UNIVERZA V MARIBORU · · 2017-11-286.1.1 Orodna vrstica "File" programa RobotStudio ... Initial Graphics Exchange Specification) ... SAT (ang. Standard ACIS Text)

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO

Aleš KAPUN

VIRTUALNA PROIZVODNA CELICA

Z ROBOTOM ACMA XR701

Magistrsko delo

študijskega programa 2. stopnje

Mehatronika

Maribor, marec 2014

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo

- I -

Magistrsko delo

VIRTUALNA PROIZVODNA CELICA Z

ROBOTOM ACMA XR701

Študent: Aleš KAPUN

Študijski program

2. stopnje:

Mehatronika

Mentor FS: izr. prof. dr. Karl GOTLIH

Mentor FERI: doc. dr. Miran RODIČ

Somentor (FS): dr. Simon BREZOVNIK

Maribor, marec 2014


- II -


- III -

ZAHVALA

Mentorjema, prof. dr. Karlu Gotlihu in doc. dr.

Miranu Rodiču za vse nasvete, strokovno pomoč in

vodenje pri opravljanju magistrskega dela.

Podjetju Arcont, d.d., ki mi je izkazalo finančno

podporo tekom študija.

Punci in prijateljem, ker so verjeli vame, mi stali

ob strani ter pomagali doseči zastavljene cilje.

Posebna zahvala velja staršem, ki so mi omogočili

študij.


- IV -

KAZALO

1 UVOD ................................................................................................................................ 1

1.1 OPREDELITEV PODROČJA IN OPIS PROBLEMA ............................................................... 1

1.2 NAMEN IN CILJI MAGISTRSKEGA DELA ......................................................................... 2

1.3 DELOVNE HIPOTEZE MAGISTRSKEGA DELA .................................................................. 3

1.4 PREDPOSTAVKE IN OMEJITVE RAZISKAVE .................................................................... 3

1.5 PREDVIDENE METODE RAZISKOVANJA ......................................................................... 4

2 PREGLED STANJA OBRAVNAVANE PROBLEMATIKE ...................................... 5

3 ROBOTSKA CELICA IN PROGRAM ROBOTSTUDIO ........................................... 7

3.1 ROBOT ACMA XR701 ................................................................................................ 9

3.1.1 Shematski prikaz kinematične zgradbe robota ....................................................... 9

3.1.2 Delovni prostor robota ......................................................................................... 11

3.1.3 Specifikacija robota .............................................................................................. 11

3.1.4 Krmilna omara robota .......................................................................................... 12

3.2 CNC-ROBOTSKA OBRAČALNA MIZA .......................................................................... 13

3.2.1 Hidravlični agregat .............................................................................................. 14

3.2.2 Komunikacija med CNC-obračalno mizo in robotom ACMA XR701 .................. 14

3.3 PODJETJE ABB IN PROGRAMSKI PAKET ROBOTSTUDIO ............................................. 15

3.3.1 Zgodovina podjetja ABB Robotics ........................................................................ 15

3.3.2 Programski paket RobotStudio ............................................................................. 16

4 POVRATNI INŢENIRING CNC-ROBOTSKE MIZE .............................................. 18

4.1 TRIRAZSEŢNA OPTIČNA DIGITALIZACIJA CNC-ROBOTSKE MIZE ................................ 19

4.1.1 TRITOP fotogrametrična oprema za trirazsežno digitalizacijo .......................... 19

4.1.1.1 Plan poteka dela ............................................................................................ 20

4.1.1.2 Fotografiranje s fotogrametričnim digitalnim fotoaparatom Fuji FinePix ... 20

4.1.1.3 Prenos in procesiranje slik s programsko opremo TRITOP ......................... 21

4.1.1.4 Rezultati fotogrametrične trirazseţne digitalizacije ..................................... 22

4.1.2 Oprema ATOS II 400 za trirazsežno optično brezkontaktno digitalizacijo .......... 23

4.1.2.1 Opis trirazseţnega optičnega digitalizatorja ATOS II 400 ........................... 23

4.1.2.2 Plan poteka dela ............................................................................................ 25

4.1.2.3 Postopek trirazseţne optične digitalizacije ................................................... 26


- V -

4.1.2.4 Obdelava zajetih podatkov ........................................................................... 28

4.1.2.5 Rezultat trirazseţne optične digitalizacije z ATOS II 400 ........................... 29

4.2 IZDELAVA 3D-MODELA CNC-ROBOTSKE MIZE S POMOČJO MODELIRNIKA CATIA ..... 30

4.2.1 Na kratko o programu CATIA V5 R20 ................................................................. 30

4.2.2 Pretvorba površinske poligonizacijske mreže v volumenski model ...................... 31

4.2.2.1 Plan modeliranja z modelirnikom CATIA ................................................... 31

4.2.2.2 Modeliranje CAD-modela CNC-robotske obračalne mize .......................... 32

4.3 REZULTATI POVRATNEGA INŢENIRINGA CNC-ROBOTSKE OBRAČALNE MIZE ............. 34

5 CAD-MODEL ROBOTA ACMA IN VARNOSTNE CELICE ................................. 35

5.1 CAD-MODEL ROBOTA ACMA XR701 ...................................................................... 35

5.1.1 Od realnega robota ACMA XR701 do CAD-modela robota ................................ 36

5.1.2 Rezultati obnašanja 3D-modela ACME v primerjavi z realnim sistemom ........... 38

5.1.3 Utemeljitev izbire uporabe že narejenega modela robota ACMA XR701 ............ 38

5.2 CAD-MODEL VARNOSTNE CELICE ............................................................................. 39

5.2.1 Razlogi za lastno modeliranje varnostne celice ACME kljub obstoječi ............... 39

5.2.2 Izdelava CAD-modela virtualne varnostne celice robota ACMA XR701............. 40

5.2.3 Ugotovitve in izboljšave CAD-modela virtualne celice robota ACMA ................ 43

6 VIRTUALNA PROIZVODNA CELICA Z ROBOTOM ACMA XR701 V

PROGRAMSKEM PAKETU ROBOTSTUDIO ................................................................. 44

6.1 ORODNE VRSTICE IN OSNOVNI UKAZI PROGRAMA ROBOTSTUDIO .............................. 45

6.1.1 Orodna vrstica "File" programa RobotStudio ..................................................... 46

6.1.2 Orodna vrstica "Home" programa RobotStudio .................................................. 46

6.1.3 Orodna vrstica "Modeling" programa RobotStudio ............................................ 48

6.1.4 Orodna vrstica "Simulation" programa RobotStudio .......................................... 49

6.1.5 Orodna vrstica "Controller" programa RobotStudio ........................................... 50

6.1.6 Orodna vrstica "RAPID" programa RobotStudio ................................................ 51

6.1.7 Orodna vrstica "Add-Ins" programa RobotStudio ............................................... 52

6.1.8 Orodna vrstica "Modify" programa RobotStudio ................................................ 53

6.2 UVOZ CAD-MODELOV IN USTVARJANJE MEHANIZMOV TER ORODIJ V PROGRAMSKEM

PAKETU ROBOTSTUDIO V5.60 ............................................................................................... 54

6.2.1 Uvoz CAD-modelov v programski paket RobotStudio ......................................... 54

6.2.2 Ustvarjanje mehanizma robota ACMA in CNC-robotske obračalne mize ........... 56


- VI -

6.2.3 Shranjevanje mehanizma v knjižnico .................................................................... 59

6.2.4 Ustvarjanje in dodajanje orodja robotskemu mehanizmu ACMA XR701 ............ 59

6.3 KRMILNIK VIRTUALNE PROIZVODNE CELICE ROBOTA ACMA XR701 ....................... 60

6.3.1 Ustvarjanje novega sistema za virtualni krmilnik ................................................ 60

6.3.2 Dodajanje virtualnega krmilnika modelu robota ACMA XR701 ......................... 61

6.4 TESTIRANJE VIRTUALNE PROIZVODNE CELICE IN REZULTATI TESTIRANJA ................. 62

6.4.1 Potek testiranja ..................................................................................................... 63

6.4.2 Rezultati in ugotovitve testiranja .......................................................................... 65

7 DISKUSIJA ..................................................................................................................... 68

7.1 MOŢNE IZBOLJŠAVE NAREJENE VIRTUALNE PROIZVODNE CELICE .............................. 68

7.2 3D-TISKAN MODEL ROBOTA ACMA XR701 IN CNC-ROBOTSKE MIZE ...................... 70

8 SKLEP ............................................................................................................................. 71

9 SEZNAM LITERATURE, VIROV IN PRILOG ........................................................ 72

9.1 LITERATURA IN VIRI .................................................................................................. 72

9.2 VIRI UPORABLJENIH SLIK ........................................................................................... 75

9.3 SEZNAM PRILOG ........................................................................................................ 76

PRILOGE .................................................................................................................................. 1

PRILOGA 1: NAČRT MODELA CNC-ROBOTSKE OBRAČALNE MIZE 1/2 ................................... 2

PRILOGA 2: NAČRT MODELA CNC-ROBOTSKE OBRAČALNE MIZE 2/2 ................................... 3

PRILOGA 3: NAČRT MODELA ROBOTA ACMA XR701 1/2 .................................................... 4

PRILOGA 4: NAČRT MODELA ROBOTA ACMA XR701 2/2 .................................................... 5

PRILOGA 5: IZGLED VIRTUALNE ROBOTSKE CELICE ................................................................. 6

PRILOGA 6: NAČRT ROBOTSKE CELICE Z ROBOTOM ACMA XR701 ........................................ 7

PRILOGA 7: NAČRT 3D TISKANEGA MODELA ROBOTA IN CNC-ROBOTSKE MIZE ..................... 8

PRILOGA 8: DELOVNI ŢIVLJENJEPIS ALEŠ KAPUN ................................................................. 9


- VII -

SEZNAM SLIK

Slika 3.1: Prikaz proizvodne celice robota ACMA XR701........................................................ 7

Slika 3.2: Shema robota ACMA s pripadajočo kontrolno omaro ACMA BR2210 [8].............. 9

Slika 3.3: Kinematična shema poloţajnega dela robota ........................................................... 10

Slika 3.4: Delovno območje robota ACMA XR701 ................................................................ 11

Slika 3.5: Krmilna omara ACMA BR2210 .............................................................................. 12

Slika 3.6: Postavitev CNC-robotske mize z robotom ACMA XR701 ..................................... 13

Slika 3.7: Program RobotStudio in virtualna proizvodna celica podjetja ARCONT, d. d. ...... 16

Slika 4.1: CNC-robotska obračalna miza ................................................................................. 18

Slika 4.2: Prikaz kodirnih, ne-kodirnih referenčnih točk in kalibracijske letve [18] ............... 20

Slika 4.3: Simboličen prikaz poteka fotogrametrije [18] ......................................................... 21

Slika 4.4: Programsko okolje TRITOP .................................................................................... 22

Slika 4.5: Trirazseţni optični brez kontaktni digitalizator ATOS II 400 ................................. 23

Slika 4.6: Grafični prikaz triangulacijskega postopka .............................................................. 24

Slika 4.7: Priprava opreme ATOS II 400 ................................................................................. 26

Slika 4.8: Kalibracija digitalizatorja ATOS II 400 ................................................................... 26

Slika 4.9: Potek digitalizacije z digitalizatorjem ATOS II 400 ............................................... 27

Slika 4.10: Ročna poravnava posnetih točk CNC-robotske obračalne mize ............................ 28

Slika 4.11: Poligonizacijska mreţa CNC-robotske obračalne mize ......................................... 29

Slika 4.12: Poligonizacijska mreţa v programu CATIA V5 R20 ............................................ 31

Slika 4.13: Orodna vrstica programa CATIA V5 R20 ............................................................. 32

Slika 4.14: Modeliranje robotske mize na obstoječo mreţo ..................................................... 32

Slika 4.15: Končni 3D-model robotske mize, brez vodnikov in cevi....................................... 33

Slika 4.16: Končni CAD-model CNC-robotske obračalne mize .............................................. 34

Slika 5.1: Model robota ACMA XR701 .................................................................................... 36

Slika 5.2: Merjeni robot ACMA in njegova površinska mreţa z referenčnimi točkami .......... 37

Slika 5.3: Virtualna varnostna celica robota ACMA v programu Google SketchUp [5] ......... 40

Slika 5.4: Model in realna slika krmilne omare robota ACMA XR701 ................................... 41

Slika 5.5: Narejen CAD-model virtualne varnostne celice robota ACMA XR701.................. 42

Slika 5.6: Končna različica CAD-modela varnostne celice robota ACMA XR701 ................. 43

Slika 6.1: Delovno okolje programa RobotStudio V 5.60 ........................................................ 45

Slika 6.2: Prikaz orodne vrstice "Home" programa RS v 5.60 ................................................. 47

Slika 6.3: Prikaz orodne vrstice "Modeling" programa RS v 5.60 ........................................... 48


- VIII -

Slika 6.4: Prikaz orodne vrstice "Simulation" programa RS v 5.60 ......................................... 49

Slika 6.5: Prikaz orodne vrstice "Controller" programa RS v 5.60 .......................................... 50

Slika 6.6: Prikaz orodne vrstice "RAPID" programa RS v 5.60 .............................................. 52

Slika 6.7: Prikaz orodne vrstice "Add-Ins" programa RS v 5.60 ............................................. 53

Slika 6.8: Prikaz orodne vrstice "Modify Mechanism Tools" programa RS v 5.60 ............. 53

Slika 6.9: Prikaz orodne vrstice "Modify Part Tools" programa RS v 5.60 .......................... 53

Slika 6.10: Prikaz uvoţenih segmentov CAD-modela robota ACMA v program RS ............. 55

Slika 6.11: Dodajanje povezav mehanizmu v programu RS .................................................... 57

Slika 6.12: Dodajanje osi mehanizmu ...................................................................................... 57

Slika 6.13: Okno robotskega mehanizma ACMA XR701 ....................................................... 58

Slika 6.14: Okno mehanizma CNC-robotske mize .................................................................. 58

Slika 6.15: Okno za sistemske nastavitve robotskega mehanizma ........................................... 61

Slika 6.16: Izbira knjiţnice robota ............................................................................................ 61

Slika 6.17: Virtualna proizvodna celica v programu RobotStudio ........................................... 62

Slika 6.18: FlexPendant virtualna ročna konzola programa RS ............................................... 63

Slika 6.19: Prikaz kolizije rezkarja s podlago .......................................................................... 65

Slika 7.1: Ročna konzola robota ACMA XR701 ..................................................................... 69

Slika 7.2: Prikaz TPU s prilagojenim ekranom ročne konzole ACMA XR701 ....................... 69

Slika 7.3: 3D-tiskan model CNC-robotske obračalne mize in robota ACMA XR701 ............ 70

SEZNAM TABEL

Tabela 3.1: Specifikacije posameznih osi robota ACMA XR701 [7] ...................................... 12

Tabela 4.1: Kompleti objektivov za konfiguracijo ATOS II 400 [19] ..................................... 24

Tabela 5.1: Primerjava vrednosti simulacijskega in realnega modela robota ACMA [29] ...... 38


- IX -

UPORABLJENE KRATICE

PLK (programirljivi logični krmilnik) digitalni računalnik, ki je uporabljen za

avtomatizacijo elektromehanskih procesov v številnih panogah in na različnih strojih.

ISO (ang. International Standard Organisation) mednarodna organizacija za

standardizacijo.

ABB (ang. Asea Brown Boveri) eno od vodilnih podjetij v robotiki.

ZDA (ang. United States of America) Zdruţene drţave Amerike.

CAD (ang. Computer Aided Design) računalniško podprto načrtovanje.

CNC (ang. Computer Numerical Control) računalniško podprto vodenje.

3D (ang. Three Dimensional space) trirazseţni ali tridimenzionalni prostor.

CCD (ang. Charge-coupled device) naprava s svetlobno občutljivim detektorjem.

EU (ang. European Union) Evropska unija, drţavna zveza evropskih drţav.

IGS ali IGES (ang. Initial Graphics Exchange Specification) datotečni format, ki

omogoča digitalno izmenjavo informacije med računalniško podprtimi načrtovalnimi

sistemi.

RS krajšava za programski paket RobotStudio proizvajalca ABB Robotics.

UCS (ang. User Coordinate System) uporabniški koordinatni sistem.

SAT (ang. Standard ACIS Text) standardni ACIS format zapisa geometrije modela

[40].

WRL ali VRML (ang. Virtual Reality Modeling Language) datotečni format besedila,

kjer so lahko shranjeni podatki poligonizacijske mreţe 3D modela skupaj s površinsko

barvo [36].

TPU (ang. Teach Pendant Unit ali FlexPendant) učna pripravna enota [39].

COM (ang. Communication port) komunikacijski vmesnik.

LAN (ang. Local Area Network) lokalno računalniško omreţje.


- X -

UPORABLJENE STROKOVNE BESEDE

INDUSTRIJSKI ROBOT avtomatsko krmiljen, prosto programirljiv, večnamenski

manipulator z najmanj tremi programirljivimi osmi, ki ga uporabljamo za industrijske

aplikacije, bodisi na fiksnem mestu ali pa na mobilnem sredstvu (ISO 8373).

POVRATNI INŢENIRING (ang. Reverse engineering) - obraten pristop od izdelka do

načrta. Gre za pravno sankcioniran način kopiranja tehnologije izdelka, ki se začne z

obstoječim izdelkov in deluje v obratni smeri. Uporablja se za ugotavljanje tehnologije in

načina funkcionalnosti izdelka.

PRENAŠALNA NAPRAVA avtomat, pri katerem je premikanje, izvedeno po točno

določeni tirnici glede na fiksni program, ki ga brez mehanskega posega ne moremo

spreminjati. Uporabljamo jih predvsem za naloge prenašanja [3].

MANIPULATOR ročno ali programsko krmiljena prenašalna naprava, ki jo

uporabljamo predvsem za prenašanje. Sestavljena je iz več zglobov, ki se medsebojno

neodvisno premikajo [3].

ROBOT je programirljiva mehanska naprava, ki je uporabljena namesto osebe za izvajanje

nevarnih ali ponavljajočih nalog z visoko stopnjo natančnosti [15].

PROIZVODNA CELICA skupek strojev in naprav, ki proizvodni proces razdeli vse od

začetka do konca izdelka na več samostojnih enot, ki vsaka zase opravljajo določeni del

naloge. Vsaka celica zase je tako odgovorna za celovito enoto dela.

OFF-LINE PROGRAMIRANJE način programiranja, pri katerem programer napiše

program in ga lahko testira, brez da bi ga naloţil na programirljivo enoto. Ko je program

dokončan, je naloţen na napravo, programirljiva naprava pa je takoj pripravljena za

uporabo [15].

ON-LINE PROGRAMIRANJE način programiranja, ki zahteva da je robot vključen, z

namenom, da ga vodimo in učimo. Poznano tudi kot programiranje z učenjem robota [15].

INTEROPERABILNOST zmoţnost informacijskih sistemov in poslovnih procesov, ki

jih ti sistemi podpirajo za izmenjevanje podatkov, informacij in znanj.

FOTOGRAMETRIJA postopek pridobivanja natančnih meritev na podlagi

fotografskih postopkov in računalniške po obdelave pridobljenih podatkov [17].

POLIGONIZACIJSKA MREŢA – mreţa sestavljena iz poligonov ali mnogokotnikov.

STROJ sklop povezanih delov ali komponent z vsaj enim gibljivim delom, sestavljen za

opravljanje določene naloge [5].


- XI -

GABARITNE DIMENZIJE največje dimenzije opazovanega predmeta.

FLEXPENDANT virtualna ročna konzola za vodenje robota v programu RobotStudio.

RAPID poseben programski jezik, ki je uporabljen za programiranje novejših robotov

podjetja ABB Robotics [37].

RUTINA del glavnega programa ali podprogram znotraj glavnega programa [37].

KINEMATIKA v fiziki veja mehanike, ki opisuje gibanje telesa, ne da bi se spraševala

po njegovih vzrokih in bi pri tem upoštevala na primer delovanje zunanjih sil [38].

KRMILJENJE po DIN 19226 postopek v sistemu, pri katerem ena ali več vhodnih

veličin vpliva na izhodne veličine v skladu s sistemskimi zakonitostmi [24].

RAZHROŠČEVANJE (ang. debugging) – postopek odkrivanja in odpravljanja napak v

programu.


- 1 -

1 UVOD

1.1 Opredelitev področja in opis problema

Uvedba robotov v moderni industriji je močno povezana z avtomatizacijo proizvodnje, kjer se

roboti uporabljajo za manipulacijo materialov, raznih polizdelkov in direktno manipulacijo

orodij v tehnološkem procesu. Uporaba robotov zmanjšuje proizvodne stroške, povečuje

produktivnost, zagotavlja kakovost in lahko nadomesti ljudi pri teţkih in zdravju škodljivih

opravilih. Eden izmed glavnih razlogov za uvedbo avtomatizacije in robotizacije proizvodnje

je zniţanje proizvodnih stroškov izdelka. Različne aplikacije in novosti na področju robotike

pospešujejo zamenjavo zastarelih robotov z novimi, ne samo zaradi boljših mehanskih

lastnosti, ampak tudi v večini primerov zaradi boljše programske opreme. Novi sistemi so

učinkovitejši in uporabniku prijaznejši, programiranje takšnih robotov pa je laţje, hitrejše in

učinkoviteje.1

K novostim na področju aplikacij v robotiki sodi tudi uporaba simulacijskih programov za

modeliranje proizvodnih sistemov, ki postaja vse bolj pomemben del načrtovanja samega

proizvodnega sistema. K temu je pripomogla tako cenovno ugodna kot tudi vse bolj zmogljiva

računalniška oprema. Program ABB RobotStudio je zagotovo ena sodobnih robotskih

aplikacij, ki zraven preprostega uporabniškega vmesnika omogoča tudi načrtovanje in off-line

programiranje proizvodne celice v virtualnem okolju. Uporaba virtualnega okolja proizvodne

celice v industriji je koristna tako za naročnika kot tudi za izvajalca. Naročniku omogoča

izgradnjo proizvodne celice po lastnih ţeljah in potrebah, tehnične rešitve pa so predstavljene

s strani izvajalca ţe pred samim začetkom projekta. Veliko prednost simulacijskih programov

predstavlja tudi programiranje proizvodne celice, ki je lahko izvedeno med samim

obratovanjem. Tako je modifikacija obstoječih in dodajanje novih programov moţna brez

zaustavitve proizvodnje, kar vpliva na večjo produktivnost in zniţanje cene končnega izdelka.

Proizvajalcu pa tako omogoča večjo konkurenčnost in fleksibilnost.


