Az offline robotprogarmozásról (OLP) szóló alábbi, átfogó útmutató bemutatja a témát, majd a gyakori tévhiteket, a segítségével megoldható problémákat, az előnyeit és a sikeres megvalósítást szemléltető példákat ismerteti.
Az offline robotprogramozás (OLP) koncepciója már több éve jelen van a köztudatban, de a Visual Components úgy gondolja, hogy a gyártó vállalatok még mindig nem értik meg teljesen az OLP értékét, különösen a gyártási környezetben, ahol ipari robotokat használnak olyan alkalmazásokhoz, mint a hegesztés, a permetezés és így tovább. Ezen cikk az OLP körüli összes mítoszt leleplezi a következő témákon keresztül,
Mi az OLP?
Az offline robotprogramozás (OLP) a robotprogramok számítógépes szoftverben (virtuális környezetben) történő elkészítésének módszere 3D CAD adatok alapján. Miután a robotprogramot a szoftverben létrehozták és ellenőrizték, az letölthető a fizikai robotra.
Hegesztőprogram az OLP szoftverben (bal) és valós hegesztés az üzemben (jobb)
Kezdjük egy példával, amely szemlélteti, hogy miért érdemes az OLP-t használni.
Képzeljük el, hogy egy kör alakú alkatrészt kell hegesztenünk egy másik munkadarabhoz robottal és a robotot arra kell programoznunk, hogy egy kör alakú alkatrészt összehegesszen egy másik munkadarabbal.
A robotnak 3D-s ívben kell mozgatnia a hegesztőpisztolyt az alkatrész kerülete körül, és ugyanakkor pontosan tájolnia kell a felülethez képest.
Ez megvalósítható úgy is, hogy pontokat tanítunk meg a teach pendant-on (továbbiakban robot kezelő), de sok pontra lesz szükség, és sokáig eltarthat a felvételük. Az ívhossz szinte biztosan nem lesz állandó, ahogyan a hegesztőpisztoly tájolása sem. Ráadásul a robotcella addig nem üzemel, amíg a programozást végzik. Ez a leállás napoktól akár hetekig is eltarthat. Az OLP-vel a robotprogram előállítása sokkal egyszerűbb. Importálja a hegesztőcella CAD fájlját az OLP szoftverbe, és mutassa meg, hogy milyen útvonalat szeretne a hegesztőpisztoly számára. Miután elkészült, a szoftver létrehozza és ellenőrzi a robotprogramot, például az esetleges ütközések szempontjából. Az ellenőrzés után töltse fel a programot a robotvezérlőbe, futtassa le egyszer alacsony sebességgel a dupla ellenőrzéshez, és a cella készen áll a munka folytatására.
Körhegesztési program vizualizációja OLP szoftverben
Az offline robotprogramozás rövid története
Az első ipari robotokat tanítással programozták. Vagyis a kart a kívánt pontra mozgatták, és a pozíciót elmentették. (A kezelő vagy a programozó ezt úgy csinálja, hogy a kar végén lévő szerszámközéppont (TCP) pozícióját (x,y,z koordináták és tengelyállások) menti el, azaz a program minden egyes tengely helyzetét elmenti).
A robot programozásának manuális módjai a robot kezelő (teach pendant) segítségével
A robotszimuláció az 1980-as években jelent meg. Ekkor a robotot, annak mozgását, valamint a munkacellát vagy a környezetet CAD segítségével jelenítették meg. Kicsit később program exportáló megoldásokat fejlesztettek ki a CAD programból származó pozícióinformációk kinyerésére, hogy robot programot hozzanak létre, hasonlóan a CNC-gépek megmunkálási pályáinak előállításához). Ebből lett az OLP.
Ma az OLP-nek kétféle változata létezik. A legtöbb robotgyártó a robot kezelő mellett robotprogramozó csomagot is kínál. Alternatívaként a robotfelhasználó választhat egy független forrásból származó OLP terméket is. Ennek előnye, hogy nem függ a programozandó robot márkájától.
A hatékony OLP attól függ, hogy a CAD modell mennyire egyezik a tényleges munkacellával. Ahhoz, hogy teljes mértékben megalkothassák a cella tényleges elrendezését, és ne csak azt, amit a CAD-ben látnak, a felhasználóknak el kell végezniük a robotcella kalibrálásának nevezett eljárást. Ezt úgy lehet elvégezni, hogy a cellában referenciapontokat készítenek, utána a robot szerszámközéppontjának (TCP) tényleges pozícióját és a perifériás berendezések helyét beolvassák az OLP eszközbe, majd a modell és a valós cella közötti valódi megfelelés eléréséhez – a digitális iker elkészítéséhez – lefuttatják a saját specifikus kalibrációs programjaikat. A mérések elvégezhetők magával a robottal, mint mérőeszközzel vagy külső mérőberendezésekkel, például 3D lézerszkennerrel.
