VISOKA TEHNIČKA ŠKOLA U BJELOVAR STRUČNI STUDIJ MEHATRONIKE CONVEYOR TRACKING & SMART COMPONENT Predmet: Osnove robotike Podloga za rad u programskom alatu: ABB RobotStudio 6.01.01 Mentor: Tomislav Pavlic, mag.ing.mech. Student: Ivan Šimunović Bjelovar 2017
Sadržaj: 1 KREIRANJE STANICE... 3 1.1 NOVA PRAZNA STANICA... 3 1.2 UVOZ OPREME... 4 1.3 SET POSITION... 5 1.4 MODELIRANJE OPREME... 6 2 UVOZ ROBOTA IRB 52... 8 2.1 ABB LIBRARY... 8 2.2 PLACE... 10 2.3 SPAJANJE KONTROLERA SA ROBOTOM... 11 2.4 UVOZ ALATA ECCO 70AS 03... 17 3 STVARANJE POKRETNE TRAKE... 18 3.1 DISCONECT LIBRARY... 18 3.2 REFERENCE TRAKE... 19 3.3 CREATING CONNECTION... 21 3.4 DODAVANJE CILINDRA NA TRAKU... 23 4 KREIRANJE PUTA... 30 4.1 AUTO PATH... 30 4.2 REACHABILITY & JOG... 31 4.3 POSTAVLJANJE ALATA NA PUTU... 32 4.4 KONFIGURACIJA ROBOTA... 36 5 USKLAĐIVANJE TRAKE I ROBOTA... 38 5.1 DODAVANJE INSTRUKCIJE... 38 5.2 DODAVANJE GLAVNOG PROGRAMA U RAPID... 42 6 SIMULACIJA... 51 6.1 KONTINUIRANA SIMULACIJA... 51 7 SMART COMPONENT... 52 7.1 UVOZ MODELA SOLIDWORKSA... 52 7.2 DODAVANJE PRIHVATNICE... 53 7.3 STVARANJE PAMETNE PRIHVATNICE(SMART COMPONENT)... 54 7.4 STVARANJE PAMETNE TRAKE... 60 LITERATURA... 67
1 Kreiranje stanice 1.1 Nova prazna stanica Nakon dvoklika na ikonu programskog alata RobotStudio otvara se prozor na slici 1.1. Slika 1.1 : Početni okvir programskog alata RobotStudio Nova prazna robotska stanica se kreira odabirom na Empthy station i lijevim klikom na Create ili jednostavno dvoklikom na Empthy station. Početna kartica Home sadrži najčešće korištene opcije koje su ujedno i potrebne za početak rada naše stanice. 3
Slika 1:2: Home Kartica 1.2 Uvoz opreme Postoji mogućnost uvoza opreme i radnih djelova iz ostalih programskih alata kao što je na primjer Solidworks. Spremanjem gotovog Solidworks modela u format tipa.sat ili.step što će u daljnjem tekstu biti detaljnije opisano. U ovom radu je korištena oprema već ponuđena od ABB-ove knjižnnice. Kad bi stisnuli Import Library prikazala bi se oprema koja je dostupna za korištenje. Za potrebu Conveyor tracking odabire se Conveyor koje će nam koristiti kao pokretna traka nakon konfiguracije.
Slika 1.3: Oprema stanice Nakon odabira pripadajuće opreme pojavi se prozor sa slike 1.4 na kojem se primjenjuje željena duljina i širina trake. Slika 1.4: Dimenzije trake 1.3 Set position Radi jednostavnijeg daljnjeg postavljanja trake, traka se postavlja na glavni koordinatni sustav stanice tako da sredina trake bude središte stanice po X i Y kooridinatama. Desnim klikom na 5
pokretnu traku u Layout kartici otvara se prozor gdje se odabire naredba Set Position. Klikom na Set position otvara zasebni prozor gdje upisujemo koordinate i orijentaciju trake. Slika 1.5: Set position prozor Slika 1.6: Pozicija trake 1.4 Modeliranje opreme RobotStudio nudi mmodeliranje jednostavnih oblika kao što su kocka cilindar sfera i ostali. Kao predmet koji će se gibati po traci odabran je cilindar zbog jednostavne geometrije koju će robot pratiti.
Slika 1.6: Kartica modeliranje Koordinate na slici 1.7 postavljaju cilindar na pokretnu traku. Koordinate su identične kao koordinate koordinatnog sustava stanice osim koordinate Z koja je podigla pak na stanicu. Slika 1.7: Kreiranje cilindra Osim cilindra potrebno je postolje za robota koji će pratiti cilindar. Postolje se oblikuje na isti način kao i cilindar samo je odabir oblika drugačiji. Duljina pokretne trake je 4800 mm stoga se postolje postavlja polovici te duljine i na razmaku od take koji je dovoljan da robot ima pristup svakoj točki pokretnog predmeta. Obratite pozornost na sliku 1.8 i koordinate postolja. 7
Slika 1.8: Postolje i cilindar Slika 1.10: Visible naredba Cilindar trenutno nije potreban stoga je korištena naredba koja uklanja cilindar samo kao grafički prikaz. Cilindar je uklonjen kako bi se traka lakše obavili narebu Conveyor connection koja je obrađenja u daljnjim poglavljima. 2 Uvoz robota IRB 52 2.1 ABB Library Pritiskom desnog klika na karticu ABB Library otvara se popis ABB-ovih industrijskih robota. Roboti, pozicioneri, trakeri i roboti za farbanje. Odabran je robot IRB 52 koji je namjenjen za farbanje.