- 2 -

Uporaba virtualnega okolja proizvodne celice in simulacijskih programov v robotiki pa ni le

ključnega pomena za industrijo, ampak je koristna tudi na pedagoški ravni. Virtualno okolje

proizvodne celice predstavlja verno kopijo realnega okolja robota. Preden program zaţenemo

na realnem robotu, ga tako lahko testiramo v virtualnem okolju. Grafična animacija sluţi

neizkušenim programerjem predvsem za ugotavljanje kolizij (trkov) robota. Na ta način se

izognemo poškodbam ali uničenju realnega robota in periferije. Robot ACMA XR701 velja

za starejši tip robota, ki je bil izločen iz industrijskega okolja podjetja Revoz, d. d., iz Novega

mesta predvsem zaradi programskih razlogov. Sedaj sluţi v pedagoške namene na Fakulteti

za strojništvo. Glavna pomanjkljivost robota je uporabniški vmesnik, ki je zastarel in ne

omogoča predhodnega testiranja programa, preden je le-ta naloţen na realni robot.

1.2 Namen in cilji magistrskega dela

Namen magistrskega dela je sestaviti virtualno proizvodno celico v programskem okolju ABB

RobotStudio, katere bistveni element je robot ACMA XR701. Dodane bodo tudi druge

periferne naprave. Ena izmed teh je CNC-robotska obračalna miza. Namen robotske

obračalne mize v virtualni robotski celici je vpeljava dodatne prostostne stopnje robota

ACMA XR701, ki se bo kasneje uporabljala za rezkanje kovinskih in nekovinskih materialov

s pomočjo orodja (rezkala) pritrjenega na koncu samega robota. Robotska miza bo izdelana

po principu povratnega inţeniringa (ang. Reverse engineering). Zajemanje razseţnosti

obstoječe CNC-robotske mize je potekalo s trirazseţno optično digitalizacijo in pomočjo

modelirnika Catia v5 R20. 3D-model robotske obračalne mize je v nadaljevanju zdruţen z ţe

obstoječim modelom robota ACMA RX701. Celoten model robota in obračalne mize bo

potem prenesen v programsko orodje ABB RobotStudio, kjer bo zasnovan gibljiv model

robota ACMA z vrtljivo mizo. Izdelan program bo pozneje uporabljen za študente, ki se prvič

srečujejo z industrijskim robotom. Tako bodo lahko najprej v virtualnem svetu poskušali

voditi robot ACMA XR701, šele nato pa z izdelanim programom in znanjem prešli na realen

model.

1 Simon Brezovnik, Miran Brezočnik, Simon Klančnik, Ivo Pahole, Karl Gotlih. A Reverse Engineering

Technique for Creating Virtual Robots. Journal of Mechanical Engineering (2009), vol. 55, no. 6, str. 347355.


- 3 -

Cilji magistrskega dela so:

‒ trirazseţna optična digitalizacija CNC-robotske mize;

‒ modeliranje dobljenih površin optične digitalizacije s pomočjo modelirnika Catia v5

R20 in principom povratnega inţeniringa;

‒ integracija ţe obstoječega modela robota ACMA XR701 in dobljenega modela CNC-

robotske mize ter uvoz sklopa v programsko okolje ABB RobotStudio;

‒ izdelava virtualne proizvodne celice z robotom ACMA XR701 in CNC-robotsko

mizo;

‒ testiranje in simulacija virtualne celice robota ACMA RX701 s programom ABB

RobotStudio.

1.3 Delovne hipoteze magistrskega dela

V magistrskem delu smo preverjali naslednje hipoteze:

‒ H1: s povratnim inţeniringom lahko izdelamo kakovosten model ţe obstoječe CNC-

robotske mize, ki ga lahko nato uporabimo pri izgradnji virtualne celice robota;

‒ H2: s programom ABB RobotStudio lahko izdelamo poljubno virtualno proizvodno

celico, potrebne modele pa lahko z modelirnikom izdelamo in uvozimo v programsko

okolje;

‒ H3: izdelana virtualna proizvodna celica robota ACMA XR701 omogoča laţje

programiranje in testiranje samega programa ter je uporabniku prijaznejša;

‒ H4: simulacija virtualne proizvodne celice robota ACMA XR701 je podobna realni

proizvodni celici robota.

1.4 Predpostavke in omejitve raziskave

V magistrskem delu smo izhajali iz naslednjih kvantitativnih in kvalitativnih predpostavk:

‒ izhajamo iz predpostavke, da lahko izdelamo kakovosten model robotske mize, ki bo

potekal s pomočjo trirazseţne optične digitalizacije in modelirnika Catia v5 R20;

‒ predpostavljamo, da lahko s programom ABB RobotStudio izdelamo poljubno

virtualno proizvodno celico, ki bo podobna realni proizvodni celici robota;


- 4 -

‒ predpostavljamo, da izdelana virtualna celica robota omogoča laţje programiranje in

testiranje programa;

‒ predvidevamo, da s pomočjo virtualnega vodenja robota ACMA XR701 lahko

izdelamo kakovosten program, s pomočjo katerega bi uporabniki laţje prešli na realni

model.

Pri pisanju magistrskega dela smo se srečevali z naslednjimi omejitvami:

‒ omejen dostop do znanstvene in strokovne literature programa ABB RobotStudio;

‒ omejeno študentsko licenco programa ABB RobotStudio;

‒ pomanjkanje novejše literature s področja robota ACMA XR701;

‒ omejitev pri izdelavi virtualne proizvodne celice z robotom ACMA XR701 in CNC-

robotsko mizo;

‒ omejeni dostop do testiranja virtualne proizvodne celice robota ACMA XR701.

1.5 Predvidene metode raziskovanja

V magistrskem delu smo uporabili naslednje metode raziskovanja:

‒ metodo deskripcije: to metodo smo uporabili za opisovanje splošnih spoznanj v teoriji,

kot so povratni inţeniring CNC-robotske mize in programski paket ABB RobotStudio.

‒ metodo kompilacije: ta metoda je sluţila pri povzemanju stališč drugih raziskovalcev;

‒ metodo komparacije: s pomočjo te metode smo primerjali ţe postavljena stališča o

virtualni proizvodni celici robota ACMA XR701 (predhodne raziskave);

‒ metodo indukcije: s to metodo smo empirično preverjali zastavljene hipoteze;

‒ metodo sinteze: s to metodo smo ţe dobljene ugotovitve iz teorije in prakse razdelili v

različna poglavja.

‒ metodo analize: s pomočjo te metode smo ţe dobljena stališča v teoriji preverjali

praktično.


- 5 -

2 PREGLED STANJA OBRAVNAVANE PROBLEMATIKE

Leta 2005 je podjetje Revoz, d.d., iz Novega mesta podarilo robota ACMA XR701 Fakulteti

za strojništvo in Fakulteti za elektrotehniko, računalništvo in informatiko. Robot ACMA

XR701 sta prejeli fakulteti za pedagoško izobraţevanje študentov. V prostorih Fakultete za

strojništvo so lahko na osnovi tega robota izdelali industrijsko proizvodno celico. Pozneje,

leta 2006, pa so študentje usposobili mehanske komponente robota do faze ročnega delovanja

brez komunikacije s krmilnikom. Komunikacija robota in PLK (krmilnik APRIL 5000) je bila

izdelana do leta 2008 preko povezave JNET [2].

Od izgradnje proizvodne celice v prostorih Fakultete za strojništvo pa vse do leta 2013 je

bilo na robotu ACMA XR701 narejenih veliko projektov in dokončanih kar nekaj diplomskih

nalog in ena doktorska disertacija. Zraven vzpostavitve komunikacije med robotom ACMA

XR701, krmilno omaro APRIL 5000 in mehanizmom robota so bili na robotu izvedeni

naslednji projekti in obenem diplomske naloge:

‒ uporaba robotov za obdelave z odvzemanjem materiala [10];

‒ ocena varnosti proizvodne celice na podlagi varnostnih standardov [5];

‒ zagon sistema obračalne mize na osnovi krmilnika SIMENS [23];

‒ integracija obračalne mize z robotom ACMA [6];

‒ komunikacija krmilnika obračalne mize s krmilnikom robota ACMA [11];

‒ točkovno varjenje z učnim robotom ACMA XR 701 [25];

‒ uporovno točkovno varjenje z robotom Renault ACMA XR701 [8];

‒ avtomatizacija servo obračalne mize s SIMENS STEP7 in WINCC FLEXIBLE [26];

‒ postopki za izdelavo v robotizirani celici (priročnik) [27];

‒ mehanska obdelava z robotom ACMA XR701 [28].

http://dkum.uni-mb.si/IzpisGradiva.php?id=320


- 6 -

Zraven naštetih projektov so v neposredni obliki k boljšemu in učinkovitejšemu ravnanju z

robotom ACMA XR701 in samim programskim vmesnikom pripomogli tudi nekateri drugi

projekti, kot so:

‒ optimizacija delovanja izdelovalnih strojev in sistemov z uporabo skupinske

inteligence [29];

‒ hitra izdelava prototipov velikih dimenzij [30];

‒ manipulacija z objekti v programu Robot Studio ABB [31];

‒ modeliranje proizvodnih sistemov z Robot Studio ABB [32];

‒ nastavitev programa Starter za krmilnik SIMENS SINAMICS S120 in SIMENS S7

300 s pripadajočimi vezji [33];

‒ modeliranje proizvodnega sistema s programom RobotStudio [35].

Kot je razvidno iz navedenih projektov, je bilo ţe v preteklosti veliko narejenega v smeri

izboljšanja programskega pristopa med robotom in uporabnikom. Zraven nekaterih

opravljenih teoretičnih izhodišč, priprave navodil za krmiljenje robota ter izboljšanjem

komunikacije med robotom in krmilnikom je bilo veliko narejenega tudi v smeri uporabe

samega robota, predvsem za namene rezkanja kovinskih in nekovinskih materialov. Pri tem

ne smemo pozabiti, da je bila osnovna funkcija robota ACMA XR701 varjenje avtomobilskih

karoserij, za katere ni pedagoške potrebe v trenutnem delovnem okolju. Za učenje uporabe

robota ACMA XR701 so bila robotu dodana nekatera orodja, ki so bila namensko izdelana za

učenje; bodisi za upravljanje ali uporabo robota za potrebe Fakultete za strojništvo ter

Fakultete za elektrotehniko računalništvo in informatiko. Za pedagoške namene je bilo na

robotu narejeno orodje pnevmatsko prijemalo, s katerim lahko na primer premikamo tenis

ţogice iz ene mize na drugo. Za potrebe uporabe robota za profitno dejavnost pa je bila v

proizvodno celico vgrajena dodatna sedma prostostna stopnja robota CNC-robotska

obračalna miza. Kot orodje, ki bo pripeto na robotsko roko, pa je bila izdelana visoko

hitrostna rezkalna glava. Tako je s časom nastal obdelovalni stroj, ki ima veliko fleksibilnost

obdelovanja različnih materialov in različnih oblik izdelka, obenem pa ga lahko z menjavo

orodja spremenimo v robota, namenjenega za učenje študentov.

Ker ima Fakulteta za strojništvo v Mariboru licenco za program RobotStudio, bomo v

magistrskem delu nadgradili uporabniški vmesnik proizvodne celice robota ACMA XR701.

Tako bo predhodno napisani program moţno pred samim izvajanjem na realnem robotu

virtualno testirati, tako kot pri sodobnih uporabniških vmesnikih robotov proizvajalca ABB

Robotics. To bo pripomoglo tako v profitni dejavnosti robota kot tudi na pedagoški ravni.


- 7 -

3 ROBOTSKA CELICA IN PROGRAM ROBOTSTUDIO

Robotska celica je skupek strojev in naprav. Zajema vsaj enega ali več manipulatorjev,

krmilnik in druge periferne naprave, ki so vključene v proizvodno celico. Vsebuje lahko npr.

priprave za odlaganje polizdelkov, prenašalne naprave, razna orodja za robotsko glavo,

namenjena varjenju, rezkanju ali drugim kovinskim ali nekovinskim obdelavam. Robotska

celica je včasih poimenovana tudi kot delovna celica. Njen namen je razporediti sredstva v

proizvodnem okolju za izboljšanje kakovosti, hitrosti in stroškov končnega izdelka [4].

Realna robotska celica na Fakulteti za strojništvo je prikazana na sliki 3.1. Izdelana je bila

na podlagi varnostnih standardov ISO 10218-1:2006 in ISO 10218-2. Varnostna celica

velikosti 7000 x 7000 mm, ki obdaja robot ACMA XR701 ter ostale periferne naprave znotraj

proizvodne celice, sestoji iz 2000 mm visoke varnostne kovinske ograje, ki je namenjena za

zagotavljanje varnosti pred nenamernim vstopom v delovno območje robota.

Slika 3.1: Prikaz proizvodne celice robota ACMA XR701


- 8 -

Na vratih varnostne ograje, ki so namenjena za vstop v proizvodno celico, se nahaja

mehansko varovalo, ki preprečuje vstop v nevarno delovno področje robota v času

obratovanja. Nad varnostno ograjo je semafor, ki kaţe stanje robota v fazi mirovanja (rumena

luč) in v fazi obratovanja (zelena luč). Na varnostni ograji se nahajajo tudi opozorilne table,

namenjene varnemu delu z robotom. Kontrolna omara ACMA BR2210 s krmilnikom robota

se nahaja izven ograde varnostne celice [5].

Znotraj varnostne celice zraven robota ACMA XR701 se nahajajo:

‒ CNC-robotska obračalna miza, ki je od robota oddaljena okrog 1000mm [5];

‒ hidravlični agregat HYPOS Muta, d.d., za sprostitev hidravlične zavore na CNC-

robotski obračalni mizi [6];

‒ priprava za odlaganje orodja za rezkanje kovinskih in nekovinskih materialov [5];

‒ močnostni del za napajanje varilnih klešč in samega robota [5];

‒ orodje, nameščeno na robotsko glavo, ki je odvisno od načina uporabe robota in je

lahko: rezkalnik za rezkanje kovinskih in nekovinskih materialov z napravo za

odsesavanje odrezkov, pnevmatsko prijemalo za premikanje manjših predmetov ali

varilne klešče za točkovno varjenje pločevine.

Ker bomo v sklopu magistrskega dela izdelali virtualno proizvodno celico z robotom ACMA

XR701, si v nadaljevanju podrobneje poglejmo dva pomembnejša elementa realne proizvodne

celice. Kot prvi glavni sestavni del, brez katerega ne bi bilo proizvodne celice, je robot

ACMA XR701. Kot drugi sestavni del, ki je nadgradnja robota ali njegova sedma prostostna

stopnja, pa velja omeniti CNC-robotsko obračalno mizo. Teoretični podatki obeh

mehanizmov bodo pozneje v pomoč pri načrtovanju virtualne proizvodne celice. Na ta način

bomo spoznali specifične karakteristike teh dveh orodij, na osnovi katerih bomo lahko

zasnovali virtualni model.

Ob koncu tega poglavja bomo na kratko predstavili tudi podjetje ABB, ki je leta 1990

kupilo francosko podjetje Renault Automation, ki je izdelalo robota ACMA XR701. Podjetje

ABB je prav tako lastnik programskega paketa RobotStudio, ki ga bomo uporabili pri izdelavi

virtualne proizvodne celice in virtualnega krmilnika robota ACMA XR701.


- 9 -

3.1 Robot ACMA XR701

Industrijski robot ACMA XR701, narejen v letu 1994, ima šest prostostnih stopenj, ki jih

poganjajo trifazni brezkrtačni "brushless" sinhroni servomotorji. Vsak servomotor ima

vgrajeno dodatno elektromehansko zavoro, ki se aktivira ob prenehanju regulacijskega ukaza

iz krmilnika ali ob zaustavitvi robota v sili. Meritev kotov zasuka servomotorjev poteka preko

inkrementalnih dajalnikov poloţaja. Ti so integrirani na vseh gredeh elektromotorjev in tako

sporočajo natančno informacijo poloţaja elektromotorja v celotnem času delovanja. Nosilnost

robota v šesti osi, znotraj delovnega področja robota, je 125 kg z natančnostjo 0,3 mm in

maksimalnim delovnim področjem do 2,5 m oddaljenosti od prve osi robota. Masa robota

brez dodatnega orodja znaša 2100 kg. Maksimalna hitrost gibanja šeste osi pri kotu 9,5 rd

znaša 4,2 rd/s. Sama konstrukcija omogoča večji delovni prostor robota, saj potekajo vse

električne, pnevmatske, hidravlične in ostale napeljave v notranjosti robotskega ohišja. Robot

ACMA XR701 ima glede na leto izdelave dobre mehanske lastnosti, saj ima veliko nosilnost,

visoko hitrost in dobro gibljivost [7].

3.1.1 Shematski prikaz kinematične zgradbe robota

Za laţjo predstavo zasnove robota ACMA XR701 prikazujemo na sliki 3.2 shematski prikaz

osnovnih komponent manipulatorja, kontrolne omare ACMA BR2210 ter kratek opis

posameznih elementov.

Slika 3.2: Shema robota ACMA s pripadajočo kontrolno omaro ACMA BR2210 [8]

LEGENDA:

1. Podstavek

2. Motor + reduktor (os 1)

3. Vrtljivo podnoţje


5. Protiuteţ

6. Ravnoteţna vzmet

7. Člen 2

8. Člen 3 (os3)


10. Sklep dveh osi (os 5)

11. Pritrdilna prirobnica (os 6)

12. Krmilni kabel

13. Ročna konzola

14. Krmilna omara


- 10 -

Kot smo omenili ţe na začetku tega poglavja, ima robot ACMA XR701 šest rotacijskih

prostostnih stopenj, kar je prikazano na kinematični shemi (sliki 3.3) poloţajnega dela robota.

Slika 3.3: Kinematična shema poloţajnega dela robota

Prva prostostna stopnja robota ACMA XR701 je na prvi osi in glede na bazni koordinatni

sistem zagotavlja premikanje robota okrog osi Z. Usmeritev poloţaja robota je zagotovljena

preko orientacijskega koluta z zunanjimi zobniki, ki ga poganja zobato kolo gnano preko

reduktorja in trifaznega sinhronega elektromotorja.

Druga prostostna stopnja (os 2) zagotavlja rotacijo prvega vertikalnega člena robota okrog

horizontalne osi v X Z smeri baznega koordinatnega sistema. Ta os orodju robota omogoča

gibe, podobne horizontalnemu kroţnemu loku.

Tretja prostostna stopnja robota preko osi 3 zagotavlja rotacijo drugega horizontalnega

člena robota okrog horizontalne osi v X Z smeri baznega koordinatnega sistema.

Četrta prostostna stopnja robota preko osi 4 zagotavlja rotacijo drugega horizontalnega

člena robota. Rotacija poteka okrog X osi baznega koordinatnega sistema robota s pomočjo

kinematike cikloidnega reduktorja.

Peta prostostna stopnja robota je na osi 5, ki preko kinematike verige, sestavljene iz

transmisijskega jermena ter cikloidalnega reduktorja, zagotavlja rotacijo tretjega člena robota

v X Z smeri baznega koordinatnega sistema.

Šesta prostostna stopnja je transmisija osi 6 in je podobna transmisiji četrte prostostna

stopnje robota. Zagotavlja rotacijo orodja, pritrjenega na tretji člen vrha robota [2].

1. OS

2. OS

3. OS 4. OS

5. OS

6. OS

X

Y

Z


- 11 -

3.1.2 Delovni prostor robota

Doseţni delovni prostor je območje, ki zajema vse pozicije, ki jih doseţemo s točko na vrhu

mehanizma, ne glede na orientacijo vrhnjega člena. Govorimo o osnovni kinematični lastnosti

mehanizma, ki jo imenujemo dosegljivost [9]. Če poenostavimo, lahko rečemo, da je delovno

območje robota območje, v katerem robot lahko normalno deluje in se meri brez končnih

efektorjev. Pri robotu ACMA XR701 je delovni prostor večji kot pri večini robotov enakega

tipa. Kinematika robota je sestavljena iz štiri-zgibnega mehanizma ter ima dograjeni

ravnoteţni vzmeti in eno protiuteţ, ki robotu pomagajo pri premostitvi večjih sil na zadnji osi

robota [10]. Delovno območje robota ACMA XR701 je prikazano na sliki 3.4 .

Slika 3.4: Delovno območje robota ACMA XR701

3.1.3 Specifikacija robota

Kinematična veriga robota ACMA XR701 je odprta, kar pomeni, da si členi sledijo zaporedno

drug za drugim. Takšni mehanizmi imajo navadno večji doseg, medtem ko so mehanizmi z

zaprto kinematično verigo bolj togi in imajo večjo nosilnost v primerjavi z roboti z odprto

kinematično verigo [9].

Sklep robotskega mehanizma lahko definiramo kot stik dveh ali več stičnih površin, ki

drsijo ali pa se kotalijo druga po drugi. Število prostostnih stopenj in gibljivost sklepov

opredeljuje oblika teh stičnih površin. Vseh šest prostostnih stopenj robota je univerzalnih,


- 12 -

kar pomeni, da ima vsak sklep dve moţni rotaciji, katerih osi se sekata v skupni točki.

Specifikacija posameznih osi robota ACMA XR701 je prikazana v tabeli 3.1.

OS KOT GIBANJA OSI MAKSIMALNA

HITROST

ČAS DOSEGA

MAKSIMALNE

HITROSTI

1 360° (6,28 rad) 1,9 rad/s 690 ms

2 +65° / -55° (+ 1,13 / 0,95 rad) 2,2 rad/s 650 ms

3 +110° / -27° (+ 1,91 / 0,47 rad) 2 rad/s 739 ms

4 400° (6,98 rad) 3 rad/s 435 ms

5 240° (4,18 rad) 3 rad/s 435 ms

6 600° (10,47 rad) 4,2 rad/s 585 ms

Tabela 3.1: Specifikacije posameznih osi robota ACMA XR701 [7]

3.1.4 Krmilna omara robota

Krmilnik April 5000 robota ACMA XR701 se nahaja v krmilni omari ACMA BR2210,

prikazani na sliki 3.5. Krmilna omara sestoji iz zgornjega dela, ki je sestavljen iz

uporabniškega vmesnika, ter spodnjega dela omare, kjer se nahaja močnostni del krmilnika,

krmilne karte osi, ter vsa potrebna elektronika za procesiranje vhodno izhodnih enot. Namen

krmilnika je računanje direktnega in inverznega kinematičnega modela robotskega

mehanizma, izvajanje regulacijskih algoritmov in vodenje robota po poloţaju.

Slika 3.5: Krmilna omara ACMA BR2210

Uporabniški vmesnik krmilne omare sestavljajo glavna komandna plošča, integrirana enota

za programiranje in konzola za ročno programiranje in spreminjanje programa robota.