A robotok programozásának modern módja az OLP eszköz segítségével
Gyakori tévhitek és félreértések az OLP-vel kapcsolatban
Bár OLP eszközök már jó néhány éve elérhetők, a bevezetés viszonylag lassan megy. Ennek részben az az oka, hogy nem értik, mi is ez, és hogyan kell használni. Itt az ideje, hogy tisztázzuk a témakört.
Az OLP csak nagy gyártóknak szól
Ez abból a feltételezésből ered, hogy az OLP előnyeinek kihasználásához nagy termelési volumenekre van szükség. A valóság kissé másképp fest. Az OLP különösen akkor előnyös, ha a gyártási sorozat kicsi, a beállítások vagy átállások gyakoriak, és a feladatok sokfélék. A kis- és közepes méretű gyártók is nagy hasznát vehetik OLP eszköznek, ha kis tételes gyártást folytatnak.
Az OLP használata nehéz
Mint minden szoftver, az OLP eszközök is igényelnek némi képzést. Ráadásul valószínűleg vannak olyan OLP eszközök, amelyek nem mondathatók túl felhasználóbarátnak. A legjobb termékek azonban intuitívak, logikusak és könnyen kezelhetők, így a kezdő felhasználók gyorsan elsajátíthatják a feladatokat.
Továbbá, ne becsülje alá a robot kezelő általi programozás összetettségét. A különböző robotmárkák különböző parancsokkal rendelkeznek, ráadásul a rendszerek is változhatnak a régebbi és az újabb robotmodellek között. Ez még bonyolultabbá teszi a kézi programozást.
Az OLP eszközök drágák
Az OLP eszköz egy kiegészítő kiadás. Azonban csak egyszer kell megvásárolni, és bármilyen márkájú robotot támogat, amelyet használ. (Ez is segít elkerülni, hogy a Visual Components egyetlen robotgyártóhoz legyen kötve.)
Az OLP eszközt használók arról számolnak be, hogy a robotcellák megtérülése javult, mivel csökkent az állásidő, és nőtt a robotok kihasználtsága. Bizonyítottan akár 90%-kal is csökkentheti a programozás miatti robotleállásokat, és egyetlen projekt esetében is megtérülhet.
Az OLP kiküszöböli a szakképzett programozók szükségességét
Az OLP eszközök felgyorsítják a programkészítést, csökkentve a programozáshoz szükséges időt, de nem szünteti meg a szakképzett programozók szükségességét. A pályatervezést és -optimalizálást, az ütközések elkerülését stb. a legjobb, ha tapasztalt programozó végzi. Egy OLP eszköz azonban produktívabbá teheti őket, időt adva nekik az összetettebb programozási feladatokra és az innovációra egy biztonságosabb munkakörnyezetben.
Fájdalmas pontok a tipikus munkafolyamatban OLP nélkül
Az OLP alternatívája a közvetlenül a roboton történő programozás. Ezzel legalább három probléma van.
- A projekt késedelmének és a többletköltségek kockázata
- Biztonsági aggályok
- Elveszett termelési kapacitás
Jelentős a projekt késésének kockázata, ha a programozás a robotokon történik. Ehhez az összes szerszámot és rögzítést megtervezték, megépítették és telepítették. A szállítószalagok vagy más anyagmozgató eszközök be vannak állítva, és az alkatrészek készen állnak a használatra. A programozó csak ezek után kezdheti el a robot programozását.
Szinte garantált, hogy problémák merülnek fel. Lehet, hogy a robot nem tud elérni egy adott pozíciót, esetleg az alkatrészek rossz helyen vannak, vagy a kitűzött ciklusidő nem érhető el.
Ezek bármelyikénél az egyetlen megoldás a cella átépítése. Ez elkerülhetetlenül késlelteti a gyártás megkezdését, akár hetekkel is, ami jelentős többletköltségekhez vezet.
A pontok a robot kezelővel történő tanítása gyakran megköveteli, hogy a programozó belépjen a robot munkaterébe. Ez lehet az egyetlen módja annak, hogy lássa, merre halad a szerszám, vagy ellenőrizze az ütközések meglétét. A robot “tanítási” üzemmódba helyezésével biztosítani kell a biztonságot, de mindig fennáll a váratlan mozgás kockázata, akár magánál a robotnál, akár a cella valamelyik más mechanizmusánál.
Végezetül, amíg a programozó a robotcellán belül dolgozik, a robot semmi mást nem tud csinálni. Amikor a robot nem működik az nem termel hasznot. És még a legjobb programozók is hajlamosak alábecsülni a feladathoz szükséges időt.
