaptacji do różnych produktów i wymagań produkcyjnych.

Programowanie offline wspiera tę elastyczność, ułatwiając opracowywanie i walidację programów dla nowych obrabianych przedmiotów.

Jest to jeden z powodów, dla których cyfrowa produkcja staje się coraz bardziej powiązana z automatyzacją robotyczną.

Fabryka przyszłości nie będzie po prostu zawierać więcej robotów.

Połączy projektowanie produktów, inżynierię procesową, programowanie robotów, produkcję i kontrolę jakości w bardziej zintegrowany przepływ pracy cyfrowej.

Jak Dingzhu podchodzi do automatyzacji szlifowania robotycznego

W Xiamen Dingzhu Intelligent Equipment Co., Ltd., opracowujemy niestandardowe rozwiązania do szlifowania i polerowania robotycznego dla producentów wyrobów metalowych, w tym baterii i armatury łazienkowej.

Nasze rozwiązania automatyzacji mogą integrować roboty przemysłowe od FANUC i ABB z niestandardowymi systemami szlifowania, polerowania, mocowania i sterowania.

W przypadku złożonych obrabianych przedmiotów, programowanie robotów i rozwój procesów są ważnymi częściami całego rozwiązania.

Celem nie jest tylko sprawienie, by robot się poruszał.

Celem jest stworzenie kompletnego procesu produkcyjnego, który może wielokrotnie osiągać wymaganą jakość powierzchni, wydajność produkcji i niezawodność.

Wnioski

W miarę jak szlifowanie robotyczne staje się coraz bardziej zaawansowane, technologia programowania staje się równie ważna jak sam robot.

Programowanie offline pozwala producentom opracowywać złożone trajektorie robotów w wirtualnym środowisku, identyfikować potencjalne problemy przed produkcją, skracać czas uruchomienia i usprawniać zmiany produktów.

Dla producentów pracujących ze złożonymi komponentami metalowymi, ta technologia może uczynić automatyzację robotyczną znacznie bardziej praktyczną i elastyczną.

Połączenie robotów przemysłowych, symulacji cyfrowej, inżynierii procesowej i wiedzy o wykańczaniu powierzchni otwiera nowy rozdział dla zautomatyzowanej produkcji.

Przyszłość szlifowania robotycznego to nie tylko szybsza praca robotów.

Chodzi o projektowanie, symulowanie, optymalizowanie i inteligentniejszą produkcję.