- 13 -

Komandna plošča vsebuje signalne lučke in tipke za izvrševanje ukazov. Integrirana enota za

programiranje vsebuje ekran za prikaz programa, alfa-numerično tipkovnico za vnos podatkov

ter enoto za nalaganje in shranjevanje podatkov. Ročna konzola PMA 880 je namenjena

programiranju, učenju in neposrednemu upravljanju robota.

Krmilnik robota April 5000 je proizvod francoskega podjetja Group Scheneider. Ker je

krmilnik narejen modularno, ima moţnost dodajanja ali odvzemanja vhodno-izhodnih

modulov. Moduli krmilnika APRIL 5000 so vhodno-izhodne karte z napajanjem 24 V,

napajalnik z napajanjem 230 V izmenične napetosti, procesor, modul komunikacije med

krmilnikom in robotom (JNET) in modul komunikacije z osebnim računalnikom preko

RS232/485.

3.2 CNC-robotska obračalna miza

Ţelja po robotski obdelavi velikih obdelovancev do 2 m³ je izkazala potrebo po vpeljavi

dodatne prostostne stopnje robota ACMA XR701. Sedma prostostna stopnja je bila

zagotovljena s CNC-robotsko obračalno mizo, ki se je nekoč uporabljala v podjetju Ledinek,

d. o. o., iz Hoč, kot sklop CNC-stroja za obdelavo lesa. CNC-robotska miza je bila

postavljena v delovno območje robota, in sicer na mesto, kjer ima robot na razpolago

najboljšo gibljivost v prostoru [6]. Postavitev CNC-robotske mize z robotom ACMA XR701

prikazuje slika 3.6 .

Slika 3.6: Postavitev CNC-robotske mize z robotom ACMA XR701


- 14 -

3.2.1 Hidravlični agregat

CNC-obračalna miza ima vgrajeno hidravlično zavoro, ki se sprosti, ko je na hidravličnem

priključku olje s tlakom 60 bar. V ta namen potrebujemo hidravlični agregat, ki zagotavlja

potreben tlak hidravlične tekočine. Uporabljen hidravlični agregat je produkt podjetja

HYPOS, d. d., iz Mute. Ta ima 225-litrski rezervoar za olje in tri črpalke, ki pri pretoku 12

l/min lahko zagotovijo tlak olja 200 bar. Trije elektromotorji, ki poganjajo črpalke, se vrtijo s

hitrostjo 1450 obratov na minuto pri moči 4 kW. Ker za potrebe CNC-obračalne mize

zadostuje tlak 60 bar, je bila za sprostitev hidravlične zavore uporabljena le ena črpalka.

3.2.2 Komunikacija med CNC-obračalno mizo in robotom ACMA XR701

Za pogon obračalne mize sluţi trifazni sinhronski servomotor znamke Simens, ki ima vgrajen

inkrementalni dajalnik. Njegove značilnosti so hitri dinamični odzivi, velik navor ter velika

natančnost vrtenja. Povezava med robotom in obračalno mizo mora biti zagotovljena tako, da

omogoča sinhrono delovanje med robotom in CNC-obračalno mizo, pri tem pa ustreza

varnostnim napotkom za delo.

Komunikacija med robotom poteka preko povezave JNET s krmilnikom robota April 5000,

ki nato komunicira s kontrolno enoto (CU310PN CNC) obračalne mize. Kontrolna enota

CU310PN ima nalogo, da prebere signale iz krmilnika April 5000 in preko povezave

PROFINET pošlje ukaze servomotorju CNC-obračalne mize za zasuk. Ko se ukazi izvršijo na

servomotorju, je naloga kontrolne enote, da potrdi končane operacije krmilniku robota. Te se

izvršijo preko prebranih podatkov na inkrementalnem dajalniku in povratne povezave

DRIVE-CLiQ. Za programiranje kontrolne enote se uporablja program STARTER [11].

Zraven naštetih modularnih komponent za nadzor gibanja enosmernih pogonov podjetja

Simens, pod imenom Sinamics S120, sistem vključuje tudi naslednje komponente:

‒ Sinamics Power module 340 močnostni modul;

‒ Sinamics AC communications choke modul za dušenje motenj iz omreţja;

‒ BOP - osnovni panel za pregledovanje trenutnih vrednosti;

‒ SITOP modular pretvornik iz 230V izmenične na 24V enosmerne napetosti;

‒ Motion connector power cable kabel za napajanje motorja iz Power modula 340

[11].


- 15 -

3.3 Podjetje ABB in programski paket RobotStudio

V današnjem času najdemo na trţišču številne proizvajalce industrijskih robotov. Vsem pa je

skupno, da ţelijo postati vodilni vsaj na eni ali več različnih robotskih aplikacijah. Med

vodilne proizvajalce industrijskih robotov sodijo ADEPT Technology, Inc (ZDA), COMAU

Body System Robotics (Italija), Fanuc Robotics (Japonska), KUKA Roboter GmbH

(Nemčija), Yaskawa Motoman (Japonska) in številni drugi manjši proizvajalci, kot so

DENSO, Mitsubishi Electric, Yamaha, REIS Robotics itd. [12]. Eden izmed prvih

proizvajalcev industrijskih robotov, ki je svoj prvi robot IRb6 proizvedel v letu 1974, je

švedsko podjetje ABB Robotics, ki je danes multinacionalka in velja za enega izmed

največjih svetovnih proizvajalcev industrijskih robotov [4].

3.3.1 Zgodovina podjetja ABB Robotics

Skupina ABB je bila ustanovljena leta 1988 z zdruţitvijo podjetij ASEA in BBC. Zgodovina

švedskega podjetja ASEA (Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget) sega v leto 1883.

Podjetje se je ukvarjalo z izdelavo električnih transformatorjev in ostalih električnih naprav.

Podjetje BBC (Brown, Boveri&Cie) pa je bilo ustanovljeno leta 1891 v Švici in je izdelovalo

vodne turbine ter ostale strojne naprave. Leta 1992 smo v Sloveniji dobili predstavništvo

skupine ABB in s tem prodajo in podporo uporabe njihovih robotov. Z dolgo zgodovino in

bogato dediščino tehnoloških inovacij skupina ABB ni le proizvajalec velikih moči

avtomatizacijske tehnologije, ki so oblikovale svet, ampak jim je uspelo ohraniti tehnološko

vodstvo na tem področju vse do danes. Z več kot 200.000 obratujočimi roboti po vsem svetu v

100 drţavah in 145.000 zaposlenimi sodi skupina ABB med večje multinacionalke, katere

skupni kapital je ocenjen na 16 milijard dolarjev. Podjetje se nahaja na 158 mestu Forbes-ove

lestvice največjih podjetij na svetu. Skupina ABB je poleg izdelave industrijskih robotov

največji svetovni proizvajalec elektroenergetskih omreţij in je dejavna v številnih sektorjih.

Njene temeljne dejavnosti pa so v močnostni in avtomatizacijski tehnologiji. Na področju

avtomatizacije izdelujejo industrijske robote od nosilnosti 30 N pa vse do robotov z

nosilnostjo 5000 N. Poleg robotike in visokonapetostnih produktov se ukvarjajo še s

pogonsko tehniko, s sistemi ţerjavov, z morskimi pogoni, z razširjeno avtomatizacijo, z

upravljanjem omreţij, s transformatorji in drugimi področji, kot je prilagodljivost AC-

sistemov raznih postaj. Zraven industrijskih robotov pa izdelujejo tudi programsko opremo za

njihove robote [4].


- 16 -

3.3.2 Programski paket RobotStudio

Z vse večjo uporabo robotov v industriji je nastala potreba po programski opremi, ki bi

olajšala delo z roboti in s tem pospešila programiranje ter vpeljavo robotov v tehnološke

procese. Ţelja po zmanjšanju stroškov avtomatizacije proizvodnje in moţnost postavitve

robota v delovno okolje po lastnih potrebah ter ţeljah uporabnika z moţnostjo predhodnega

testiranja virtualne proizvodne celice je bilo ključnega pomena za podjetje ABB. S tem se je

začel razvoj programske opreme RobotStudio ABB. Programska oprema RobotStudio se

danes uporablja pri vseh novejših robotih podjetja. Vsako leto izide nova verzija tega

programa z novimi dodanimi funkcijami in objekti za laţjo in boljšo uporabo.

Na sliki 3.7 lahko vidimo okno programa RobotStudio V 5.15.02 in primer virtualne

proizvodne celice uporabljene v proizvodnji podjetja ARCONT, d. d., za varjenje ogrodij

osnov bivalnih enot. Virtualna robotska celica predstavlja natančno kopijo proizvodne celice

v proizvodnji in je bila izdelana, preden je bila realna robotska celica postavljena v

proizvodnjo.

Slika 3.7: Program RobotStudio in virtualna proizvodna celica podjetja ARCONT, d. d.


- 17 -

Off-line programiranje je najboljši način za povečanje donosnosti naloţbe v robotske

sisteme. Simulacija in off-line programiranje s programsko opremo RobotStudio omogoča

programiranje robota brez zaustavitve proizvodnje, kar na računalniku v pisarni in razpolaga z

orodji za povečanje dobičkonosnosti robotskega sistema. Medtem ko robot opravlja svojo

nalogo, lahko na robotu opravljamo usposabljanje, programiranje ali optimizacijo, ne da bi

zaustavili proizvodnjo. To zagotavlja številne prednosti, kot so zmanjšanje tveganja, hitrejši

zagon, krajše preklope in večjo produktivnost. RobotStudio je zgrajen na virtualnem

krmilniku robota, ki je natančna kopija pravega robota v proizvodnji. To omogoča zelo

realistične simulacije, ki se izvajajo s pomočjo prave programske opreme z enakimi

konfiguracijami robota, kot ga imamo v proizvodnji [14]. V samo programsko okolje je

moţen uvoz virtualnih CAD-objektov, ki jih uporabnik lahko zmodelira v 3D-modelirnikih po

lastnih potrebah in ţeljah ter različnih velikosti in oblik. V samem programu je moţno tudi

enostavnejše modeliranje raznih geometrijskih teles. Inteligentni časovniki pa omogočajo

preprosto ustvarjanje robotskih orodij, kot so npr. prijemala. S tem se profesionalna raba

programa RobotStudio krepko poveča. Na tak način si vsak uporabnik robotov ABB lahko

ustvari lastno virtualno proizvodno celico, ki je natančna kopija realne proizvodne celice, kot

je to prikazano na sliki 3.7.

Programski paket RobotStudio je na voljo v treh različicah. Profesionala različica je

namenjena podjetjem, ki uporabljajo robote ABB. Testna različica programa je zadnja verzija

programskega paketa RobotStudio, ki je namenjena testiranju programa, preden se stranka

odloči za nakup licence. V našem primeru pa bomo uporabljali študentsko različico

programskega paketa RobotStudio, ki ima sicer omejitve glede na profesionalno različico,

vendar v našem primeru zadošča našim potrebam uporabe. Študentska licenčna verzija

programa RobotStudio je na voljo vsem študentom Univerze v Mariboru, preko Fakultete za

strojništvo.


- 18 -

4 POVRATNI INŽENIRING CNC-ROBOTSKE MIZE

Povratni inţeniring pomeni ustvarjanje poprodajnega dizajna, hitro in natančno. Gre za

obraten princip načrtovanja izdelka od ideje do realnega modela. Pri povratnem inţeniringu

obstoječi izdelek pretvorimo v digitalno tridimenzionalno obliko s pomočjo 3D-skenerjev.

Kakovost zajetega modela je v večji meri odvisna od natančnosti skeniranega izdelka in s tem

neposredno od kvalitete 3D-skenerja. Obdelave 3D-modela, ki smo ga predhodno zajeli v

digitalno obliko, se nato lotimo v modelirniku za tridimenzionalno modeliranje, v katerem na

mreţo ali točke modela poskušamo čim bolj natančno narisati kopijo samega izdelka. Mreţa

ali točke v 3D-prostoru pri tem sluţijo kot mere realnega izdelka. Povratni inţeniring se

dandanes uporablja predvsem za izboljšavo obstoječega izdelka ali dokumentacije, za analizo

varnosti izdelka, za povezovanje izdelka z nekim novim sistemom, imenovan tudi kot

interoperabilnost, ter v razne druge name.

V tem poglavju bomo dokazali prvo hipotezo magistrske naloge, in sicer kako lahko s

povratnim inţeniringom izdelamo kakovosten model ţe obstoječe CNC-robotske mize,

prikazane na sliki 4.1, ki jo bomo uporabili pri izgradnji virtualne celice robota ACMA

XR701. CNC-robotska miza bo kasneje dodana v virtualno proizvodno celico zraven robota.

Slika 4.1: CNC-robotska obračalna miza


- 19 -

Za izdelavo 3D-modela smo izbrali dve tehniki zajemanja površin CNC-robotske obračalne

mize. Prva tehnika je fotogrametrična oprema za trirazseţno digitalizacijo pod imenom

TRITOP. S to tehniko zajemamo referenčne točke na ţeleni površini in tako oblikujemo

pribliţen 3D-model CNC-robotske obračalne mize. Druga tehnika je tehnika zajemanja mreţe

skeniranega objekta z digitalizatorjem ATOS II 400 nemškega proizvajalca GOM. Dobljena

površinska mreţa zajetega modela se na koncu pri obeh tehnikah obdela s poljubnim

modelirnikom za tridimenzionalne objekte.

4.1 Trirazseţna optična digitalizacija CNC-robotske mize

Trirazseţna optična digitalizacija je postopek, v katerem s pomočjo digitalne optične

merilne naprave tvorimo digitalno tridimenzionalno obliko opazovanega predmeta.

Objekt se zajame v več poloţajih, da dobimo kompleten model predmeta. Slike, ki so

dobljene s pomočjo kamere, so digitalizirane in s pomočjo programske opreme povezane v

mreţo. Na koncu digitalizacije dobimo tridimenzionalno mreţo modela, ki je skoraj identična

dejanskemu predmetu. Postopek omogoča izdelavo kopij starejših predmetov, za katere ni

načrtov, uporaben pa je tudi za umetnike in gradbenike, kjer se lahko zajame mreţa kipov,

mostov ali starih zgradb [16].

4.1.1 TRITOP fotogrametrična oprema za trirazseţno digitalizacijo

Fotogrametrični trirazseţni digitalizator TRITOP je industrijski, brezkontaktni optični merilni

sistem za pridobivanje 3D-koordinatnih točk diskretnih objektov. Zaradi mobilnosti in

enostavne uporabe je bil razvit za hitro in natančno izvajanje kontrolnih meritev. Strojna

oprema sistema sestoji iz visoko resolucijske digitalne kamere Fuji FinePix S3 z resolucijo 12

megapikslov (4256 x 2848) in hitrostjo zaklopke 1/125 sekunde pri občutljivosti senzorja ISO

400. Merilni sistem TRITOP omogoča merjenje objektov od 0,1 m do maksimalne velikosti

20 m. K pomoţni opremi sistema spadajo kodirne in ne-kodirne referenčne točke, ki skrbijo

za avtomatično orientacijo posameznih projektnih fotografij ter referenčne palice, ki sluţijo

kot referenca pri določanju dimenzij. K programski opremi sistema spada aplikacijski

program TRITOP. Ta sluţi za samodejno procesiranje fotografij s pridobljenim merilnim

sistemom TRITOP ter za naknadno obdelavo rezultatov meritev. Za kakovostno zajemanje

čim večjega števila referenčnih točk potrebujemo optimalno osvetlitev zajetih fotografij. V ta


- 20 -

namen uporabimo bliskavico Auto DX 12R podjetja Sunpark, ki je primarno namenjena

fotografijam v makro načinu [18].

4.1.1.1 Plan poteka dela

Trirazseţna fotogrametrična digitalizacija CNC-robotske obračalne mize se je začela s

spoznavanjem digitalnega fotoaparata Fuji FinePix S3 in pregleda navodil za uporabo

merilnega sistema TRITOP.

Za uspešno slikanje s digitalizatorjem TRITOP je potrebno narediti plan dela. Objekt, ki ga

ţelimo slikati, je potrebno predhodno ustrezno pripraviti po naslednjem vrstnem redu:

‒ izbira objekta in priprava merjenega objekta;

‒ priprava fotogrametričnega digitalizatorja;

‒ postopek digitalizacije objekta;

‒ obdelava podatkov in analiza rezultatov.

4.1.1.2 Fotografiranje s fotogrametričnim digitalnim fotoaparatom Fuji FinePix

Pred samim potekom fotografiranja smo površini CNC-robotske mize očistili prah in

nečistočo. Sledil je nanos kodirnih in ne-kodirnih referenčnih točk na površine

fotografiranega objekta. Pogoj je bil, da zalepimo čim večje število točk na različne površine

fotografiranega objekta in tako dobimo čim natančnejši točkovni posnetek modela. Za

postopek digitalizacije in prepoznavanja površine modela sluţijo ne-kodirne referenčne točke,

medtem ko kodirne referenčne točke sluţijo za sestavo posameznih posnetkov v celoto.

Kodirne in ne-kodirne referenčne točke so prikazane na sliki 4.2. Za dobro povezovanje dveh

fotografij v programu je potrebnih najmanj 5 kodirnih točk znotraj ene fotografije in vsaj 3

ne-kodirne točke znotraj ene površine. Več točk, kot jih program TRITOP prepozna na eni

sliki, laţje program zdruţi dve sliki, posneti pod različnim zornim kotom, in tem večja je

natančnost zajete točke v prostoru. Kalibracijski letvi, prikazani na sliki 4.2, sluţita kot

referenca pri določanju dimenzij.

Slika 4.2: Prikaz kodirnih, ne-kodirnih referenčnih točk in kalibracijske letve [18]

Kodirne

referenčne točke Ne-kodirne

referenčne točke

Kalibracijski letvi


- 21 -

Po končanem nanosu referenčnih točk na površine merjenega objekta smo pred začetkom

fotografiranja morali opraviti kalibracijo fotoaparata. Kalibracijski letvi, prikazani na sliki 4.2,

smo postavili v kriţ in tako izdelali 4 fotografije. Vsaka fotografija je bila glede na prejšnjo

zamaknjena za 90 stopinj. Po končani kalibraciji se je začelo fotografiranje iz vseh zornih

kotov. Fotografiranje je potekalo po vrstnem redu tako, da smo začeli v enem kotu objekta in

se počasi premikali okrog predmeta do prvotne začetne lege. V našem primeru je nastalo 46

fotografij, s katerimi smo določili poloţaj vseh referenčnih točk, prilepljenih na površino

merjenega objekta. Simboličen prikaz poteka fotometrije prikazuje slika 4.3.

Slika 4.3: Simboličen prikaz poteka fotogrametrije [18]

4.1.1.3 Prenos in procesiranje slik s programsko opremo TRITOP

Ko smo prenesli slike v programsko okolje TRITOP, je program prepoznal kodirne in ne-

kodirne referenčne točke, ki smo jih na začetku lepili na površine merjenega objekta. Glede

na kalibracijsko letev je program samodejno določil pozicijo lokalnega koordinatnega sistema

fotografij, glede na globalni koordinatni sistem. Sledil je postopek triangulacije, s katerim je

program samodejno določil točne pozicije referenčnih točk, prikazanih v globalnem

koordinatnem sistemu. Iz 46 fotografij in dobljenih referenčnih točk v tridimenzionalnem

okolju programa TRITOP smo nato začeli pregledovati in prepoznavati določene površine.

Delo je zelo zahtevno, saj si je zaradi velikega števila referenčnih točk teţko predstavljati


- 22 -

določene površine, še posebej kadar gre za ukrivljene površine. Ţal pa programsko okolje

TRITOP v smislu modeliranja ni najboljše, saj lahko v njem samo z ravnimi ploskvami in

valji pribliţno prikaţemo površine skozi podane referenčne točke. Sam program ne omogoča

kvalitetnega obdelovanja ploskev. Na sliki 4.4 lahko vidimo prikazane referenčne točke v

tridimenzionalnem okolju, na katere smo nato skušali narisati površine CNC-robotske

obračalne mize [34].

Slika 4.4: Programsko okolje TRITOP

4.1.1.4 Rezultati fotogrametrične trirazseţne digitalizacije

Z rezultatom fotogrametrične trirazseţne digitalizacije, prikazane na sliki 4.4, nismo bili

preveč zadovoljni. Zaradi teţavnega kreiranja površin skozi zajete referenčne točke bi bilo

odstopanje dejanske CNC-robotske obračalne mize v primerjavi z virtualnim modelom

preveliko. S tem bi prvo hipotezo morali zavreči, kar bi imelo prevelik vpliv na izgradnjo

virtualne proizvodne celice. Zato smo se odločili, da mreţo CNC-robotske mize zajamemo z

tridimenzionalnim optičnim čitalnikom ATOS.


- 23 -

4.1.2 Oprema ATOS II 400 za trirazseţno optično brezkontaktno digitalizacijo

Tako imenovani tridimenzionalni optični digitalizatorji, ki ne ustvarjajo fizičnega stika z

merjenim predmetom, so osnovno orodje ustvarjanja prostorske slike. Delujejo s pomočjo

laserja ali bele svetlobe. Tridimenzionalno mreţo merjenega objekta oblikujejo z odbojem

svetlobe, ki jo zaznajo preko kamere. Dve glavni enoti 3D-digitalizatorja sta videokamera in

projektor. Projektor projicira "belo-temno" mreţo, sestavljeno iz vedno tanjših prog na

predmet. Sprememba jakosti svetlobe in mejna območja kontrastnih mreţ ustvarijo

primerjalne podatke, ki pokaţejo tri koordinate (x, y, z), ki predstavljajo širino, višino in

globino merjenega objekta. Za razliko od fotogrametrične digitalizacije ta metoda opravlja

popolne meritve brez večjih odstopanj [20].

4.1.2.1 Opis trirazseţnega optičnega digitalizatorja ATOS II 400

Za digitalizacijo CNC-robotske mize smo po fotogrametrični digitalizaciji uporabili

industrijski optični 3D-digitalizator z visoko ločljivostjo ATOS II 400 nemškega proizvajalca

GOM, prikazan na sliki 4.5. Najpogosteje se v industriji uporablja za trirazseţne digitalizacije

raznih manjših ali večjih delov, kot so deli iz pločevine v avtomobilski industriji, razna

orodja, modeli turbin, prototipov, brizganih ali litih delov. Rezultat digitalizacije je popolna

geometrija skeniranega izdelka v obliki gostih oblakov ali točk, ki natančno opisuje

površinsko geometrijo digitaliziranega predmeta. Digitalizator ATOS II 400 sestavljata dve

CCD-kameri in projektor za projiciranje bele svetlobe na merjeni objekt. Ponuja tudi moţnost

zamenjave kompleta fiksnih objektivov na obeh kamerah in projektorju.