Az OLP előnyei
Az OLP eszközt használó gyártók számos előnyről számolnak be:
- Nincs robot leállási idő
- A programozási idő akár 80%-kal is csökkenthető, a robotok kihasználtsága pedig akár 95%-kal is növelhető, ami növeli a programozók termelékenységét és csökkenti a cella leállási idejét.
- Gyors beállítási idők
- Kevesebb időre van szükség egy új termék bevezetéséhez – a programozás nem szekvenciálisan, hanem párhuzamosan történik.
- Fokozott biztonság
- Csökkentett baleset- és sérülésveszély
- Magasabb és megismételhető minőség
- A robotprogramok jobban optimalizáltak (rövidebb ciklusidő, nagyobb pontosság és konzisztencia), ami magasabb és megismételhető gyártási minőséget eredményez.
- Robot márka és feladat függetlenség
- Függetlenül a robotok márkájától vagy a folyamatok típusától, a fejlett OLP szoftver minden alkalmazást le tud fedni.
- Nincs több meglepetés
- Elkerülhetők az utolsó pillanatban történő rögzítési és szerszámmódosítások
További jelentős előny, hogy az OLP eszközök hozzájárulnak a gyárthatósági tervezéshez (DfM). Ez elsősorban abból fakad, hogy a különböző szabványok, rendszerek, tervezési módszerek stb. helyett mindenki ugyanahhoz a folyamatismerethez fér hozzá. Ezenkívül a programozásnak a cellatervezéssel és -építéssel való párhuzamosítása révén több lehetőség nyílik a tervek optimalizálására a rövidebb ciklusidő és a jobb termékminőség érdekében.
Az OLP alkalmazási területei
Minden robotos rendszer alkalmas az OLP alkalmazására. Az egyetlen követelmény, hogy rendelkezzenek a munkacella, az alkatrészek, a szerszámok és a rögzítők digitális modelljeivel. (Ma már mindent CAD-ben tervezünk, így ez nem jelenthet problémát.) Azáltal pedig, hogy a robotpályák egyre összetettebbé válnak, az OLP előnyei is egyre érezhetőbbek lesznek.
Az alábbi pontokat szem előtt tartva, a következő esetek lehetnek az OLP legjobb felhasználási formái:
- Hegesztés: a hozzáférés és a tájolás különleges kihívások, amelyekben az OLP segít, továbbá az összetett hegesztési varratok nagymennyiségű hegesztési pontot igényelhetnek.
- Bevonás (festés): a hegesztéshez hasonlóan a tájékozódás is fontos, csakúgy, mint az egységes festékvastagság és a távolság, valamint annak biztosítása, hogy minden területet el lehessen érni és optimálisan lehessen festeni.
- Adagolás: számos összeszerelési művelet hosszú, összetett ragasztási varrat felhelyezését igényli. Az OLP segít egyenletes minőségben, offline és gyorsan létrehozni a szerszámpályákat.
- Megmunkálás (felület): az olyan alkalmazások, mint a homokfúvás és a sorjázás gyakran hosszú, bonyolult pályákat igényelnek.
- Összeszerelési alkalmazások (jigless): a megragadás és a beillesztés típusú mozgások a megfogó orientációjának precíz irányítását igénylik, ami az OLP-vel magasabb szinten érhető el.
- Anyagmozgatási alkalmazások: az OLP segítségével a programozó meghatározhatja a két hely közötti leggyorsabb távolságot, ami nem mindig a legkézenfekvőbb útvonal.
- Vágás: a plazma- vagy lézervágás, illetve a vízsugaras vágás működhet a szabványos alkatrészek esetében, de az összetett geometriákhoz pontos vágási mintákkal rendelkező robotokra van szükség, amelyek az OLP-vel generálhatók.
A kis tételes gyártásra gyakorolt hatása
Bár az OLP minden robotokat használó gyártó számára előnyös, a legnagyobb előnyök ott jelentkeznek, ahol a tételek mérete kicsi és a gyártási ciklusok rövidek. A probléma az, hogy a robotnál történő programozás esetén a gyakori átállítások és beállítások felemésztik a rendelkezésre állást és a futási időt. Az OLP segítségével azonban a programokat virtuálisan tesztelik és letöltik a robotokra, miközben a cella fizikai aspektusait (rögzítők, megfogó stb.) módosítják. Az óvatosság azt javasolja, hogy a robotot alacsony sebességgel futtassák végig egy cikluson az ütközések ellenőrzésére, a cella csak ezután áll készen a termelés újraindítására.