Slika 4.5: Trirazseţni optični brez kontaktni digitalizator ATOS II 400


- 24 -

Na voljo so objektivi z različnimi goriščnimi razdaljami, s katerimi se nastavlja merilni

volumen digitalizatorja glede na potrebe merjenja. Objektive izberemo glede na dimenzijo

merjenega objekta, ki ga ţelimo digitalizirati. Na voljo imamo tri različne komplete z

objektivi, prikazane v tabeli 4.1.

MERILNI

VOLUMEN

(D x Š x V)

MERILNA

RAZDALJA

KALIBR.

OBJEKT

PREMER

REFERENČNE

TOČKE

OBJEKTIV

PROJEKT.

OBJEKTIV

KAMERE

1200x960x960 1120 mm Kriţ

1200 12 mm 6 mm 8 mm

350x280 x 280 750 mm Plošča

350 x 280 3 mm 12 mm 17 mm

135 x 108 x 95 750 mm Plošča

135 x 108 1,5 mm 35 mm 50 mm

Tabela 4.1: Kompleti objektivov za konfiguracijo ATOS II 400 [19]

Delovanje trirazseţnega digitalizatorja ATOS II 400 je na principu triangulacije2.

Triangulacijski princip je prikazan na sliki 4.6.

Slika 4.6: Grafični prikaz triangulacijskega postopka

2 TRIANGULACIJA je način določanja lege triangulacijske točke s pomočjo trikotniških pravil in dveh točk z

enakima koordinatama [21].

α

β

d=?

PROJEKTOR

KAMERA 1 KAMERA 2

OBJEKT ZA DIGITALIZACIJO


- 25 -

Projektor, ki je nameščen med dvema kamerama z različnima zornima kotoma, projicira

svetlobo s svetlimi in temnimi črtami na objekt za digitalizacijo. Sliko objekta zajemata obe

kameri, ki na podlagi zajetih globinskih slik in s pomočjo procesorja ustvarita 1,3 milijona

točk, ki predstavljajo digitalizirano površino. Za določanje oddaljenosti objekta od

digitalizatorja ATOS II 400 sta pomembna kota α in β. Razdaljo d iz obeh izmerjenih kotov in

znane dolţine med obema kamerama procesor digitalizatorja izračuna po sinusnem izreku3.

Dobljeni podatki se nato prenesejo na računalnik. Ti se preko nameščene programske opreme

TRITOP obdelajo tako, da se izriše poligonizacijska mreţa digitaliziranega objekta,

sestavljena iz oblaka izmerjenih točk površine merjenega objekta. Za digitalizacijo celotnega

objekta je potrebno meritve izvesti z več ponovitvami pod različnimi zornimi koti. Pri

prepoznavanju lege digitalizacije glede na merjen objekt sluţijo referenčne točke, ki so enake,

kot smo jih uporabili pri fotogrametrični trirazseţni digitalizaciji.

Prednosti trirazseţne optične digitalizacije z digitalizatorjem ATOS II 400 so:

‒ digitalizacija brez kontakta merjenega objekta;

‒ ni nobene omejitve pri obliki ali materialu merjenega objekta;

‒ visoka resolucija zajemanja do 1200 x 960 x 960 mm;

‒ velika natančnost vse do 0,01 mm;

‒ ni potrebe po ponovni postavitvi objekta.

4.1.2.2 Plan poteka dela

Dobra priprava je ključna za nemoten potek dela in kvalitetne rezultate. Plan dela je bil

podoben kot pri trirazseţni fotogrametrični digitalizaciji. Priprava merjenega objekta ni bila

potrebna, saj je bila izvedena ţe pri fotogrametričnem postopku.

Proces trirazseţne optične digitalizacije z digitalizatorjem ATOS II 400 poteka po

naslednjem vrstnem redu:

‒ pregled navodil za izvajanje meritev z digitalizatorjem ATOS II 400;

‒ priprava in predgretje digitalizatorja ATOS II 400;

‒ postopek digitalizacije objekta;

‒ obdelava podatkov in analiza rezultatov.

3 SINUSNI IZREK pravi da je v trikotniku razmerje med sinusom kota in dolţino nasproti leţeče stranice enako

za katerikoli par stranica-nasprotni kot.


- 26 -

4.1.2.3 Postopek trirazseţne optične digitalizacije

Na začetku smo celotno površino CNC-robotske obračalne mize ponovno očistili, saj je od

postopka fotogrametrične digitalizacije pa do merjenja z digitalizatorjem ATOS poteklo

kar nekaj časa. Kodirane in nekodirane referenčne točke so bile ţe nameščene od

zajemanja s fotogrametričnim postopkom TRITOP. Sledila sta priprava opreme za

digitalizacijo (slika 4.7) in nanos tankega sloja bele barve na površine CNC-robotske

obračalne mize, s katerim je bila izvedena zaščita pred nezaţelenim odbojem svetlobe.

Na digitalizator smo namestili leče, s katerimi se lahko zajame merski volumen velikosti

135 x 108 x 95 mm z natančnostjo zajemanja okoli 0,01 mm. Digitalizator smo namestili na

togo in stabilno prenosno stojalo, ki omogoča kvalitetno prostorsko zajemanje meritev.

Nato smo digitalizator vklopili in počakali, da se ogreje na primerno delovno temperaturo, ki

naj bi bila za optimalne meritve okrog 20 °C. Pred pričetkom merjenja smo digitalizator

umerili s kalibracijskim kriţem, prikazanim na sliki 4.8. Skozi postopek umerjanja nas je ves

čas vodila programska oprema. Po končanem umerjanju je program izpisal doseţeno

natančnost kalibracije. Ko smo bili z doseţenim rezultatom zadovoljni, smo začeli z

digitalizacijo objekta.

Slika 4.7: Priprava opreme ATOS II 400

Slika 4.8: Kalibracija digitalizatorja ATOS II 400


- 27 -

Pri postopku digitalizacije smo digitalizator za vsak posnetek prestavili okoli merjenega

objekta CNC-robotske obračalne mize. Pri vsaki meritvi smo prišli do zajema natančnih

geometrijskih podatkov (do 0,01 mm natančno), povezanih z zajetim odsekom merjenega

objekta. Če so v vsakem posnetku zajete vsaj tri znane referenčne točke, program TRITOP

nima problemov pri sestavljanju dobljenih posnetkov v celoto. Na tak način smo zbirali

posnetke, ki so se v programskem okolju TRITOP med seboj avtomatsko zdruţevali po

kriteriju ujemanja nekodiranih referenčnih točk. Kodirane referenčne točke se pri tem ne

upoštevajo. Pri poteku digitalizacije je bilo ključnega pomena, da sta pri vsaki meritvi tako

digitalizator ATOS kot digitaliziran objekt popolnoma nepremična. V nasprotnem primeru

lahko pride do slabših rezultatov meritev ali do zavrnitve same meritve s strani programa

TRITOP. Sam potek skeniranja CNC-robotske obračalne mize preko dveh CCD-kamer na

digitalizatorju ATOS smo v ţivo spremljali preko računalniškega zaslona. Potek

digitalizacije z digitalizatorjem ATOS II 400 je prikazan na sliki 4.9.

Slika 4.9: Potek digitalizacije z digitalizatorjem ATOS II 400


- 28 -

4.1.2.4 Obdelava zajetih podatkov

Končni rezultat digitalizacije je oblak posnetih točk. Te predstavljajo površino

digitaliziranega objekta. Zajete podatke obdelamo s poravnavo oblakov točk, ki smo jih

dobili s postopki posameznih snemanj. Pri tem uporabimo avtomatizirana orodja

programskega okolja TRITOP. Kadar imamo premajhno število nekodiranih referenčnih

točk znotraj enega posnetka, uporabimo ročno poravnavo, ki je prikazana na sliki 4.10.

Slika 4.10: Ročna poravnava posnetih točk CNC-robotske obračalne mize

Po poravnavi oblakov točk sledi zdruţevanje podatkov ali tako imenovana poligonizacija, s

katero se izvede povezovanje posameznih posnetkov v mreţo. Gre za popolnoma

avtomatiziran postopek, ki ga za nas opravi program TRITOP. Pri zajetih točkah lahko

pride zraven zajema ţelene površine tudi do zajema nezaţelenih površin, kot so v našem

primeru tla CNC-robotske obračalne mize, ali do prostorskih lukenj, ki jih lahko vidimo

na sliki 4.11. Te nastanejo zaradi prevelikega vdora svetlobe. Nastale napake lahko

odpravimo z naknadno obdelavo, imenovano tudi "post obdelava" programskega okolja

GOM Inspect, ki je del programske opreme digitalizatorja, ali s posebno programsko


- 29 -

opremo za trirazseţno digitalizacijo. Z naknadno obdelavo čiščenja mreţe dobimo

zvezdno mreţo. Pred postopkom poligonizacije lahko nastavimo tudi stopnjo zgladitve

površine mreţe modela. Z zgladitvijo površine dobimo bolj gladko in lepšo površino, pri

tem pa ne smemo pretiravati, da ne izgubimo majhnih detajlov skeniranega objekta.

Slika 4.11: Poligonizacijska mreţa CNC-robotske obračalne mize

Pridobljeno poligonizacijsko mreţo CNC-robotske obračalne mize lahko tako izvozimo v

poljubne formate primerne za CAD-orodja za nadaljnjo obdelavo. Pred tem pa moramo

posneti model pravilno postaviti v koordinatni sistem programa TRITOP. Tako je objekt ob

izvozu v poljuben format ţe pravilno orientiran, pri čemer si olajšamo nadaljnje delo.

4.1.2.5 Rezultat trirazseţne optične digitalizacije z ATOS II 400

Namen trirazseţne optične digitalizacije je bil pridobiti čim bolj natančno poligonizacijsko

mreţo CNC-robotske obračalne mize. V primerjavi s fotogrametrično trirazseţno

digitalizacijo, kjer je bilo iz oblaka točk teţko razbrati sam model, je postopek z

digitalizatorjem ATOS II 400 zelo dobro uspel. Model objekta je tako dobro razviden ţe iz

same poligonizacijske mreţe, posnete s toleranco 0,01 mm realnega izdelka. Pridobljeno

poligonizacijsko mreţo smo izvozili v stereolitografijski podatkovni format STL, ki je

primeren za uvoz v programski paket za računalniško podprto konstruiranje. Dobljeno

mreţo CNC-robotske obračalne mize smo uporabili kot referenco pri ustvarjanju 3D-

modela, ki bo nato vgrajen v virtualno proizvodno celico robota ACMA XR 701.


- 30 -

4.2 Izdelava 3D-modela CNC-robotske mize s pomočjo modelirnika Catia

Da bi lahko model CNC-robotske obračalne mize uporabili v naši virtualni robotski celici, je

bilo potrebno poligonizacijsko mreţo, pridobljeno s postopkom trirazseţne optične

digitalizacije, nadgraditi v volumenski model z enim izmed programskih paketov za

tridimenzionalno računalniško podprto konstruiranje. Pri tem je bilo na voljo veliko

število računalniških programov različnih proizvajalcev. Sami smo se odločili za 3D -

modelirnik Catia V5 R20, ker poznamo ta program ţe iz prejšnjih projektov. Pri izbiri

programa za modeliranje smo morali paziti tudi na to, da sam program omogoča uvoz

stereolitografskega formata (STL). V program za modeliranje smo namreč uvozili iz

programa TRITOP samo poligonizacijsko mreţo CNC-robotsko obračalne mize.

Pomembna lastnost programa za modeliranje je tudi izvoz ali shranjevanje narisanega 3D-

modela, kajti ko bo model CNC-robotske mize izdelan, ga je treba shraniti v formatu, ki je

poznan programu RobotStudio za naknadni uvoz modela.

4.2.1 Na kratko o programu CATIA V5 R20

Programski paket CATIA sodi v sam vrh integriranih programskih paketov za računalniško

podprto načrtovanje in konstruiranje. Ponuja celovite rešitve na področjih oblikovanja,

proizvodnje in področjih, povezanih na same proizvodne postopke. Razvoj programa se je

začel ţe v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja kot program za prostorsko modeliranje in

vodeno proizvodnjo. Preko podjetja IBM in njihove razvejane mreţe se je nato program

razširil po vsem svetu. Najprej se je uporabljal v letalski, nato pa še v avtomobilski industriji,

in sicer predvsem zaradi dobrega prostorskega prikazovalnika in tako imenovane hibridne

filozofije, ki omogoča prilagodljivo delo s pomočjo prostorskih površin. Dandanes je

programski paket CATIA orodje za večja in manjša podjetja, saj nudi poleg standardnih

modulov za načrtovanje tudi module za analize s postopkom končnih elementov, načrtovanje

strojnih instalacij, načrtovanje robotiziranih celic itd. Program modelirnik ima visoko raven

integracije, s katero pokriva veliko industrijskih in tehničnih panog. Program CATIA V5 je

napisan v programskem jeziku C++ in je tako primeren tudi za Windows okolje, medtem ko

so bile starejše verzije napisane v Fortranu. Dobra lastnost modelirnika je tudi tesna

povezanost med površinskim in prostorskim modeliranjem. V Sloveniji se je CATIA začela

uporabljati leta 1995. Dandanes jo v Sloveniji uporablja na tisoče podjetij, vse bolj pa je

prisotna tudi v izobraţevalnih ustanovah, kot so srednje šole in fakultete [22].


- 31 -

4.2.2 Pretvorba površinske poligonizacijske mreţe v volumenski model

Potem ko smo surovo triangulacijsko površino objekta uvozili v modelirnik CATIA R5 V20,

smo se lotili pretvorbe površinske poligonizacijske mreţe v volumenski model CNC-robotske

obračalne mize. Pri tem je digitalizirani površinski model sluţil kot šablona realnega objekta,

preko katere smo nato začeli z modeliranjem trirazseţnega volumenskega modela. Prikaz

poligonizacijske mreţe, uvoţene v program CATIA, prikazuje slika 4.12.

Slika 4.12: Poligonizacijska mreţa v programu CATIA V5 R20

4.2.2.1 Plan modeliranja z modelirnikom CATIA

Pred pričetkom izdelave volumenskega CAD-modela smo si morali izdelati plan, po katerem

smo se lotili izdelave modela od večjih in manj zahtevnih delov, pa vse do manjših in

kompleksnejših detajlov. Plan dela je bil pomemben predvsem za laţje modeliranje CAD-

modela.

Plan pretvorbe površinske poligonizacijske mreţe v volumenski CAD-model:

1. konstruiranje podstavka CAD-modela, sestavljenega iz u-profilov;

2. konstruiranje nosilnega ogrodja CNC-obračalne mize;

3. konstruiranje servomotorja za pogon CNC-obračalne mize;

4. konstruiranje manjših segmentov, kot so ventili in drugi manjši segmenti;

5. konstruiranje hidravličnih cevi in električnih vodnikov;

6. konstruiranje vrhnje obračalne plošče s kanali za vpenjanje obdelovanca.


- 32 -

4.2.2.2 Modeliranje CAD-modela CNC-robotske obračalne mize

Tridimenzionalno konstruiranje smo pričeli v "part dizajnu", kjer smo izdelali vsak segment

posebej. Pri postopku konstruiranja smo se drţali plana dela po vrstnem redu od prve pa vse

do zadnje šeste točke. Pri modeliranju smo uporabili osnovne ukaze modelirnika. Na sliki

4.13 je prikazana orodna vrstica modelirnika z osnovnimi ukazi. Pri tem smo največkrat

uporabili ukaze za konstruiranje, ki so navedeni v nadaljevanju.

Slika 4.13: Orodna vrstica programa CATIA V5 R20

Največkrat uporabljeni ukazi pri modeliranju so bili:

‒ SKETCH za skiciranje v 2D;

‒ RECHANGLE ukaz za pravokotnik;

‒ PAD in POCKET ukaz za določitev širine ali globine elementa;

‒ CHAMRER ukaz za posnetja.

Pri konstruiranju smo model poskušali s čim bolj natančnim opisom in merami zmodelirati

tako, da bi bilo čim manjše odstopanje med realno in virtualno CNC-robotsko obračalno

mizo. Modeliranje robotske mize na obstoječo mreţo prikazuje slika 4.14.

Slika 4.14: Modeliranje robotske mize na obstoječo mreţo


- 33 -

Najpomembnejši del modela, pri katerem smo morali natančno konstruirati njegovo obliko in

ekscentričnost, je bil vrtljivi del CNC-robotske obračalne mize. Ta del je še posebej

pomemben, saj bo pozneje vsaka netočnost vplivala na kakovost izdelane virtualne

proizvodne celice in s tem neposredno na kakovost celotnega izdelka. Pri konstruiranju

podstavka modela smo vzeli standardne profile. Pri tem smo mere, prikazane na

poligonizacijski mreţi, primerjali z merami, ki smo jih ročno izmerili na samem objektu. S

tem smo preverjali točnost in kvaliteto modela. Pri konstruiranju profilov smo najprej narisali

en del podstavka in ga nato zrcalili preko središčne osi, saj je leva stran podstavka simetrična

desnemu delu.

Na sliki 4.15 lahko vidimo 3D-model brez narisanih hidravličnih cevi in tokovnih vodnikov.

Slika 4.15: Končni 3D-model robotske mize, brez vodnikov in cevi

Ker so cevi in vodniki prosto gibljivi, jih ni bilo smiselno risati na desetinko milimetra

natančno, saj se njihova lega od časa do časa spreminja, sam poloţaj pa nima bistvenega

vpliva na funkcijo proizvodne celice. Za cevi in vodnike smo tako vzeli standardne mere in

jih poskušali narisati pribliţno na mesto, kjer so se nahajali v času digitalizacije z

digitalizatorjem ATOS. Nato smo se lotili še risanja zgornjih utorov CNC-robotske obračalne

mize. Ti utori so namenjeni za vpetje obdelovanca, ki ga bomo obdelovali z robotom ACMA

XR701. V te utore se pozneje lahko naknadno vpne večji ročni primeţ. Na model smo tako

dodali še ostale tokovne vodnike in hidravlične cevi in tako dobili končni tridimenzionalni


- 34 -

model CNC-robotske obračalne mize, prikazane na sliki 4.16. Pomembnejše mere in prikaz

3D-modela CNC-robotske obračalne mize z različnih pogledov je prikazan v prilogah 1 in 2.

Slika 4.16: Končni CAD-model CNC-robotske obračalne mize

Delo s programskim okoljem Catia je zelo zanimivo in koristno, saj lahko z malo truda

ustvarjamo različne modele in jih potem tudi izvozimo kot delavniško risbo, 3D-model ali

animacijo za laţjo predstavitev nekega modela.

4.3 Rezultati povratnega inţeniringa CNC-robotske obračalne mize

V magistrski nalogi smo si zadali hipotezo, da lahko s povratnim inţeniringom izdelamo

kakovosten model ţe obstoječe CNC-robotske mize, ki ga lahko nato uporabimo pri izgradnji

virtualne celice robota. S prvim postopkom fotogrametrične digitalizacije TRITOP

zastavljene hipoteze ni uspelo potrditi, zaradi uporabe neprimernega digitalizatorja ali bodisi

zaradi napačnega pristopa. Pri drugem postopku digitalizacije z opremo ATOS je bilo delo

digitalizacije objekta laţje in hitrejše, rezultat digitalizacije pa je bila zelo natančna

poligonizacijska mreţa. Tako smo pridobili kvalitetno podlago za naš model CNC-robotske

obračalne mize, na katerega smo gradili volumenski model s priznanim programskim

paketom za računalniško podprto načrtovanje in konstruiranje CATIA V5 R20. Povratni

inţeniring CNC-robotske obračalne mize je tako uspel, prva hipoteza magistrske naloge pa je

s tem potrjena. Naš model je primeren za uvoz v programski paket RobotStudio.


- 35 -

5 CAD-MODEL ROBOTA ACMA IN VARNOSTNE CELICE

Kot smo ţe omenili v tretjem poglavju, je robotska celica skupek strojev in naprav. S

trirazseţno digitalizacijo CNC-robotske obračalne mize iz prejšnjega poglavja smo dobili prvi

pomemben del virtualne proizvodne celice, in sicer CNC-robotsko obračalno mizo. Da bi

lahko pribliţali virtualno proizvodno celico realni robotski celici robota ACMA XR701, nam

še vedno manjka 3D-model robota, ki mora biti skladen s programskim paketom RobotStudio.

Prav tako je potrebno zmodelirati nekatere druge komponente realne proizvodne celice. Te

niso pomembne toliko iz funkcionalnega vidika in nimajo neposrednega vpliva na kvaliteto

simulacije virtualne proizvodne celice, ampak bolj iz optičnega vidika vizualne podobnosti

med realno in virtualno proizvodno celico. Pri tem imamo v mislih varnostno celico robota,

krmilnik robota, ki se nahaja znotraj kovinske omare ter konzolo za odlaganje orodja

(rezkarja) robota ACMA XR701.

5.1 CAD-model robota ACMA XR701

Robot ACMA XR701 je poglavitni del proizvodne celice. Da bo virtualni model proizvodne

celice čim bolj podoben realnemu sistemu, je obnašanje celotnega sistema v večji meri

odvisno od natančnosti CAD-modela robota ACMA v primerjavi z realnim robotom ACME.

V doktorski disertaciji z naslovom Optimizacija delovanja izdelovalnih strojev in sistemov z

uporabo skupinske inteligence4 je bila izdelana implementacija optimizacijskega sistema z

umetno skupinsko inteligenco v tehnološkem procesu odrezovanja z industrijskim robotom

ACMA XR701. Dokazana je bila učinkovitost in natančnost razvitega optimizacijskega

sistema neposredno v okolju programske opreme za računalniško podprto konstruiranje. S

tem je bila potrjena učinkovitost in zanesljivost uporabe optimizacijskega sistema načrtovanja

izdelovalnih strojev in sistemov tudi v praksi. Za preizkus učinkovitosti in natančnosti

4 Simon Brezovnik. Optimizacija delovanja izdelovalnih strojev in sistemov z uporabo skupinske inteligence:

doktorska disertacija. Maribor: Fakulteta za strojništvo, 2011.


- 36 -

razvitega sistema evalvacije je optimizacijskemu sistemu z algoritmi uporabe skupinske

inteligence bila izpostavljena operacija obdelave s postopkom odrezovanja izbranega izdelka.

V sami simulaciji optimizacijskega sistema je bil uporabljen v ta namen izdelan model

robotskega mehanizma ACMA XR701, prikazan na sliki 5.1. Primerjava dobljene rešitve z

realnim stanjem je potekala po postopku primerjanja. Primerjava je bila izvedena z enako

postavitvijo surovca z enakimi parametri točk obdelave tako v virtualnem načinu, kot v

realnem načinu primerjave. Za vsako od točk obdelave je bila opravljena meritev kotov

zasukov vseh segmentov osi robotskega mehanizma ter meritev poloţaja vrha orodja v

zunanjih koordinatah referenčnega koordinatnega sistema tako v simulaciji, kot tudi na

realnem robotu ACMA. Meritev omenjenih veličin je bila izvedena na podlagi merilnega

sistema robotskega krmilnika APRIL 5000, ki omogoča meritev notranjih in zunanjih

koordinat poloţaja vrha orodja robotskega mehanizma v vsaki točki tirnice. Merilni sistem je

odčitaval neposredne informacije o kotih zasuka posameznih osi s pomočjo resolverjev,

nameščenih v pogonih vsake osi robotskega mehanizma [29].

Slika 5.1: Model robota ACMA XR701

5.1.1 Od realnega robota ACMA XR701 do CAD-modela robota

Za obdelavo geometrijskih podatkov robota ACMA XR701 je bil v doktorski disertaciji5

uporabljen postopek povratnega inţeniringa, ki je bil podoben našemu povratnemu




- 37 -

inţeniringu CNC-robotske obračalne mize iz poglavja 4. Povratni inţeniring se je v

primerjavi z našim postopkom razlikoval le v CAD-modelirniku. Za obdelavo zajetih

podatkov je bil uporabljen modelirnik SolidWorks, medtem ko je bil v našem primeru za

CNC-robotsko mizo uporabljen modelirnik CATIA V5 R20. Bistvenih razlik v uporabi

drugega modelirnika ni. Razlike nastanejo le pri uporabi drugih ukazov za modeliranje in

formatu shranjevanja izrisanega modela. Funkcionalnost narejenega modela med

modelirnikom SolidWorks in CATIA je popolnoma identična.

Podoben je bil tudi pristop zajemanja trirazseţne površinske mreţe industrijskega robota

ACMA XR701. Trirazseţna optična digitalizacija robota ACMA se je s trirazseţno optično

digitalizacijo CNC-robotske obračalne mize iz poglavja 4.1 razlikovala le v eni točki, in sicer

sta bila pri CNC-robotski obračalni mizi postopka zajemanja z fotogrametrično opremo za

trirazseţno digitalizacijo TRITOP in trirazseţnim optičnim digitalizatorjem ATOS II 400

popolnoma ločena. Pri trirazseţni digitalizaciji industrijskega robota ACMA XR701 sta bila

uporabljena oba postopka v odvisnosti drug od drugega. Z fotogrametrično opremo TRITOP

so bile določene osi vrtišča robota ACMA, s trirazseţnim optičnim digitalizatorjem ATOS II

400 pa je bila zajeta površinska mreţa robota. Merjen industrijski robot ACMA XR701 in

pridobljena površinska mreţa robota sta prikazana na sliki 5.2 [29].

Pomembnejše mere in prikaz 3D-modela robota ACMA XR701 z različnih pogledov je

prikazan v prilogah 3 in 4.

Slika 5.2: Merjeni robot ACMA in njegova površinska mreţa z referenčnimi točkami


- 38 -

5.1.2 Rezultati obnašanja 3D-modela ACME v primerjavi z realnim sistemom

Preizkus odstopanja med načrtovanim kinematičnim modelom simulacijskega mehanizma in

realnim kinematičnim modelom robotskega mehanizma je bil izveden s postopkom petosnega

procesa odrezovanja preproste geometrijske oblike. Vneseni so bili podatki o vodenju vrha

orodja po tirnici obdelave tako v simulacijskem modelu kot tudi v krmilniku robota ACMA

XR701. Pri postopku odrezovanja po predpisani tirnici obdelave je bila izmerjena vrednost

notranjih in zunanjih koordinat simulacijskega in realnega kinematičnega modela. Po

končanem postopku odrezovanja je bila opravljena primerjava med simulacijskimi

vrednostmi zunanjih koordinat za vsako točko simulirane obdelave in vrednostmi zunanjih

koordinat realne obdelave. Podatke o odstopanju vrednosti med realnim in simulacijskim

kinematičnim modelom prikazuje tabela 5.1 [29].

Postopek odrezovanja Rezkanje

Število točk obdelave 3345

Maksimalna vrednost odstopanja med simulacijo in realnim rezkanjem 4,158 %

Minimalna vrednost odstopanja med simulacijo in realnim rezkanjem 0,058 %

Povprečna vrednost odstopanja med simulacijo in realnim rezkanjem 2,550 %

Tabela 5.1: Primerjava vrednosti simulacijskega in realnega modela robota ACMA [29]

5.1.3 Utemeljitev izbire uporabe ţe narejenega modela robota ACMA XR701

Iz rezultatov iz poglavja 5.1.2 je bilo ugotovljeno, da je znašala maksimalna vrednost

odstopanja 4,158 %. To pomeni, da je znašala toleranca dejanske vrednosti robotskega

mehanizma ±0,243 mm od ţelene vrednosti. S strani proizvajalca robota ACMA XR701 je

ponovljivost realnega robotskega mehanizma določena s toleranco ±0,3 mm. "Z dobljenim

rezultatom poskusa smo potrdili natančnost, zanesljivost in učinkovitost zgrajenega

simulacijskega modela robotskega mehanizma v praksi"6 [29].

Iz tega sklepamo, da je bil CAD-model robotskega mehanizma ACMA XR701 narejen

znotraj predpisanih toleranc s strani proizvajalca. Da se izognemo nepotrebnemu ponovnemu

ponavljanju ţe narejene raziskave, smo se odločili, da pri izgradnji virtualne proizvodne

celice uporabimo ţe narejen in analiziran model robota ACMA XR701, prikazan na sliki 5.1.

Model robota je bil poslan s strani avtorja, od katerega smo dobili tudi dovoljenje za nadaljnjo

uporabo.




- 39 -

5.2 CAD-model varnostne celice

Varnostna celica robota ACMA XR701 je bila na kratko opisana ţe v poglavju 3. Kot vemo,

je varnostna celica namenjena zagotavljanju varnosti osebja pred nenamernim vstopom v

delovno območje robota v času obratovanja. Proizvajalci in uporabniki strojev morajo slediti

direktivam, katerih namen je oblikovati osnovo za vse vrste strojev na trgu in s tem zagotoviti

varno uporabo le-teh. V Evropi določa direktiva o strojih 2006/42/EC pravno podlago za

uskladitev bistvenih zdravstvenih in varnostnih zahtev za stroje znotraj Evropske unije, poleg

tega pa tudi zagotavlja visoko varnost delavcev v EU. Nevarnosti, ki se pojavljajo pri

industrijskih robotih, so največkrat prisotne med samim izvajanjem opravil robota znotraj

njegovega delovnega področja. Najpogostejše nevarnosti so: nevarnost trka, nevarnost pasti in

druge nevarnosti. Viri nevarnosti pa so pogosto človeške napake, nevarnosti krmilnega

sistema, mehanske nevarnosti, nevarnosti okolja in drugih perifernih naprav [5].

V tem podpoglavju ţelimo predstaviti izgradnjo CAD-modela realne varnostne celice

robota ACMA XR701. Če ţelimo virtualno celico robota ACMA čim bolj pribliţati reali

celici, je pomembno, da ni le slična po opravljanju svoje funkcije, ampak je podobna ţe na

prvi pogled. Medtem ko je varnostna celica realnega robota namenjena varovanju osebja,

pooblaščenega za delo z robotskim mehanizmom, ne moremo enako trditi za virtualno

varnostno celico robota. Pri virtualnih gibih robota na osebnem računalniku namreč ne more

priti do nevarnosti ali virov nevarnosti, ki se pojavijo z delom z realnim robotskim

mehanizmom. To je tudi eden izmed glavni vzrokov, zakaj ţelimo učenje opravljanja z

robotskimi mehanizmi prenesti na virtualno raven, saj se s tem izognemo morebitnim

poškodbam osebja ali robotskega mehanizma. Pri virtualnem učenju upravljanja robotskega

mehanizma pa je še kako pomembno, da je virtualna kopija robota s periferijo čim bolj slična

tako po funkcionalnosti kot tudi po videzu. S tem namreč zagotovimo kvalitetnejše in laţje

učenje upravljanja realnega robotskega mehanizma.

5.2.1 Razlogi za lastno modeliranje varnostne celice ACME kljub obstoječi

Ocena varnosti proizvodne celice z vgrajenim robotom ACMA XR701 na podlagi varnostnih

standardov ISO 10218-1:2006 in ISO 10218-2 je bila izdelana ţe v eni izmed prejšnjih

diplomskih nalog7, povezanih z robotom ACMA XR701, ki je v prostorih laboratorija za

7 Matic Draţnik. Ocena varnosti robotske celice z vgrajenim robotom ACMA XR701 na podlagi varnostnih

standardov ISO 10218-1:2006 in ISO 10218-2: diplomsko delo. Maribor: Fakulteta za strojništvo, 2011.


- 40 -

robotizacijo Fakultete za strojništvo v Mariboru. V sklopu prej omenjene diplomske naloge je

bila izdelana tudi virtualna varnostna celica v programu Google SketchUp, ki je prikazana na

sliki 5.3. Prednost programskega paketa Google SketchUp je v preprosti in brezplačni uporabi

programa, zagotovljeni s strani proizvajalca. Slabost programa pa je v nedovršenem izvozu

mreţe modela. S tem ţelimo povedati, da se določene oblike ali posamični narisani segmenti

pri izvozu iz modelirnika Google SketchUp izgubijo oziroma ne ohranijo svoje strukture.

Uvoz in uporaba takšnega modela je v drugem programu, kot je npr. RobotStudio sicer

mogoča. Vendar videz in funkcionalnost sklopa nikakor ne zadostuje našim kriterijem za

zagotavljanje kvalitetne kopije realne varnostne celice robota ACMA XR701.

Slika 5.3: Virtualna varnostna celica robota ACMA v programu Google SketchUp [5]

Ker je model varnostne celice, prikazane na sliki 5.3, za izgradnjo virtualne proizvodne celice

robota ACMA XR701 nezadosten, smo bili primorani izdelati lastno virtualno varnostno

celico, ki je po številu segmentov in videzu podobna prej omenjeni varnostni celici.

5.2.2 Izdelava CAD-modela virtualne varnostne celice robota ACMA XR701

Modeliranje varnostne celice smo izvedli z modelirnikom CATIA V5 R20, saj smo

modeliranja s tem modelirnikom iz prejšnjih projektov ţe najbolj vajeni. Obenem modelirnik

CATIA omogoča shranjevanje narisanega modela v .igs formatu, ki je za uvoz modelov z

večjim številom segmentov v program RobotStudio najbolj primeren. Za uvoz .igs formata


- 41 -

smo izkoristili 30-dnevno poskusno licenco programa RS. Pri modeliranju smo si pomagali z

narejenim modelom virtualne varnostne celice iz prejšnjega podpoglavja 5.2.1, prikazanim na

sliki 5.3. Iz modela smo uporabili dimenzije narisanih segmentov, tako da smo v programu

Google SketchUp izmerili gabaritne dimenzije posameznih segmentov in jih nato v

modelirniku CATIA skušali čim bolj pribliţati realnemu videzu. Pri tem smo si pomagali s

slikami realne varnostne celice. Kot je bilo ţe omenjeno v začetku tega poglavja, varnostna

celica nima bistvenega učinka na učinkovitost obnašanja mehanizma robotskega sistema. Zato

se tudi nismo trudili, da bi narisane segmente popolnoma točno kopirali. Prikaz modela omare

krmilnika APRIL 5000 in realne omare krmilnika robota ACMA XR701 lahko vidimo na sliki

5.4.

Slika 5.4: Model in realna slika krmilne omare robota ACMA XR701

Iz slike 5.4. lahko vidimo podobnost med realno in virtualno krmilno omaro. Če pa

pogledamo bolje pa lahko opazimo tudi rahlo odstopanje v obliki, predvsem v področju

zaslona za prikaz in urejanje programov in podprogramov. Določena odstopanja v obliki se

lahko opazijo pri skoraj vseh CAD-segmentih varnostne celice, če jih podrobneje primerjamo

z dejanskimi segmenti varnostne celice. Vendar, kot je to bilo ţe večkrat poudarjeno, popolna

enakost mer virtualne in dejanske varnostne celice nimata vpliva na zastavljeno hipotezo štiri.


- 42 -

Narejen CAD-model prvotne virtualne varnostne celice je prikazan na sliki 5.5. Zraven so

dodani nekateri CAD-segmenti, ki so bili kasneje odstranjeni, ali premaknjeni. Eden izmed

teh je hidrant in omara. Model hidranta in model kovinske omare sta bila izbrisana, ker je bilo

ugotovljeno, da sta nepotrebna.

Slika 5.5: Narejen CAD-model virtualne varnostne celice robota ACMA XR701

Potek modeliranja virtualne varnostne celice robota ACMA XR701:

1. je bila narisana CAD-podlaga v velikosti 11 x 7 x 0,05m (tla v rjavi barvi, slika 5.5);

2. je bila narisana CAD-podlaga v velikosti 7 x 7 x 0,2 (tla v sivi barvi, slika 5.5);

3. smo se lotili modeliranja krmilne omare robota ACMA XR701, prikazane na sliki 5.4;

4. smo se lotili modeliranja varnostne ograje (rumena barva, slika 5.5);

5. smo narisali stene, ki obdajajo varnostno celico in predprostor (bela barva, slika 5.5);

6. smo narisali druge večje elemente, ki so razporejeni znotraj in zunaj varnostne celice,

kot so: miza, elektro omarica, priprava za odlaganje orodja (rezkarja) robota;

7. smo narisali razne manjše CAD-modele varnostne celice, kot so: signalna luč

postavljena na steber vrat ograje, elektronska varnostna ključavnica na vratih, gasilni

aparat na ograji zraven elektro omarice (prikazano na sliki 5.5);

8. smo vse modele virtualne proizvodne celice sestavili v celoto in jih postavili vsakega

na svoje mesto, kot je to prikazano na sliki 5.5;

9. smo sestavljeni model varnostne celice shranili v .igs datotečnem formatu.


- 43 -

5.2.3 Ugotovitve in izboljšave CAD-modela virtualne celice robota ACMA

Ko je bil narejen CAD-model varnostne celice robota ACMA XR701, smo ugotovili, da je bil

predprostor, kjer se nahaja krmilna omara, nepotreben, saj bo kasneje, ko bo varnostna celica

prenesena v programski paket RobotStudio, ovirala pogled na samega robota, učenje pa bo s

tem oteţeno. Zato smo se odločili, da nekoliko spremenimo videz varnostne celice in

odstranimo predprostor. V eni tretjini predprostora smo pustili le CAD-model krmilne omare.

Končna različica CAD-modela varnostne celice robota ACMA je prikazana na sliki 5.6.

Slika 5.6: Končna različica CAD-modela varnostne celice robota ACMA XR701

Narejeni CAD-model varnostne celice robota ACMA XR701 je tako pripravljen in na

razpolago, da ga uvozimo v programski paket RobotStudio.

Pomembnejše mere in prikaz CAD-modela proizvodne celice ACMA XR701 z različnih

pogledov so prikazani v prilogah 5 in 6.


- 44 -

6 VIRTUALNA PROIZVODNA CELICA Z ROBOTOM ACMA

XR701 V PROGRAMSKEM PAKETU ROBOTSTUDIO

Programski paket RobotStudio, v nadaljevanju imenovan RS, proizvajalca ABB robotics sluţi

namenu oblikovanja, urejanja in načrtovanja proizvodne celice v virtualnem okolju.

Namenjen je tudi delu z dejanskim robotskim mehanizmom za namen off-line ali on-line

programiranja.

V naši magistrski nalogi je bil uporabljen programski paket RS trenutno najnovejše verzije

5.60, ki ima nameščeno šolsko licenco, preko šolskega streţnika, za uporabo v raziskovalne

namene. Nameščen je bil prav tako dodatek FlexPendant SDK 5.60 za vodenje robota in

urejanje programa preko virtualne ročne konzole. Program RS je na voljo v večih jezikih, med

njimi pa ni slovenskega, zato smo uporabili angleško različico programa. Prikaz delovnega

okolja programa RS v 5.60 prikazuje slika 6.1.

Program RS in dodatek FlexPendant SDK sta prosto dostopna na spletu8. Po namestitvi je

na voljo 30-dnevna poskusna različica z vsemi moţnostmi, ki so na voljo v programu. Po tem

času se določeni ukazi znotraj menija zaklenejo. Nato ga je moţno uporabljati le še za pregled

ţe narejene virtualne proizvodne celice.

Preteţno je program RS namenjen za delo z novejšimi roboti proizvajalca ABB Robotics,

saj vsebuje geometrijsko knjiţnico vseh novejših robotov in njihovih mehanizmov. V

knjiţnici lahko najdemo tudi nekatere druge CAD-modele, kot so ročna konzola ABB

(FlexPendant), razne krmilne omare proizvajalca ABB, zaščitne ograje, transportne trake itd.

Na izbiro imamo prav tako ţe v naprej izdelana orodja za varjenje ali prenašanje

obdelovancev. Obstoječim robotskim mehanizmom iz knjiţnice programa RS lahko uvozimo

ţe vnaprej pripravljene virtualne krmilnike, ki so po načinu delovanja enaki krmilnikom

njihovih pravih robotskih mehanizmov. Program RS omogoča tudi izgradnjo lastne virtualne

proizvodne celice, ki bo v našem primeru vsebovala robota ACMA XR701 in je opisana v

nadaljevanju tega poglavja.

8ABB Robotics. Dostopno na www: http://developercenter.robotstudio.com/Download.aspx [14. 1. 2014].


- 45 -

Slika 6.1: Delovno okolje programa RobotStudio V 5.60

6.1 Orodne vrstice in osnovni ukazi programa RobotStudio

Preden lahko začnemo z delom v programskem paketu RS V 5.60, je program potrebno dobro

poznati, in sicer za kaj se uporablja katera orodna vrstica in katera orodja so na razpolago. V

meniju imamo šest zavihkov, pod katerimi se skrivajo orodne vrstice.

Te orodne vrstice so:

1. "File" ali orodna vrstica za odpiranje, shranjevanje in tiskanje dokumentov;

2. "Home" ali domača orodna vrstica programa RS;

3. "Modeling" ali orodna vrstica za modeliranje virtualne proizvodne celice;

4. "Simulation" ali orodna vrstica, namenjena simulaciji in snemanju delovanja virtualne

proizvodne celice za namene naknadne predstavitve;

5. "Controller" ali orodna vrstica za dodajanje in urejanje virtualnega krmilnika;

6. "RAPID" orodna vrstica za pisanje ali spreminjanje programa robotskega mehanizma;

Meni

Orodna

vrstica

Delovno okolje

(plošča)

Statusno

okolje

Pomoţna

vrstica

Brskljalnik

datotek

(Layout)

Statusna

vrstica

krmilnika

Orodja

orodne

vrstice


- 46 -

7. "Add-Ins" orodna vrstica, namenjena prirejanju funkcionalnosti sistema za lastne

potrebe;

8. "Modify", v osnovnem stanju prikrita orodna vrstica, namenjena urejanju komponent.

6.1.1 Orodna vrstica "File" programa RobotStudio

Orodna vrstica "File" je prva orodna vrstica programa RS, ki se prikaţe, kadar zaţenemo

program. Nato imamo moţnost kreiranja nove robotske delovne postaje (Empty Station).

Lahko pa odpremo ţe obstoječo robotsko delovno postajo s poljubnim robotskim

mehanizmom iz RS knjiţnice (Station with Robot Controller) ali izberemo ţe narejen

krmilnik s pripadajočim robotskim mehanizmom (Station with existing Robot Controller).

V tej orodni vrstici "File" imamo prav tako moţnost shranjevanja robotskih delovnih postaj

in arhiviranja le-teh. Pod zavihkom "Share" ali deljenje lahko shranimo robotsko delovno

postajo z vsemi pripadajočimi knjiţnicami in oblikami mehanizmov ter vsebovanimi CAD-

modeli. To naredimo tako, da izberemo opcijo "Pack and Go". Ta opcija je uporabna kadar

ţelimo robotsko delovno postajo prenesti na drug računalnik, kjer jo nato lahko z opcijo

"Unpack and Work" odpremo.

Pod zavihkom "Options" ali opcije imamo moţnost nastavljanja raznih parametrov

programa RS. Eden izmed pomembnih nastavitev je ustvarjanje licence za program RS pod

zavihkom "Licensing" ali licence. Ko izberemo to moţnost, lahko pregledamo veljavnost

licence (View installed licenses) ali aktiviranje nove licence (Activation Wizard). V našem

primeru imamo aktivirano šolsko licenco preko šolskega streţnika, ki je vpisan pod opcijo

mreţne licence (Network Licenses).

6.1.2 Orodna vrstica "Home" programa RobotStudio

Kadar imamo odprto novo ali odpremo ţe obstoječo robotsko delovno postajo, se samodejno

odpre zavihek domače orodne vrstice (Home). Ta orodna vrstica je namenjena izdelavi nove

poljubne delovne postaje ter prilagajanja le-te lastnim potrebam in ţeljam. Na sliki 6.2 je

prikazana orodna vrstica "Home" z orodji, ki so na razpolago. Določena orodja so na voljo

šele takrat, kadar imamo npr. nameščen in zagnan virtualni krmilnik. Eno izmed takšnih

orodij je "Synchronize", ki je ob izklopljenem virtualnem krmilniku onemogočeno. Znotraj

programskega paketa RS v5.60 obstaja več takšnih prikritih orodij, ki jih lahko uporabimo le

takrat, kadar program RS omogoča urejanje ţelenega dela virtualne proizvodne celice. Opis


- 47 -

posameznih pomembnejših orodij je opisan v nadaljevanju. Opisi orodij si sledijo od leve

proti desni po vrstnem redu, prikazanem na sliki 6.2.

Slika 6.2: Prikaz orodne vrstice "Home" programa RS v 5.60

Orodja za ustvarjanje delovne postaje:

‒ ABB Library: je orodje s katerim lahko dodamo v delovno okolje programa RS ţe vnaprej

pripravljene knjiţnice ABB robotskih mehanizmov od nosilnosti 30 N do 5000 N.

‒ Import Library: je orodje za uvoz lastnih shranjenih knjiţnic robotskih ali drugih

mehanizmov narejenih v programu RS. Omogoča tudi uvoz drugih knjiţnic, kot so orodja,

razni dodatki in opreme, pozicionerji itd.