A fentieken túl az OPL segítségével a dokumentációban vagy a modellekben felmerülő, a tervezéssel kapcsolatos problémák előre azonosíthatók, megoszthatók az érdekelt csapatokkal, illetve megoldhatók anélkül, hogy a termelés leállása miatt veszteséget szenvedne a vállalat.
Példák a sikeres OLP felhasználásra
Az Afrit, egy dél-afrikai nagyméretű pótkocsikat gyártó vállalat az OLP bevezetése mellett döntött, aminek köszönhetően a robotok programozására fordított időt a cellában töltött két hétről négy napra csökkentették. Ferdi Beukes, az Afrit mechatronikai mérnöke a következőket mondta: „Több időnk van a hegesztés és más rendszerek fejlesztésére, mivel nem kell manuálisan programoznunk és optimálnunk a pályákon.”
A Volvo az OLP-t a csuklós vontatók és a kerekes rakodók gyártásával foglalkozó üzletágaiban alkalmazza. Egy kísérleti cella, amely a nagy termékösszetételű, kis volumenű alkatrészeket gyártó családot célozza meg. A rendszer segítségével két robotot használnak a “szerszám nélküli hegesztés” megvalósítására egy cellában, az egyiket a kezeléshez, a másikat a hegesztéshez.
Finnországban a HT Laser kis sorozatban végez robotosított vágást és hegesztést több gyártó robotjainak felhasználásával. Az OLP-t a programozási idő megtakarítása és a termelési kapacitás növelése érdekében alkalmazták. Janne Tuominen, a HT Laser termékfejlesztési vezetője elmondta:
„Az offline programozás előnyei nap mint nap megmutatkoznak a termelésünkben. A legnagyobb előny az időmegtakarítás, mivel a programozás a termelés és a drága gépek leállítása nélkül elvégezhető. Az időmegtakarítás bizonyos szoftvermakrókkal is elérhető, amelyek felgyorsítják a programozási folyamatot. Az offline programozás akkor is megoldja a problémát, ha a hegesztett darab nagyméretű, vagy olyan helyen található, ahová nehéz vagy nem biztonságos felmászni.”
Miért kellene az OLP-nek a robotokat használó gyártók standard eszközévé válnia?
Tekintettel az OLP által biztosított termelékenységbeli előrelépésre, azok a robotfelhasználók, akik ragaszkodnak a kézi programozáshoz a munkacellában, hátrányos helyzetbe hozzák magukat. Az OLP:
- Költséghatékony megoldás a robotprogramozáshoz
- Csökkenti a robotok fizikai tesztelésének és hibakeresésének szükségességét
- Javítja a biztonságot és csökkenti a balesetek és sérülések kockázatát
- Gyorsabb és pontosabb programozást tesz lehetővé
A Delfoi Robotics OLP megoldása
A Visual Components már régóta vezető szerepet tölt be a 3D-s gyártásszimuláció területén. Mivel az OLP a robotszimulációból nőtt ki, a két technológia kiegészíti egymást. Ezért a Visual Components Group 2022 októberében felvásárolta a Delfoi Robotics OLP szoftverét (amely a Visual Components platformjára épül).
A Delfoi OLP megoldását a következők teszik egyedivé:
- Intuitív, gyorsan tanulható
- Layout és folyamatfüggetlen – egy szoftver lefedi a legtöbb robotalkalmazást (hegesztés, megmunkálás, bevonatolás)
- Robotfüggetlen – ez a szoftver egy termékben lefedi az összes nagyobb márka OLP-jét, beleértve 17 poszt-processzort (ez a jövőben továbbiakkal bővül) és 40 robotvezérlő verziót (régi és új)
- Intézményesíti és tárolja az alapvető folyamatismereteket, így azok a termék-, cella- és berendezéstervezésben részt vevő valamennyi érdekelt fél számára elérhetővé válnak
- Rendkívül gyors, automatizált és megbízható programgenerálás és validálás.
- Intelligens és automatikus eszközök a robotprogram problémák megoldásához.
- Több mint 30 országban használatos és több nyelvet támogat.
Ideje áttérni az offline robotprogramozásra
A robot kézi programozása a munkacellában lassú és tökéletlen. Napokra vagy hetekre leköti a munkacellát, és késlelteti a termelés megkezdését. Az OLP megoldja ezeket a problémákat azáltal, hogy lehetővé teszi a virtuális környezetben történő programozást. Ezután, amikor a program készen áll és ellenőrzött, letölthető a robotra, és megkezdődhet a termelés.
Az OLP jelentős sebesség-, költség-, hatékonysági és minőségi előnyöket biztosít a gyártóknak azokkal szemben, akik nem használják. A Visual Components Delfoi Robotics OLP megoldása könnyen megtanulható, és az összes vezető robotmárkával működik.