‒ Robot System: je orodje za dodajanje novega ali obstoječega sistema (robota z virtualnim

krmilnikom) na delovno površino programa RS.

‒ Import Geometry: je orodje za uvoz različnih CAD-modelov, narisanih v drugih

modelirnikih ali izvoţenih iz programskega okolja RS. Z šolsko licenco programa smo

omejeni na datotečne formate *.sat, *.wrl, *.stl, *.dae, *.obj, *.3ds, *.rsgfx.

‒ Frame: je orodje za določanje globalnega ali UCS-koordinatnega sistema. Koordinatni

sistem lahko določimo na podlagi ene ali treh točk.

Orodja za načrtovano programiranje:

‒ Target: je orodje za načrtovano programiranje gibanja od točke do točke, kateremu nato

program sledi. Točko ustvarimo tako, da kliknemo "Target" in nato določimo točke na

obdelovancu.

‒ Path: je orodje za ustvarjanje poti. Znotraj orodja "Path" se nahajajo točke "Target".

‒ Other: je orodje za ustvarjanje objektnega koordinatnega sistema (WorkObject),

ustvarjanje podatkovnega lista orodja robota (Create Tooldata) ali za ustvarjanje

programskih inštrukcij off-line programiranja.

‒ Teach Target: je orodje za ustvarjanje programa z učenjem robota od točke do točke.

‒ Teach Instructions: je orodje za ustvarjanje programa z inštrukcijami premikanja robota.

‒ MultiMove: je orodje za ustvarjanje in optimizacijo opravil več premikajočih sistemov

hkrati. V našem primeru Robota ACMA XR701 in CNC-robotske obračalne mize.


- 48 -

Orodja za nastavitve delovne postaje:

‒ Task: je orodje za izbiro naloge določenega robota z aktivnim opravilom.

‒ Workobject: je orodje za izbiro aktivnega delovnega objekta.

‒ Tool: prikazuje aktivno orodje, nameščeno na koncu robota.

Ostala orodja:

‒ Synchronize: je orodje za sinhronizacijo delovnega prostora z virtualnim krmilnikom.

‒ Freehand zavihek: vsebuje orodja za premikanje mehanizmov znotraj programa RS.

‒ Graphics zavihek: so orodja za prikaz in urejanje grafike prikaza delovnega prostora.

6.1.3 Orodna vrstica "Modeling" programa RobotStudio

Orodna vrstica "Modeling" je namenjena modeliranju enostavnih oblik geometrijskih teles v

programu RS. Tako enostavnejših geometrijskih delov ni treba risati v CAD-modelirniku.

Orodna vrstica za modeliranje je prikazana na sliki 6.3. Opisi posameznih orodij si sledijo v

nadaljevanju, po vrstnem redu od leve proti desni. Orodja, ki se ponavljajo v orodnih vrsticah,

niso ponovno opisana, uporaba le-teh pa je enaka.

Slika 6.3: Prikaz orodne vrstice "Modeling" programa RS v 5.60

Orodja za ustvarjanje geometrijskih teles:

‒ Component Group: orodje je namenjeno izdelavi skupine, v katero lahko nato

dodamo različne komponente geometrijskih delov za boljšo preglednost.

‒ Empty Part: je orodje, s katerim ustvarimo nov delovni prostor za modeliranje.

‒ Smart Component: je orodje za ustvarjanje "pametnih" komponent. Tem

komponentam lahko dodajamo razne senzorje, aktuatorje, manipulatorje itd.

‒ Solid: je orodje za izdelavo 3D-geometrijskih teles različnih dimenzij.

‒ Surface: je orodje za ustvarjanje ravninske mreţe poljubne oblike.

‒ Curve: je orodje za ustvarjanje krivulj, krogov, linij, elips, kvadratov.

‒ Border around Bodies: je orodje za ustvarjanje krivulj med stičiščem dveh objektov.

‒ Border around Surface: je orodje za ustvarjanje krivulj ob meji dveh površin.

‒ Border from Points: je orodje za ustvarjanje krivulj po točkah ob meji dveh teles.


- 49 -

Orodja za CAD-operacije:

‒ Intersect: je orodje za ustvarjanje novega telesa na področju prekrivanja dveh teles.

‒ Subtract: je orodje za ustvarjanje novega telesa iz dveh teles, ki se prekrivata.

‒ Union: je orodje za zdruţevanje dveh teles v eno telo.

‒ Extrude Surface: je orodje, s katerim lahko izvlečemo iz ravnine kroga valj ali drugo

geometrijsko telo, odvisno od narisane geometrije ravnine.

‒ Extrude Curve: je orodje za ustvarjanje 3D-objekta iz krivulje.

‒ Line from Normal: je orodje za ustvarjanje novega telesa.

‒ Modify Curve: je orodje za spreminjanje ali optimizacijo krivulje.

Orodja za merjenje:

‒ Point to point: je orodje za merjenje razdalje od točke do točke.

‒ Angle: je orodje za merjenje kotov.

‒ Diameter: je orodje za merjenje premerov okroglih teles.

‒ Minimum Distance: je orodje za merjenje minimalne razdalje med dvema telesoma.

Orodja za ustvarjanje mehanizma:

‒ Create Mechanism: je orodje, s katerim lahko ustvarimo nov mehanizem.

‒ Create Tool: je orodje, s katerim lahko ustvarimo novo orodje za robota.

6.1.4 Orodna vrstica "Simulation" programa RobotStudio

Orodij znotraj orodne vrstice "Simulation" ne bomo podrobneje opisovali, ker niso toliko

pomembna za delo s programskim okoljem RS. Orodna vrstica je namenjena snemanju in

predvajanju animacij gibanja proizvodne celice v programu RS. Uporablja se predvsem za

namene predstavitev raznih projektnih nalog. Orodna vrstica "Simulation" je prikazana na

sliki 6.4.

Slika 6.4: Prikaz orodne vrstice "Simulation" programa RS v 5.60


- 50 -

6.1.5 Orodna vrstica "Controller" programa RobotStudio

V orodni vrstici "Controller" imamo orodja za ustvarjanje in prilagajanje krmilnika

robotskega mehanizma ali krmilnika drugih mehanizmov. Namenjena je tako "Off-line" ali

virtualnemu, kot tudi "On-line" ali stvarnemu krmilniku. Z nameščenim dodatkom za

FlexPendant SDK 5.60 lahko prav tako prilagajamo zaslon ročne konzole. Dodamo mu lahko

poljubne tipke, ki jih nato po ţelji lahko programiramo preko C-programskega jezika. Prikaz

izgleda orodne vrstice "Controller" programa RS v5.60 je prikazan na sliki 6.5. Opis

posameznih orodij sledi v nadaljevanju.

Slika 6.5: Prikaz orodne vrstice "Controller" programa RS v 5.60

Orodja za dostop do krmilnika:

‒ Add Controller: je orodje za dodajanje krmilnika preko IP-protokola, izbiro ţe

obstoječega krmilnika, ali ustvarjanje virtualnega krmilnika.

‒ Requast Write Access: je orodje za pridobivanje pravic urejanja podatkov krmilnika.

‒ Release Write Access: je orodje za sproščanje pravic za urejanja podatkov krmilnika.

‒ Authenticate: je orodje za urejanje dovoljenj, povezanih s krmilnikom.

Orodja krmilnika:

‒ Restart: je orodje za ponovni zagon krmilnika.

‒ Backup: je orodje za ustvarjanje ali obnavljanje varnostne kopije krmilnika.

‒ Inputs / Outputs: je orodje za prikaz vhodnih in izhodnih signalov krmilnika.

‒ Events: je orodje za prikaz dogodkov upravljanja s krmilnikom.

‒ File Transfer: je orodje za pošiljanje datotek med računalnikom in krmilnikom.

‒ FlexPendant: je orodje za priklic virtualne ročne konzole za upravljanje delovne

postaje. Ponuja tudi moţnost prilagajanja ekrana znotraj ročne konzole.

‒ On-line Monitor: je orodje, ki prikaţe delovno postajo izbranega krmilnika.

‒ Signal Analyzer: je orodje za prikaz in analiziranje vhodno-izhodnih signalov.


- 51 -

Orodja za konfiguracijo krmilnika:

‒ Configuration Editor: je orodje za urejanje konfiguracije izbranega krmilnika.

‒ Load, Save Parameters: je orodje za nalaganje in shranjevanje konfiguracije

krmilnika.

‒ Properties: je orodje za ogled in različne nastavitve krmilnika.

‒ System Builder: je orodje za ustvarjanje, spreminjanje, kopiranje ali brisanje sistema.

‒ Import Options: je orodje za uvoz sistemskih nastavitev v bazo "media pool".

‒ Integrated Vision: je orodje, namenjeno dodajanju strojnega vida.

‒ Safety: je orodje, namenjeno nastavitvi varnemu vodenju robota s končnimi stikali za

zaznavanje končnih pozicij osi robotskega mehanizma.

Orodja virtualnega krmilnika:

‒ Control Panel: je orodje, ki simulira tipke, ki se nahajajo na realnem krmilniku za

preklop med avtomatskim, ročnim ali popolnoma ročnim načinom vodenja.

‒ Operator Window: je orodje, ki omogoča alternativo ročni konzoli za komunikacijo

med uporabnikom ter izvajanjem RAPID programa in podprogramov.

‒ Edit System: je orodje za urejanje osi robotskega mehanizma.

‒ Task Frames: je orodje za nastavljanje poloţaja in orientacije sistema.

‒ Encoder Unit: je orodje za konfiguracijo transportnega traku.

Orodja za prenos:

Go Offline: je orodje za ustvarjanje virtualnega krmilnika, ki se ujema s sistemom

realnega krmilnika.

Create, Open Relation: je orodje za ustvarjanje ali odpiranje povezave komunikacije

med realnim in virtualnim krmilnikom.

6.1.6 Orodna vrstica "RAPID" programa RobotStudio

Programski jezik za programiranje novih robotov ABB se imenuje RAPID in ponuja

izkušenim programerjem večjo produktivnost. Orodna vrstica "RAPID" je namenjena pisanju

in urejanju programov, ki jih razumejo vsi krmilniki podjetja ABB. Videz orodne vrstice je

prikazan na sliki 6.6. V orodni vrstici najdemo zraven raznih orodij za pisanje programa v

programskem jeziku RAPID tudi orodja za preverjanje in razhroščevanje napak v programu.


- 52 -

Za urejanje programa se odpre urejevalnik, kadar v brskalniku datotek programa RS poiščemo

ţeljen program ali rutino za urejanje ali spreminjanje le-tega.

Slika 6.6: Prikaz orodne vrstice "RAPID" programa RS v 5.60

Orodja za urejanje programa:

‒ Comment, Uncomment: je orodje za komentiranje in od komentiranje določene

vrstice v programu krmilnika. Če je vrstica za-komentirana jo program preskoči.

‒ Indent, Unindent: je orodje za dodajanje ali odvzemanje premika v levo določene

vrstice programa. Uporablja se za urejanje strukture in boljše preglednosti programa.

‒ Cut, Copy, Pase, Format: so orodja za izrez, kopiranje, lepljenje ali avtomatsko

formiranje oblike programa ali rutine.

Orodja za vstavljanje v program:

‒ Snippet: je orodje za dodajanje določene ţe vnaprej pripravljene kode v program.

‒ Instructions: je orodje, ki vsebuje bazo ukazov, ki jih lahko vstavimo v program.

Orodja za testiranje in razhroščevanje programa:

‒ Start, Stop: je orodje za zagon in zaustavitev izvajanja napisanega programa.

‒ Step in, Step out, Step over: so orodja za zagon določenega odseka programa.

‒ Check Program: je orodje za preverjanje programa in odkrivanja napak.

‒ Program Pointer: je orodje, ki v program doda programski kazalec. Pri izvajanju

programa se ob kazalcu program ustavi in odpre urejevalnik programa RAPID.

‒ Breakpoint: je orodje, ki ob izvajanju ustavi program, ko najde prelomno točko

programa.

‒ RAPID Profiler: je orodje, ki ob izvajanju programa beleţi izvajanje le-tega. Če pride

do napake, lahko pogledamo v beleţko izvajanja programa za laţje odkrivanje napak.

6.1.7 Orodna vrstica "Add-Ins" programa RobotStudio

Namenjena je dodajanju lastnih aplikacij po svoji ţelji. Če ţelimo dodati aplikacijo, je

potrebno znanje programiranja v C-programskem jeziku in poznavanje programskega paketa

Visual Studio proizvajalca Microsoft. Podrobnosti in navodila, kako lahko ustvarimo lastno


- 53 -

aplikacijo za programski paket RS, so opisana na spletni strani9 centra za razvijalce podjetja

ABB Robotics. Prikaz orodne vrstice, kjer lahko dodajamo lastna orodja, prikazuje slika 6.7.

Slika 6.7: Prikaz orodne vrstice "Add-Ins" programa RS v 5.60

6.1.8 Orodna vrstica "Modify" programa RobotStudio

Orodna vrstica "Modify" ponuja več različnih moţnosti. Prikaz orodij v tej orodni vrstici je

odvisen od elementa, ki ga ţelimo urejati. Na sliki 6.8 imamo prikazano orodno vrstico za

urejanje robotskega ali katerega drugega pomoţnega mehanizma, kadar smo v brskalniku

(Layout) izbrali datoteko robota. Ponuja nam moţnosti za urejanje in premikanje mehanizma

ali povezavo s knjiţnico mehanizma. Nastavimo lahko tudi koordinatni sistem izbranega

mehanizma.

Slika 6.8: Prikaz orodne vrstice "Modify Mechanism Tools" programa RS v 5.60

Če v brskalniku (Layout) izberemo geometrijsko telo, dobimo v orodni vrstici za urejanje

geometrijskih teles orodja, prikazana na sliki 6.9. Tedaj lahko urejamo barvo geometrijskemu

telesu, ga izvozimo kot knjiţnico za nadaljnjo uporabo v programu RS ali ga pripnemo

obstoječemu mehanizmu.

Slika 6.9: Prikaz orodne vrstice "Modify Part Tools" programa RS v 5.60

9 ABB developer center. Dostopno na www: http://developercenter.robotstudio.com/ [14. 1. 2014].

http://developercenter.robotstudio.com/


- 54 -

6.2 Uvoz CAD-modelov in ustvarjanje mehanizmov ter orodij v

programskem paketu RobotStudio v5.60

V sklopu programskega paketa RS imamo knjiţnico ţe narejenih robotskih mehanizmov.

Velikokrat pa potrebujemo določene CAD-modele ali mehanizme, ki jih ne najdemo v nobeni

knjiţnici podatkov. Takrat imamo moţnost generiranja lastnih CAD-modelov, ki jim lahko

dodamo tudi poljubne mehanizme za premik modelov.

Kadar ţelimo ustvariti lasten model robotskega mehanizma imamo dve moţnosti:

1. CAD-model lahko zmodeliramo znotraj programskega paketa RS z orodji orodne

vrstice "Modeling" (slika 6.3). Vendar smo pri tem omejeni z geometrijsko

zahtevnostjo modela.

2. Imamo moţnost uvoza ţe obstoječega CAD-modela, zmodeliranega z drugim

modelirnikom, kot je to npr. 3D-program za modeliranje CATIA. Ta moţnost

ponuja enostavnejši način gradnje kompleksnejših CAD-modelov. Uporabljamo jo

predvsem takrat, kadar je CAD-model sestavljen iz večjega števila sestavnih delov,

kot je to v našem primeru mehanizem robota ACMA XR701.

6.2.1 Uvoz CAD-modelov v programski paket RobotStudio

Pri uvozu modelov v programski paket RS moramo posamezne segmente modela shraniti

ločeno, če ţelimo iz modela narediti mehanizem. V nasprotnem primeru pri uvozu sklopa (ne

glede na končnico formata shranjenega modela) se ta uvozi kot en sam model in ga ni mogoče

naknadno ločiti ali ločeno premikati.

Model robota ACMA XR701 sestoji iz desetih različnih segmentov, ki so bili shranjeni

ločeno znotraj programa SolidWorks v podatkovni format ".sat". Za podatkovni format .sat

smo se odločili s poskusom uvaţanja CAD-modelov različnih formatov. Pri tem smo

ugotovili, da je bil format datoteke .sat naj primernejši, saj je pri uvozu ohranjal enako

lokacijo shranjenega segmenta, kot je ta bila pri shranjevanju. Povedano drugače, po uvozu

vseh desetih segmentov modela robota ACMA XR701 je bil robot pravilno sestavljen.

Geometrijske CAD-segmente modela robota smo uvozili z orodjem "Import Geometry" v

domači orodni vrstici "Home", programa RS. Prikaz vseh uvoţenih segmentov modela robota

ACMA XR701 prikazuje slika 6.10.


- 55 -

Slika 6.10: Prikaz uvoţenih segmentov CAD-modela robota ACMA v program RS

Po uvozu segmentov CAD-modela robota v RS smo določili barvo vsakemu sklopu posebej.

Pri tem smo kliknili na ţeljen segment v brskalniku datotek "Layout". V orodni vrstici se je

prikazala nova orodna vrstica "Modify Part Tools". Znotraj te orodne vrstice smo izbrali

orodje "Graphic Appearance" in izbrali ţeleno barvo izbranega segmenta.

Podobno smo se lotili uvoza segmentov modela CNC-robotske obračalne mize. Uvoz se je

od prejšnjega razlikoval v tem, da je bila CNC-robotska obračalna miza shranjena v

datotečnem formatu ".wrl". Poskušali smo uvoziti segmente modela tudi v drugih formatih

(.igs, .sat), vendar je bila kvaliteta segmentov popačena ali pa je prišlo do napak pri uvozu.

Razlog v tem je verjetno zahtevna geometrijska oblika modela, ki ni podprta s strani vseh

grafičnih datotečnih formatov. Pri uvozu smo uporabili dva segmenta, in sicer osnovo CNC-

robotske obračalne mize brez vrtljive plošče ter vrtljivo ploščo. Datotečni format .wrl si ne

zapomni shranjene pozicije segmenta modela, zato smo po uvozu morali določiti lego osnove

CNC-robotske obračalne mize in lego vrtljive plošče glede na oddaljenost modela robota.

Lega je bila določena glede na izmerjene vrednosti realnega stanja robotske celice robota

ACMA XR701, prikazane na načrtu v prilogi 6. Na koncu je bila določena barva CNC-

robotske obračalne mize z orodjem "Graphic Apperance", kot je to bilo ţe predhodno opisano

pri ostalih modelih.

2

1

3 4

5

6

2

7

8

10

9


- 56 -

Sledil je še uvoz CAD-modela varnostne celice robota ACMA XR701, opisane v poglavju

5.2.2. Model je bil shranjen v ".igs" datotečnem formatu in dodan v virtualno proizvodno

celico robota z enakimi orodji programa RS, kot model robota ACMA in model CNC-

robotske mize. Za datotečni format .igs smo se odločili, ker smo ugotovili, da ohranja barvo,

določeno pri modeliranju varnostne celice. Varnostno celico smo uvozili kot en model, pri

tem pa so bili vsi sestavni deli modela varnostne celice zdruţeni v en sam segment. Po uvozu

smo določili še poloţaj varnostne celice na delovni plošči programa RS. Model virtualne

proizvodne celice robota ACMA XR701 je bil tako narejen in uspešno sestavljen v

programskem okolju RS. Videz modela je prikazan na načrtu v prilogi 5.

V tem podpoglavju 6.2.1 smo dokazali drugo zastavljeno hipotezo magistrske naloge. Ta se

glasi, da lahko s programom ABB RobotStudio izdelamo poljubno virtualno proizvodno

celico. Ţelene modele pa lahko z modelirnikom izdelamo in uvozimo v programsko okolje

programa RobotStudio.

6.2.2 Ustvarjanje mehanizma robota ACMA in CNC-robotske obračalne mize

V program RS smo uvozili geometrijske sestavne dele robota ACMA in CNC-robotske

obračalne mize. Da bi modeloma lahko dodali kinematično zasnovo, moramo v programu RS

ustvariti mehanizem robota ACMA XR701 in CNC-robotske obračalne mize. Oba

mehanizma sta izdelana na enak način. Razlikujeta se le z izbiro nekaterih različnih

parametrov, ki jih izberemo pri ustvarjanju mehanizma. Ti parametri so sestavni deli

mehanizma, način gibanja mehanizma, določitev vrtišča osi mehanizma, kalibracija itd.

Da ustvarimo mehanizem v programu RS, v orodni vrstici "Modeling" izberemo orodje

"Create Mechanism". V programskem oknu, ki se odpre, izberemo ime in tip mehanizma. Za

mehanizem robota ACMA XR701 izberemo tip mehanizma "Robot", medtem ko pri

mehanizmu CNC-robotske mize izberemo "External Axis", kot pomoţno os robotskega

mehanizma. V naslednjem koraku določimo povezave z dvojnim klikom na "Links". Odpre se

novo programsko okno "Create Links", ki je prikazano na sliki 6.11. Iz menija "Select Parts"

izberemo sestavne dele robota, če ustvarjamo mehanizem robota, ali CNC-robotske obračalne

mize, če ustvarjamo mehanizem le-te. Pri izbiri osnove mehanizma označimo polje "Set as

BaseLink" in dodamo sestavni del s potrditvijo "Apply". V splošnem je osnova mehanizma

nepremikajoči se del mehanizma, na katerega so pritrjeni premikajoči se deli. Tako je pri

robotskem mehanizmu izbran za osnovo podstavek robota, pri CNC-robotski obračalni mizi


- 57 -

pa podstavek mize z modelom motorja. Postopek dodajanja sestavnih delov mehanizma

ponavljamo tako dolgo, da so izbrani vsi sestavni deli mehanizma, ki ga ustvarjamo.

Naslednji korak pri ustvarjanju mehanizma je določitev osi in kota zasuka osi mehanizma.

To storimo z dvoklikom na polje "Joints" znotraj okna "Create Mechanism", prikazano na

sliki 6.12. Ker imamo pri obeh mehanizmih vse vrteče se osi segmentov, vedno izberemo

polje "Rotational" v polju "Joint Type". Polje "Prismatic" bi izbrali, če bi imeli linearni

premik segmenta glede na osnovo. Nato je potrebno izbrati še glavni ali starševski segment

(Parent Link) ter podsegment ali otroški segment (Child Link). Pri tem se otroški segment

vedno vrti okrog določene osi starševskega segmenta, medtem ko starševski segment miruje.

V polju "Active" izberemo ali, je premikanje osi aktivno ali neaktivno. Nato v polju "Joint

Axis" dodamo koordinatni sistem vrtišča. Če ne poznamo točnih koordinat, lahko kliknemo v

eno izmed polj za vpis koordinat, nato v oknu za grafični prikaz modela izberemo os vrtišča.

Kot zadnjo moţnost izbire nastavitev imamo omejitve vrtenja osi. Izbiramo lahko med

konstantno omejitvijo vrtanja od do, med spreminjajočo se omejitvijo vrtenja ali brez

omejitve vrtenja. Za robotski mehanizem smo določili omejitev vrtenja osi glede na podatke

proizvajalca robota ACMA XR701, prikazane v tabeli 3.1. CNC-robotska obračalna miza

nima določenih omejitev vrtenja vrtljivega dela mize. Za določanje osi vrtanj podobno

naredimo tudi za ostale osi robotskega mehanizma in mehanizma CNC-robotske obračalne

mize.

Slika 6.11: Dodajanje povezav mehanizmu v programu RS Slika 6.12: Dodajanje osi mehanizmu


- 58 -

Ko smo dodali povezave in določili osi mehanizma, moramo še določiti mesto in orientacijo

orodja ali obdelovanca. To smo izdelali tako, da smo kliknili na meni "Frames" znotraj okna

"Modify Machanism". V novem oknu smo izbrali segment, na katerega bo pripeto orodje

robota znotraj menija "Belongs to Link". Izbrali smo še koordinate pozicije (Position) in

orientacijo orodja (Orientation).

Ko smo izbrali in vnesli vse potrebne nastavitve za ustvarjanje novega mehanizma, se je v

oknu "Modify Mechanism" prikazal gumb za ustvarjanje in shranjevanje nastavitev

mehanizma (Compile Mechanism). Po kliku na ta gumb je bil mehanizem uspešno ustvarjen.

Prikaz okna za ustvarjanje robotskega mehanizma ACMA XR701 je prikazan na sliki 6.13,

prikaz okna mehanizma CNC-robotske obračalne mize pa na sliki 6.14.

Slika 6.14: Okno mehanizma CNC-robotske mize Slika 6.13: Okno robotskega mehanizma ACMA XR701


- 59 -

Delovanje posameznega mehanizma lahko preverimo tako, da v brskalniku "Layout"

izberemo ţeljen mehanizem. Z desnim klikom miške se pokaţe dodaten meni, kjer izberemo

orodje "Mechanism Joint Jog". Odpre se novo okno "Joint Jog", kjer vidimo toliko drsnikov,

kolikor smo predhodno nastavili osi izbranemu mehanizmu. S premikanjem drsnikov se

premika določena os modela mehanizma. Če se vse osi premikajo v skladu z našimi

pričakovanji, je mehanizem uspešno dodan CAD-modelu.

6.2.3 Shranjevanje mehanizma v knjiţnico

Da bi lahko narejen mehanizem uporabljali tudi v drugi virtualni proizvodni celici ali ga

kasneje uporabili pri katerem drugem projektu, ga je potrebno shraniti kot ABB RS knjiţnico.

To ni pogoj za uspešno delovanje virtualne proizvodne celice, je pa priporočljivo.

Shranjevanje mehanizma kot ABB knjiţnice lahko izvedemo z orodjem "Save As Library", ki

ga najdemo, če izberemo v brskalniku "Layout" mehanizem in nanj kliknemo z desno tipko

miške. Odpre se nam okno za shranjevanje knjiţnice. V polje "File name:" vnesemo ţeleno

ime mehanizma (npr. robot ACMA XR701) in s klikom na gumb "Save" shranimo

mehanizem kot ABB knjiţnico z datotečnim formatom ".rslib".

Kasneje lahko knjiţnico uvozimo v novo ali ţe obstoječo virtualno proizvodno celico v

programskem okolju RS. To naredimo tako, da v orodni vrstici "Home" izberemo orodje

"Import Library". Nato poiščemo lokacijo shranjene knjiţnice in jo s klikom na gumb "Open"

uvozimo v delovno področje programa RS.

6.2.4 Ustvarjanje in dodajanje orodja robotskemu mehanizmu ACMA XR701

Ko imamo robotski mehanizem ACMA XR701 narejen, mu je potrebno dodati še orodje za

opravljanje določene naloge. V našem primeru smo dodali rezkalnik na konec robotske roke.

Za ustvarjanje orodja imamo v orodni vrstici "Modeling" na razpolago orodje "Create Tool".

Ko kliknemo nanj, se odpre novo okno, kjer določimo ime orodja "Tool Name". Nato

izberemo ţe prej uvoţeno geometrijo rezkarja ter mu dodamo ostale parametre. Ko smo

gotovi, kliknemo na gumb "Done" in orodje se prikaţe v brskalniku datotek "Layout". Da

orodje pripnemo na konec robotskega mehanizma ga izberemo, kliknemo nanj z desno tipko

miške in izberemo "Attach to". Znotraj menija, ki se nam nato prikaţe, izberemo robotski

mehanizem ACMA XR701. Če smo pravilno ustvarili robotski mehanizem, se orodje

samodejno pripne na konec roke robotskega mehanizma.


- 60 -

6.3 Krmilnik virtualne proizvodne celice robota ACMA XR701

Krmilnik je namenjen krmiljenju ali vodenju robota in se uporablja za avtomatizacijo

proizvodnih procesov in naprav. Program RS omogoča dodajanje virtualnega krmilnika, ki je

po obnašanju podoben realnemu krmilniku ABB-robotskih mehanizmov. Programi, ki jih

testiramo na virtualnem krmilniku, so prenosljivi na realni krmilni sistem.

Zgoraj opisane trditve drţijo za robotske mehanizme, ki jih uvozimo iz ABB-knjiţnice. V

našem primeru pa imamo poseben primer, saj se krmilnik APRIL 5000 robota ACMA XR701

ţe v osnovi razlikuje od narejenih virtualnih krmilnikov, ki jih lahko sami konfiguriramo

znotraj programa RS. Krmilnik APRIL 5000 velja za starejši krmilnik robota ACMA XR701,

ki se programira v programskem jeziku K_RA. V programu RS pa so krmilniki grajeni na

osnovi programskega jezika RAPID. Če bi ţeleli kompatibilnost virtualne proizvodne celice z

realno proizvodno celico robota ACMA XR701, bi morali ustvariti novo podlago virtualnega

krmilnika v programskem okolju RS. Ker to ne sodi v našo področje dela, virtualni krmilnik

pa bo narejen v enem izmed naslednjih projektov, povezanih z robotom ACMA XR701,

bomo za manipulacijo robotskega mehanizma izbrali enega izmed ţe narejenih krmilnikov iz

ABB-knjiţnice, ki temeljijo na programskem jeziku RAPID. S tem bomo lahko delno testirali

delovanje virtualne proizvodne celice z robotom ACMA XR701.

6.3.1 Ustvarjanje novega sistema za virtualni krmilnik

Dodajanje sistema virtualnega krmilnika smo se lotili z orodjem "System Builder" iz orodne

vrstice "Controller". Ko se je odprlo okno "System Builder", smo ustvarili nov sistem s

klikom na gumb "Create New". V prikazanem oknu smo sledili navodilom in klikali naprej

(Next), dokler nismo prišli do okna za dodajanje gonilnikov sistema. V oknu "Modify

Options" smo izbrali gonilnik za zagon FlexPendant ročne konzole pod zavihkom

"RobotWare". V tem oknu bi lahko izbrali več gonilnikov, vendar jih za potrebe testiranja

nismo potrebovali, zato smo sistem ustvarili s klikom na gumb "Finish". Tako smo ustvarili

nov sistem krmilnika z imenom "ACMAXR701_kapun", ki podpira uporabo virtualne ročne

konzole za upravljanje robotskega mehanizma ACMA XR701 in urejanje programa RAPID.


- 61 -

6.3.2 Dodajanje virtualnega krmilnika modelu robota ACMA XR701

Modelu mehanizma robota ACMA XR701 smo dodali virtualni krmilnik tako, da smo odprli

orodno vrstico "Controller". Znotraj podmenija "Add Controller" smo nato izbrali orodje

"Start Virtual Controller". V prikazanem oknu smo označili naš kreiran sistem

"ACMAXR701_kapun". Ko je bil ustvarjen krmilnik uspešno dodan robotskemu mehanizmu,

se je statusna vrstica krmilnika obarvala v zeleno barvo. Krmilnik robotskega mehanizma je

bil tako uspešno dodan in avtomatsko zagnan.

Dodajanje krmilnika s tem še ni bilo končano. Mehanizem robota ACMA XR701 je bilo

potrebno še povezati z virtualnim krmilnikom. To smo storili tako, da smo izbrali orodno

vrstico "Controller" in izbrali orodje "Edit System". Odprlo se je novo okno "System

Configuration", prikazano na sliki 6.15.

Ko smo ustvarili sistem virtualnega krmilnika, je bil samodejno dodan robotski mehanizem

drugega robota, vzetega iz knjiţnice programa RS, imenovan T_ROB1. Da smo zamenjali

knjiţnico obstoječega mehanizma robota z mehanizmom robota ACMA XR701, smo izbrali

prvo podmapo znotraj robota T_ROB1. Na desni strani programskega okna se je nato

prikazala opcija "Select From Station", ki smo jo označili. S klikom na gumb "Chanage" se je

odprlo okno "Select Library", ki je prikazano na sliki 6.16. V tem oknu smo izbrali knjiţnico

robota ACMA XR701 in potrdili s klikom na gumb "OK".

Tako je bil mehanizem robota ACMA XR701 narejen, povezan z virtualnim krmilnikom in

pripravljen za testiranje.

Slika 6.15: Okno za sistemske nastavitve robotskega mehanizma Slika 6.16: Izbira knjiţnice robota


- 62 -

6.4 Testiranje virtualne proizvodne celice in rezultati testiranja

V zadnji fazi magistrske naloge smo ţeleli preveriti delovanje zgrajene virtualne proizvodne

celice z robotom ACMA XR701. Virtualna proizvodna celica v programskem okolju RS je

prikazana na sliki 6.17. Zraven slike lahko najdemo tudi razlago določenih gradnikov

virtualne proizvodne celice.

V fazi testiranja smo se odločili, da uporabimo en virtualni krmilnik, katerega smo dodali

virtualnemu mehanizmu robota ACMA XR701 v programu RS. CNC-robotsko obračalno

mizo pa smo v sistem krmilnika dodali kot zunanjo os robotskega mehanizma, ki je povezana

na virtualni krmilnik robota. Če bi obstajala potreba po dodatnem virtualnem krmilniku za

mehanizem CNC-robotske obračalne mize, ga lahko ustvarimo na enak način, kot smo to

storili za virtualni krmilnik robotskega mehanizma ACMA XR701. Virtualna krmilnika CNC-

robotske obračalne mize in robota ACMA XR701 lahko naknadno tudi med seboj poveţemo.

Slika 6.17: Virtualna proizvodna celica v programu RobotStudio

Virtualni

krmilnik

robotskega

mehanizma

Prikazano okno

virtualne

proizvodne celice

Program

virtualne

proizvodne

celice

Prikaz

statusa

virtualnega

krmilnika


- 63 -

6.4.1 Potek testiranja

Testiranje virtualne proizvodne celice je potekalo v programu RS s virtualno ročno konzolo

FlexPendant, v nadaljevanju imenovano TPU, ki je prikazana na sliki 6.18. Namen virtualne

konzole TPU je učenje in opravljanje proizvodne celice na osnovi enakih ukazov, kot so

prisotni na realnem sistemu. Ker je v namene testiranja mehanizma virtualne proizvodne

celice bil uporabljen virtualni krmilnik, ki ima podlago na RAPID-programskem jeziku,

popolne primerjave med realno in virtualno proizvodno celico ni bilo mogoče izvesti. Zato

smo testiranje osredotočili na preverjanje pravilnosti delovanja virtualnega robotskega

mehanizma ACMA XR701 s CNC-robotsko obračalno mizo.

Slika 6.18: FlexPendant virtualna ročna konzola programa RS

Testiranje vseh osi mehanizma CNC-robotske obračalne mize in robota ACMA XR701 smo

izvedli ţe v fazi izgradnje mehanizma. Izvedbo testiranja smo opisali na koncu podpoglavja

6.2.2 z orodjem "Joint jog".

Da bi lahko potrdili ali zavrgli hipotezo tri, smo poskušali izvesti simulacijo preprostega

premikanja robotskega mehanizma ACMA XR701 na najbolj enostaven način brez

potrebnega predznanja programiranja v RAPID-programskem jeziku. Simulacijo smo izvedli

tako, da smo ustvarili preprost program z rutino simulacije rezkanja. V orodni vrstici

"Controller" programa RS smo izbrali orodje "Virtual FlexPendant". Odprlo se nam je novo

okno TPU, prikazano na sliki 6.18. Nato smo kliknili na gumb za nastavljanje načina

obratovanja mehanizma, ki se nahaja na levi strani "Joystika" na enoti TPU. Način

obratovanja smo nastavili na ročni način vodenja robotskega mehanizma. To smo storili tako,

"Joystick" ali

palica za

premik

mehanizma

Ročni

sproţilec

TPU

Glavni

meni TPU

Gumb za

nastavljanje

načina

obratovanja

mehanizma

Statusna vrstica

TPU

Gumb za zagon

programa


- 64 -

da smo izbrali sredinsko izbiro preklopnega gumba, ki je v obliki ključa. Nato smo kliknili na

velik beli gumb za zagon motorjev, ki se nahaja točno nad gumbom za ročni način delovanja.

Da bi omogočili premikanje robota, smo morali klikniti na ročni sproţilec virtualne enote

TPU. Ta predstavlja na dejanskem TPU varnostno tipko "Guard Stop", ki jo s prsti drţimo,

kadar opravljamo z realnim robotskim mehanizmom. Tako smo zagnali motorje v ročnem

načinu obratovanja, v statusni vrstici TPU pa se je pokazalo obvestilo "Manual Motors On".

S palico za premikanje mehanizma smo lahko poljubno vodili robota na dva načina:

1. Pri prvem načinu smo uporabili vodenje robota po oseh, ki je bilo razdeljeno na dva

sklopa, in sicer na vodenje osi 1,2,3 ter vodenje osi 4, 5, 6. To pomeni, da smo hkrati

lahko vodili prve tri osi, nato pa smo preklopili na naslednje tri osi 4, 5 in 6.

2. V drugem načinu smo robota vodili linearno. Konica orodja (rezkarja) je linearno

sledila tirnici od točke do točke, osi pa so se premikale samodejno.

Pri naslednjem poskusu izdelave simulacije smo robotski mehanizem ACMA XR701 skušali

naučiti določenih gibov, ne da bi pri tem potrebovali veliko znanja programskega jezika

RAPID. Vodenje robota smo se lotili s tako imenovano strategijo učenja robotskega

mehanizma. Ta poteka tako, da robota s pomočjo krmilne palice (Joystick) premikamo po

virtualni proizvodni celici. Ko doseţemo ţeleno pozicijo orodja, pripetega na robotsko roko,

to pozicijo shranimo v rutino podprograma. Tako ustvarimo nabor točk, po katerih se naj

robot premika, v ozadju pa avtomatsko generiramo kodo programa robotskega mehanizma.

Praktično smo strategijo učenja robotskega mehanizma izvedli v ročnem načinu z

vklopljenimi motorji, enako kot v prvem primeru. V glavnem meniju TPU smo izbrali okno

"Production Window". V polju "Debug" smo izbrali gumb "Edit Program". Ko se je odprl

program, smo spet izbrali polje "Debug" in nato "PP to Rutine". V novem oknu smo izbrali

"Rutine1" in kliknili "Ok". Znotraj prve rutine smo nato dodali ukaz "MoveJ" znotraj polja

"Add Instructions". V naslednjem koraku smo robotski mehanizem premaknili s palčko za

premikanje (Joysick) v ţeleni poloţaj. Nato smo na enoti TPU shranili pozicijo robotskega

mehanizma s klikom na ukaz "Modify Position". Tako smo nadaljevali, dokler nismo izbrali

vseh ţelenih pozicij robotskega mehanizma. Ko smo s postopkom učenja robotskega

mehanizma končali, smo zagnali program s klikom na gumb za zagon programa na TPU in si

pogledali simulacijo, ki je nastala z učenjem robotskega mehanizma.


- 65 -

6.4.2 Rezultati in ugotovitve testiranja

Pri prvem testiranju obeh narejenih mehanizmov (CNC-robotske obračalne mize in robota

ACMA XR701) smo z "Joint Jog" orodjem preverili pravilnost premikanja osi obeh

mehanizmov. Pri robotskem mehanizmu smo tako preverili vseh šest prostostnih stopenj. Osi

robotskega mehanizma so se premikale v skladu z našimi pričakovanji. Odstopanje se je

pojavilo le na osi dve, kjer smo zaradi kolizije orodja robota (prikazane na sliki 6.19)

zmanjšali kot zasuka osi. Iz tehnične dokumentacije robota ACMA XR701, prikazane v tabeli

3.1, smo negativni naklon kota druge osi zmanjšali iz 55 ° na 7 °, torej za 48 °. Menimo, da

je odstopanje nastalo zaradi testiranja robotskega mehanizma s pripetim orodjem na robotsko

roko. Proizvajalec je podatke podal brez pripetega orodja. Če bi ţeleli spremeniti omejitve

robotskega mehanizma, lahko te enostavno spremenimo z urejanjem narejenega mehanizma

znotraj programa RS. Preden mehanizem v programu RS lahko urejamo, moramo odstraniti

orodje (Rezkar), ki je pripet na robotski mehanizem. To storimo tako, da izberemo pripeto

orodje v brskalniku datotek (Layout), v orodni vrstici "Modify Mechanism Tools" pa

izberemo orodje "Detach" ter orodje "Disconnect Library". Nato izberemo mehanizem, ki ga

ţelimo urejati ter v orodni vrstici "Modify Mechanism Tools" izberemo orodje "Modify

Mechanism".

Slika 6.19: Prikaz kolizije rezkarja s podlago

Pri drugem testiranju, s strategijo učenja robotskega mehanizma, smo skušali dokazati, da je

programiranje in testiranje samega programa virtualne proizvodne celice laţje v primerjavi z

realno proizvodno celico. Virtualna proizvodna celica pa je uporabniku prijaznejša. S

pomočjo programskega paketa RS, ki ponuja številna sodobna orodja za izdelavo in urejanje


- 66 -

programov robotskih mehanizmov, smo na enostaven način izdelali program vodenja

robotskega mehanizma z osnovnim znanjem programiranja v programskem jeziku RAPID.

Simulacija premikanja robotskega mehanizma je izpolnjevala vse kriterije realnega gibanja

robotskega mehanizma robota ACMA XR701. Ti kriteriji so bili izpolnjeni tako glede

prostostnih omejitev kot tudi določitve hitrosti premikanja robotskega mehanizma.

V nadaljevanju bomo prikazali ključne točke, zakaj sklepamo, da je uporaba virtualne

proizvodne celice prijaznejša za učenje ter omogoča laţje programiranje robotskega

mehanizma v primerjavi z realno proizvodno celico:

1. Je dostopnejša, saj si za uporabo lahko prenesemo program RS in ga namestimo na

poljuben računalnik, če ta izpolnjuje minimalne zahteve namestitve programa RS.

2. Je preglednejša, saj imamo na monitorju pregled nad vsem dogajanjem virtualne

proizvodne celice, medtem ko potrebujemo za pregled stanja realne robotske celice

večji zorni kot.

3. Je številčna. S tem ţelimo povedati, da jo hkrati lahko uporablja več študentov,

medtem ko realno proizvodno celico lahko uporablja le en študent;

4. Omogoča laţje programiranje in testiranje programa. Za programiranje imamo v

programu RS nabor inštrukcij, ki jih s klikom lahko vstavimo v program, zraven vsake

inštrukcije pa opis uporabe. Testiranje programa pa lahko izvedemo brez bojazni za

nastale poškodbe na realnem robotskem mehanizmu. Obenem imamo na razpolago

orodja za preverjanje in odkrivanje napak v programu.

5. Je podobna realni proizvodni celici. Po obnašanju in videzu smo virtualno

proizvodno celico prilagodili realni proizvodni celici.

6. Je nadgradljiva, saj omogoča laţje dodajanje in spreminjanje nastavitev. Pri realni

proizvodni celici je potrebno več vloţenega truda za dosego raznih sprememb sistema.

Iz zgoraj naštetih argumentov smo prišli do zaključka, da je izdelana virtualna proizvodna

celica uporabniku prijaznejša in v primerjavi z realno robotsko celico omogoča laţje

programiranje ter testiranje samega programa. S tem smo potrdili tretjo zastavljeno hipotezo

naše magistrske naloge. Virtualna proizvodna celica tako omogoča laţje programiranje in

testiranje samega programa ter je uporabniku prijaznejša od realne proizvodne celice.

Poleg vseh dobrih lastnosti pa lahko znotraj naše virtualne proizvodne celice najdemo tudi

slabosti, tako kot v vseh sistemih sodobnega časa. Glavna pomanjkljivost naše virtualne celice

je v nedovršenosti sistema. Pri tem imamo v mislih predvsem virtualni krmilnik, ki ni


- 67 -

identičen krmilniku realnega sistema. Da bi lahko izdelano virtualno proizvodno celico

uporabljali za on-line in off-line programiranje, bi bilo treba uskladiti programski jezik

virtualnega in realnega krmilnika. Ker imamo v našem primeru dva popolnoma različna

krmilna sistema, nismo mogli testirati virtualne proizvodne celice glede na odstopanja

vodenja realnega in virtualnega sistema. Te nastanejo zaradi nepopolne točnosti izdelanih

CAD-modelov robota ACMA XR701 in CNC-robotske obračalne mize ali zaradi odstopanj

zaradi nepopolne točnosti določenih vrtišč osi. Kljub temu smo skušali virtualno proizvodno

celico, kolikor se da, pribliţati realni proizvodni celici, tako po videzu, kot tudi po

uporabnosti.

Ker testiranja odstopanj virtualnega in realnega sistema v magistrski nalogi nismo mogli

izvesti, ne poznamo tolerančnih razredov, znotraj katerih se gibljemo glede odstopanj

virtualne in realne proizvodne celice. Na prvi pogled sta si virtualna in realna proizvodna

celica podobni, vendar brez konkretnih dokazil ne moremo zavreči ali potrditi četrte

zastavljene hipoteze magistrske naloge. Zato z gotovostjo ne vemo, ali je simulacija virtualne

proizvodne celice robota ACMA XR701 podobna realni proizvodni celici robota ali je

potrebno še kaj spremeniti, da bi zmanjšali odstopanja med virtualnim in realnim delovanjem

mehanizma robota ACMA XR701.


- 68 -

7 DISKUSIJA

Zastavljen cilj magistrske naloge je bil izdelati virtualno robotsko celico, ki bo verna kopija

realne robotske celice robota ACMA XR701, ki jo lahko najdemo v prostorih laboratorija za

robotizacijo Fakultete za strojništvo v Mariboru.

Izdelave virtualne proizvodne celice smo se lotili po naslednjem vrstnem redu:

I. V prvem delu naše magistrske naloge smo opisali teoretična izhodišča realne robotske

celice. Opisali smo robot ACMA XR701, CNC-robotsko obračalno mizo in program RS.

Teoretična izhodišča smo potrebovali za nadaljnjo gradnjo virtualne proizvodne celice.

II. V drugem delu smo s trirazseţno optično digitalizacijo dobili mreţo realne CNC-

robotske obračalne mize in iz nje izdelali CAD-model s postopkom povratnega

inţeniringa.

III. V tretjem delu smo pridobili CAD-model robota ACMA XR701. V tem delu smo izdelali

tudi CAD-model varnostne celice. Oba modela smo pripravili za uvoz v program RS.

IV. V četrtem delu smo v programskem paketu RobotStudio izdelali mehanizem CNC-

robotske obračalne mize in robota ACMA XR701. Uvozili smo varnostno celico

virtualne proizvodne celice. Izdelano virtualno proizvodno celico smo tudi testirali.

V. V petem delu smo v sklopu diskusije predstavili probleme in predlagali izboljšave

virtualne proizvodne celice. Prav tako smo predstavili naš 3D-tiskani model CNC-

robotske obračalne mize in robota ACMA XR701 ter opisali moţno nadgradnjo modela.

7.1 Moţne izboljšave narejene virtualne proizvodne celice

Zraven dela, ki smo ga opravili, smo imeli v mislih tudi izboljšave našega projekta, s katerimi

bi lahko še izboljšali učni proces na robotu ACMA XR701. Pri gradnji virtualne proizvodne

celice smo uporabili virtualno zasnovo krmilnika s podlago na programskem jeziku RAPID.

Robot ACMA XR701 pa uporablja programski jezik K_RA. Zato bi bilo v nadaljnji fazi

smiselno uskladiti programski jezik realne proizvodne celice s programskim jezikom virtualne

proizvodne celice. S tem bi bilo mogoče napisan program znotraj programskega paketa


- 69 -

RobotStudio neposredno prenesti na krmilnik realnega robota ACMA XR701. Tako bi postala

izdelana virtualna proizvodna celica sodoben pripomoček učnega procesa. Omogočala bi on-

line in off-line programiranje ter testiranje programa proizvodne celice, prav tako pa bi bila

primerljiva s sodobnimi proizvodnimi celicami novejših robotov, uporabljenih v

industrijskem okolju.

V naslednji fazi nadgradnje projekta bi lahko nadgradili virtualno ročno konzolo TPU tako,

da bi bila čim bolj podobna ročni konzoli robota ACMA XR701 (prikazana na sliki 7.1), tako

po videzu kot tudi po funkcionalnosti. S tem bi poenostavili učni proces, virtualno proizvodno

celico pa bi izdelali še bolj podobno realni proizvodni celici.

Slika 7.1: Ročna konzola robota ACMA XR701

V tej smeri smo ţe tudi priredili ekran TPU tako, da smo s pomočjo orodja "ScreenMaker" v

programu RS ustvarili tipke, prisotne na ročni konzoli robota ACMA XR701, ki so prikazane

na sliki 7.2. Popolne zamenjave TPU ni bilo mogoče izvesti, saj program RS tega direktno ne

omogoča. Dodajanje ukazov tipkam pa bo mogoče, ko bo narejen vmesnik med realnim in

virtualnim krmilnikom robota ACMA XR701.

Slika 7.2: Prikaz TPU s prilagojenim ekranom ročne konzole ACMA XR701


- 70 -

Datoteke prilagojenega ekrana ročne konzole TPU se nahajajo na zgoščenki. Pri tem pa naj

opozorimo, da je urejanje ekrana TPU moţno le v 32-bitni različici programa RS. V 64-bitni

različici je orodje za urejanje ekrana onemogočeno.

7.2 3D-tiskan model robota ACMA XR701 in CNC-robotske mize

Za boljšo tridimenzionalno predstavo narejenih mehanizmov znotraj programskega paketa RS

smo s postopkom 3D-tiskanja izdelali mini model robotskega mehanizma in CNC-robotske

obračalne mize, prikazane na sliki 7.3. Modela imata premične osi, izdelana pa sta v razmerju

1:100 v primerjavi z realnima mehanizmoma. Dimenzije obeh modelov so prikazane na

načrtu v prilogi 7. Modela sta bila izdelana tako (votla notranjost v obliki satovja), da je v oba

modela kasneje mogoče vgraditi servo motorčke. Te se da povezati z mikroprocesorjem. Nato

bi lahko preko COM ali LAN priključka na računalniku upravljali z izdelanima modeloma

preko izdelane virtualne robotske celice v programskem okolju RS.

Slika 7.3: 3D-tiskan model CNC-robotske obračalne mize in robota ACMA XR701


- 71 -

8 SKLEP

V magistrski nalogi smo veliko naredili v smeri, da bi izboljšali uporabniški vmesnik med

uporabnikom (študentom) in robotom ACMA XR701. V ta namen je bila izdelana virtualna

proizvodna celica v programskem paketu RobotStudio. Kot glavni element je bil dodan

robotski mehanizem ACMA XR701 in pomoţna sedma stopnja robotskega mehanizma CNC-

robotska obračalna miza, ki je bila izdelana s povratnim inţeniringom. Prikazana je bila

gradnja s potekom načrtovanja virtualne proizvodne celice od začetka pa do konca izdelave.

Izdelana virtualna proizvodna celica tako omogoča testiranje in simulacijo programa

robotskega mehanizma v programskem jeziku RAPID. Vodenje robota ACMA XR701 je

znotraj virtualne proizvodne celice mogoče tudi preko ročne ABB-jeve konzole, ki je prisotna

pri vseh novejših robotih podjetja ABB. Prav tako so na razpolago vsa orodja programa

RobotStudio za načrtovanje, testiranje in simulacijo narejene virtualne proizvodne celice.

Tako ima izdelana virtualna proizvodna celica vse lastnosti, ki jih ponujajo dandanes

sodobne proizvodne celice, saj je bila izdelana s sodobnim in priznanim programskim

orodjem RS, ki se danes uporablja v večini robotskih aplikacij po vsem svetu.


- 72 -

9 SEZNAM LITERATURE, VIROV IN PRILOG

9.1 Literatura in viri

[1] Simon Brezovnik, Miran Brezočnik, Vojko Pogačar, Andrej Cupar, Boštjan Vaupotič.

Izdelava virtualnega modela robota s pomočjo digitalizacije za indirektno

programiranje, zbornik posvetovanja, Portoroţ, oktober 2007.

[2] Mirsad Mujakić. Povezava robota ACMA XR701 in krmilnika APRIL 5000: diplomska

naloga. Maribor: Fakulteta za elektrotehniko in računalništvo, 2008.

[3] Karl Gotlih. Robotizacija: Zapiski predavanj. Maribor: Fakulteta za strojništvo, 2009.

[4] Wikipedia. Dostopno na www: http://en.wikipedia.org/wiki/Industrial_robot [3. 11.

2013].

[5] Matic Draţnik. Ocena varnosti robotske celice z vgrajenim robotom ACMA XR701 na

podlagi varnostnih standardov ISO 10218-1:2006 in ISO 10218-2: diplomsko delo.

Maribor: Fakulteta za strojništvo, 2010.

[6] Uroš Kovač. Integracija obračalne mize z robotom ACMA: diplomsko delo. Maribor :

Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko, 2012.

[7] Acma XR 701 maintenance preventive ABB. Dostopno na www: http://s-oil-

total.com/english/download/homologationTreeDepthThree.do?homoSeq=8 [5. 11.

2013].

[8] Simon Brezovnik: Uporovno točkovno varjenje z robotom Renault ACMA XR701:

diplomsko delo. Maribor: Fakulteteta za elektrotehniko računalništvo in informatiko,

2006.

[9] Andrejka Zver. Topologija delovnih prostorov industrijskih robotov: magistrsko delo.


[10] Marko Hrelja. Uporaba robotov za obdelave z odvzemanjem materiala : diplomsko

delo. Maribor: Fakulteta za strojništvo, 2011.

http://en.wikipedia.org/wiki/Industrial_robot

http://s-oil-total.com/english/download/homologationTreeDepthThree.do?homoSeq=8

http://s-oil-total.com/english/download/homologationTreeDepthThree.do?homoSeq=8


- 73 -

[11] Jernej Ribič. Komunikacija krmilnika obračalne mize s krmilnikom robota ACMA:

diplomsko delo. Maribor: Fakulteta za strojništvo, 2012.

[12] Mitja Kosec. Industrijski roboti v prilagodlkjivih obdelovalnih sistemih: diplomsko delo.


[13] Wikipedia. Dostopno na www: http://en.wikipedia.org/wiki/ABB_Group [11.11.2013].

[14] Programski paket ABB RobotStudio. Dostopno na www:

http://new.abb.com/products/robotics/robotstudio [11. 11. 2013].

[15] TOOLINGU, Manufacturing Training Solutions Made Easy. Dostopno na www:

http://www.toolingu.com/definition-470210-82000-offline-programming.html [11. 11.

2013].

[16] 3Dt.si. Dostopno na www: http://www.3dt.si/3D/3D-skener/3d-skenerji.html [12. 11.

2013].

[17] Rok Bobnarič. Fotogrametrična meritev vodil stiskalnice Fritz Müller Esslingen:


[18] GOM mbH. TRITOP user manual: Tritop V6. Nemčija, 2006.

[19] GOM mbH. ATOS user manual: Atos V6. Nemčija, 2006.

[20] 3D skeneri. Dostopno na www: http://www.3d-skeneri.com/atos-triple-scan-gom [19.

11. 2013].

[21] Wikipedia prosta enciklopedija: Triangulacija. Dostopno na www:

http://sl.wikipedia.org/wiki/Triangulacija [19. 11. 2013].

[22] Franc Robič. Računalniško podprto konstruiranje progresivnega orodja za

preoblikovanje pločevine: diplomsko delo. Maribor: Fakulteta za strojništvo, 2009.

[23] Timi Karner. Zagon sistema obračalne mize na osnovi krmilnika SIMENS: diplomsko

delo. Maribor: Fakulteta za elektrotehniko računalništvo in informatiko, 2012.

http://en.wikipedia.org/wiki/ABB_Group

http://new.abb.com/products/robotics/robotstudio

http://www.toolingu.com/definition-470210-82000-offline-programming.html

http://www.3dt.si/3D/3D-skener/3d-skenerji.html

http://www.3d-skeneri.com/atos-triple-scan-gom

http://sl.wikipedia.org/wiki/Triangulacija


- 74 -

[24] Monika Čeh. Mehatronika celovit, strokoven in didaktičen priročnik: prevod dela

Fachkunde Mechatronik. Ljubljana: zaloţba Pasadena, 2009.

[25] Zdravko Bratuša. Točkovno varjenje z učnim robotom ACMA XR 701: diplomska

naloga. Maribor: Fakulteta za strojništvo, 2006.

[26] Robert Ojsteršek. Avtomatizacija servo obračalne mize s SIMENS STEP7 in WINCC

FLEXIBLE. Maribor: Fakulteta za strojništvo, 2013.

[27] Tomaţ Rajh. Postopki za izdelavo v robotizirani celici (priročnik): diplomska naloga.


[28] Stanko Skledar. Mehanska obdelava z robotom ACMA XR701: diplomska naloga.


[29] Simon Brezovnik. Optimizacija delovanja izdelovalnih strojev in sistemov z uporabo

skupinske inteligence: doktorska disertacija. Maribor: Fakulteta za strojništvo, 2011.

[30] Robert Breški. Hitra izdelava prototipov velikih dimenzij: diplomsko delo. Maribor:

Fakulteta za strojništvo, 2011.

[31] Sašo Štrajhar. Manipulacija z objekti v programu Robot Studio ABB: diplomsko delo.


[32] Dejan Rukav. Modeliranje proizvodnih sistemov z Robot studio ABB: diplomsko delo.


[33] Peter Lupša. Modeliranje Nastavitev programa STARTER za krmilnik SIEMENS

Sinamics S120 in SIEMENS S7-300 s pripadajočimi elektro vezji: diplomsko delo.


[34] Aleš Kapun, Mitja Filipič. Načrtovanje virtualnega modela CNC-robotske aplikacije:

Poročilo projekta. Maribor: Fakulteta za strojništvo, 2013.


- 75 -

[35] Matjaţ Pšeničnik. Modeliranje proizvodnega sistema s programom Robot Studio:


[36] Wikipedia. Dostopno na www: http://en.wikipedia.org/wiki/VRML [21. 1. 2014].

[37] ABB. RobotStudio. Dostopno na www: http://www.abb.com [18. 1. 2014].

[38] Wikipedia. Dostopno na www: http://sl.wikipedia.org/wiki/Kinematika [18. 1. 2014].

[39] Podjetje ABB Robotics. FlexPendant SDK: Application manual. Sweden: ABB AB

Robotics Productions, 2013.

[40] Wikipedia. Dostopno na www: http://en.wikipedia.org/wiki/ACIS [21. 1. 2014].

9.2 Viri uporabljenih slik

[Slika 3.2] Simon Brezovnik: Uporovno točkovno varjenje z robotom Renault ACMA XR701:

diplomsko delo, 2006, slika 3.2, stran 15.

[Slika 3.3] Mark W. Spong, Seth Hutchinson and M. Vidyasagar. Robot Modeling and

Control: First Edition. JOHN WILEY & SONS, INC., slika 3.12, stran 89.

[Slika 3.4] Simon Brezovnik: Uporovno točkovno varjenje z robotom Renault ACMA XR701:

diplomsko delo, 2006, slika 3.3, stran 16.

[Slika 3.7] Arhiv podjetja ARCONT, d. d., 2014.

[Slika 4.2] ATOS: User Manual, ATOS v6, GOM mbH, Braunschweig, 2006, stran 35.

[Slika 4.3] GOM mbH. TRITOP user manual: Tritop V6. Nemčija, 2006, naslovnica.

[Slika 4.5] ATOS: User Manual, ATOS v6, GOM mbH, Braunschweig, 2006, naslovnica.

[Slika 4.6] ATOS: User Manual, ATOS v6, GOM mbH, Braunschweig, 2006, stran 43.

[Slika 5.3] Matic Draţnik. Ocena varnosti robotske celice z vgrajenim robotom ACMA

XR701 na podlagi varnostnih standardov ISO 10218-1:2006 in ISO 10218-2:

diplomsko delo. Maribor : Fakulteta za strojništvo, 2011, slika 6.1, stran 47.

http://en.wikipedia.org/wiki/VRML

http://www.abb.com/

http://sl.wikipedia.org/wiki/Kinematika

http://en.wikipedia.org/wiki/ACIS

- 76 -

9.3 Seznam prilog

Priloga 1: Načrt modela CNC-robotske obračalne mize 1/2

Priloga 2: Načrt modela CNC-robotske obračalne mize 2/2

Priloga 3: Načrt modela robota ACMA XR701 1/2

Priloga 4: Načrt modela robota ACMA XR701 2/2

Priloga 5: Izgled virtualne robotske celice

Priloga 6: Načrt robotske celice z robotom ACMA XR701

Priloga 7: Načrt 3D-tiskanega modela robota ACMA XR701 in CNC-robotske mize

Priloga 8: Delovni ţivljenjepis Aleš Kapun

VSEBINA PRILOŽENE ZGOŠČENKE

Priloţena zgoščenka vsebuje:

‒ magistrsko nalogo v PDF-formatu;

‒ 3D-modele: robota ACMA XR701, CNC-robotske obračalne mize, varnostne

celice;

‒ knjiţnico modelov za program RobotStudio v 5.60 (frezalo, obdelovanec, robot

ACMA XR701, CNC-robotska obračalna miza, varnostna celica);

‒ FlexPendant pripravljeno konzolo za virtualno robotsko celico;

‒ virtualno proizvodno celico programa RobotStudio v 5.60 v .rspag arhivu;

‒ virtualno proizvodno celico v .exe formatu, namenjeno ogledu brez programa RS;

‒ varnostno kopijo ustvarjenega virtualnega krmilnika narejene virtualne proizvodne

celice v .zip datoteki, namenjeni za uvoz v program RobotStudio v 5.60;

‒ video simulacije in slike, uporabljene pri magistrski nalogi.

- 77 -

UPORABLJENE ENOTE IN POJMI

‒ rd/s radian na sekundo

‒ rd radian

‒ ms milli sekunda (10−3

sekunde)

‒ kg kilogram

‒ m meter

‒ mm milimeter

‒ ° stopinje

‒ ° C stopinje celzija

‒ N Newton

- 1 -

PRILOGE

PRILOGA 1

1/2

PRILOGA 2

2/2

PRILOGA 3

1/2

PRILOGA 4

2/21

PRILOGA 5

1/1

2/2

PRILOGA 6

PRILOGA 7

1/1

- 9 -

Europass življenjepis

Osebni podatki

Priimek / Ime Kapun Aleš

Naslov Čresnjevci 57, Gornja Radgona (Slovenija)

Telefon +386 (02) 562 1889 Prenosni telefon +386 31 787 612

E-pošta [email protected]

Drţavljanstvo slovensko

Datum rojstva 15/01/1986

Spol Moški

Zaţelena zaposlitev Mehatronik

Delovne izkušnje

Obdobje 2013 →

Zaposlitev ali delovno

mesto

Študentsko delo

Glavne naloge in

pristojnosti

Upravljanje robota za plazemski razrez profilov, razrez kovinskih profilov na tračni

ţagi.

Naziv in naslov

delodajalca

Arcont, d.d.

Ljutomerska cesta 29, 9250 Gornja Radgona (Slovenija)

Vrsta dejavnosti ali sektor Gradbeništvo; Kovinski izdelki in oprema

Obdobje 2012 →


mesto

Izdelava nalepk za Študentske domove UM

Glavne naloge in

pristojnosti

Izdelava nalepk, ki bi vzpodbudile k varčevanju z energenti v Študentskih domovih

UM.

Naziv in naslov

delodajalca

Univerza v Mariboru Študentski domovi

Gosposvetska cesta 83, 2000 Maribor (Slovenija)

Vrsta dejavnosti ali sektor

Domovi

PRILOGA 1 - Delovni ţivljenjepis

PRILOGA 8 - Delovni ţivljenjepis

- 10 -

Obdobje 2008 →


mesto

Študijska praksa

Glavne naloge in

pristojnosti

Delo za SMD linijo, dodajanje materialov in kontrola naloţenih elektronskih vezij.

Naziv in naslov

delodajalca

Elrad international razvoj in proizvodnja elektronskih naprav, d. o. o.


Vrsta dejavnosti ali sektor Elektronika

Obdobje 2004 - 2012


mesto

Študentsko delo

Glavne naloge in

pristojnosti

Delo z delovnimi stroji, izdelava okvirjev za okna, polaganje podov v bivalne enote,

varjenje-brušenje kovinskih delov in risanje tehnične dokumentacije za bivalne enote.

Naziv in naslov

delodajalca

Arcont, d. d.


Vrsta dejavnosti ali sektor Gradbeništvo; Kovinski izdelki in oprema

Izobraţevanje in

usposabljanje

Obdobje 01/10/2011 →

Naziv izobrazbe in/ali

pridobljene poklicne

kvalifikacije

Magister inţenir mehatronike

Naziv in status

ustanove, ki je podelila

diplomo, spričevalo ali

certifikat

Fakulteta za strojništvo

Smetanova ulica 17, 2000 Maribor (Slovenija)

Obdobje 30/09/2008 - 30/09/2011



kvalifikacije

Univerzitetni diplomirani inţenir mehatronike

Naziv in status ustanove,

ki je podelila diplomo,

spričevalo ali certifikat

Fakulteta za strojništvo


Obdobje 01/10/2006 - 30/09/2008



kvalifikacije

Inţenir mehatronike




Šolski center Ptuj Višja strokovna šola

Volkmerjeva cesta 19, 2250 Ptuj (Slovenija)

- 11 -

Obdobje

01/09/2001 - 30/09/2005



kvalifikacije

Strojni tehnik




Srednja strojna šola Maribor


Znanja in kompetence

Drugi jezik(i)

Samoocenjevanje Razumevanje Govorjenje Pisanje

Evropska raven (*) Slušno

razumevanje

Bralno

razumevanje

Govorno

sporazumevanje

Govorno

sporočanje

nemščina C1

Usposobljeni

uporabnik C1

Usposobljeni

uporabnik C1

Usposobljeni

uporabnik C1

Usposobljeni

uporabnik B2

Samostojni

uporabnik

angleščina B1

Samostojni

uporabnik B2

Samostojni

uporabnik B1

Samostojni

uporabnik B1

Samostojni

uporabnik B2

Samostojni

uporabnik

(*) Skupni evropski referenčni okvir za jezike

Socialna znanja in

kompetence

- komuniciranje

- natančnost,

- sodelovalnost,

- iniciativnost,

- inovativnost.

Organizacijska znanja in

kompetence

- sposobnost pogajanja,

- sposobnost skupinskega dela,

- sposobnost organizacije dela,

- natančnost.

Tehnična znanja in

kompetence

- delo z CNC-stroji,

- delo z SMD-linijo.

Računalniška znanja in

kompetence

- dobro poznavanje programov Microsoft Office (Word, Excel, PowerPoint);

- dobro poznavanje tehničnih programov AutoCAD, CATIA, Solid edge;

- dobro poznavanje oblikovalskih programov Photoshop, Frontpage;

- poznavanje programskih jezikov C, C++, HTML, PHP, MySql, Java.

Vozniško dovoljenje A1, B

http://europass.cedefop.europa.eu/LanguageSelfAssessmentGrid/sl

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO

IZJAVA MAGISTRSKEGA KANDIDATA

Podpisani ALEŠ KAPUN, vpisna številka M5001042

izjavljam,

da je magistrsko delo z naslovom:

VIRTUALNA PROIZVODNA CELICA Z

ROBOTOM ACMA XR 701

rezultat lastnega raziskovalnega dela,

da predloženo delo v celoti ali v delih ni bilo predloženo za pridobitev kakršnekoli

izobrazbe po študijskem programu druge fakultete ali univerze,

da so rezultati korektno navedeni in

da nisem kršil avtorskih pravic in intelektualne lastnine drugih.

Maribor, 20. 02. 2014 Podpis: ____________________

Documents

UNIVERZA V MARIBORU · · 2017-11-286.1.1 Orodna vrstica "File" programa RobotStudio ... Initial Graphics Exchange Specification) ... SAT (ang. Standard ACIS Text)