Slika 2.1: Odabir robota Slika 2.2: Raspon robota 9
Raspon namješten na 1.45m zbog lakšeg pristupa točkama puta. 2.2 Place Place naredba premješta predmet kao što je u ovom slučaju robot IRB 52 sa mjesta na kojem se nalazi na željeno mjesto. Naredba place se koristi uz traku narebi na vrhu grafičkog sučelja stanice prikazanu na slici 2.3. Slika 2.3: Traka naredbi Naredba snap grid prima koordinate sjecišta linija radne stanice. Naredba snap object prima koordinate središta objekta kvadratnog presjeka kao i krajnje i središne djelove bridova tog predmeta. Slika 2.4: Snap Grid & Snap Object
Slika 2.5: Place(1) Tipkama Ctrl, Shift i lijevim klikom miša poziociran je pogleda kao na slici 2.5. Naredba Snap Grid je upaljena, zaplavi se koordinata osi X i klikne se na sjecište linija ispod robota. Sličan postupak na se nastavlja dalje. Ovoga puta se odabere naredba Snap Object, zaplavi se donja koordinata X te se klikne na sredinu objekta postolje. Nakon zadnjeg klika na sučeljau će pisati from kao točka na kojoj se nalazi robot i to kao točka na koju će se robot preseliti te će te dvije točke biti povezane linijom. Na kraju radnje tipka aplay potvrđuje place naredbu. Slika 2.7: Place(2) Robot će promjeniti svoje koordinate ali će njegova orijentacija ostati ista stoga je potrebno desnim klikom na robota odabrati naredbu Set Position te okrenuti robota prema pokretnoj traci. Odnosno zaokrenuti ga za 90 stupnjeva oko Z osi. 2.3 Spajanje kontrolera sa robotom Za potrebe ovog projekta koristit ćemo kontroler koji ima opciju praćenja predmeta na pokretnoj traci. Stvaranjem kontrolera From Layout (Slika 2.8) stvaramo kontroler koji je baziran na osnovi onoga što se već koristi u našoj stvorenoj stanici. Stvaranje kontrolera objašnjeno slikama 2.8 do 2.11. 11
Slika 2.8: Stvaranje kontrolera(1)
Slika 2.9: Stvaranje kontrolera(2) 13
Slika 2.10: Stvaranje kontrolera (3)
Slika 2.11: Stvaranje kontrolera (4) Pormjena opcija je potrebna zbog Conveyor Tracking zadatka ako se taj zadatak ne korisit u stanici kontroler se stvori pritiskom na tipku Finish. Daljni zadatak je promjeniti opcije kontrolera prikazano na slici 2.12. 15
Slika 2.12: Opcije kontrolera Odabrati Motion Coordination->Conveyor Tracking zatim ponovno u novom prozoru ponovno klikom na prozor u crvenom okviru na slici 2.13 konfigurira se kontroler za Conveyor tracking. Nakon konfiguracije Change Options prozor zatvorimo tipkom close te tipkom Finish na prozoru sa slike 2.11. Slika 2.13: Dependencies
Po završetku konfiguracije potrebno je pričekati određeno vrijeme da se kontroler poveže sa stanicom. Slika 2.14: Controller status Slika 2.14 prikazuje kontroler povezana sa stanicom. Okvir se nalazi u donjem desnom kutu sučelja. 2.4 Uvoz alata ECCO 70AS 03 ECCO 70AS 03 je automatski pištolj za sprejanje. Alat ECCO 70AS 03 se uveza na stanicu na isti način kao i pokretna traka. Cilj je povezati alat sa robotom. Povezati se može desnim klikom na ponuđeni alat pritiskom na naredbu -> Attach to i pronalaskom robota na koji želimo povezati sa alatom (Slika 2.15). Slika 2.15: ECCO AS70 03 17
Još jedan način je da jednostavno kliknemo i držimo kursor na alatu i povučemo ga na robota. Nakon što je to napravljeno RobotStudio pita dali želimo da ovom promjenom promjeniti i poziciju alata. Odabire se tipka Yes. Slika 2.16: Position update Nakon što je alat uspješno povezena ostaje još odabrati tip alate kojji će se koristit. Na kartivi Home nalazi se okvir za odabir alata. Potrebno odabrati ECCO AS70 03_200. 3 Stvaranje pokretne trake 3.1 Disconect library Kako bi se neka oprema mogla uređivat mora se prvo prekinuti veza sa Library datotekom (Slika 3.1). Desni klik Conveyor-> Disconnect Library.
Slika 3.1: Disconnecting Library 3.2 Reference trake Kartica modeling nudi mogućnost kreiranja pokretne trake. Modeling->Create Conveyor. Slika 3.2: Creating Conveyor 19
Slika 3.3: Modify Conveyor Koordinate prema slici 3.3. osiguravaju koordinatni sustav samo pokretne trake na sredini i na početku trake. Geometrija trake je Conveyor koji je postavljen u stanicu na samomo početku, tip geometrije je linearan te je dužina trake 4800 mm. Slika 3.4: Conveyor created
3.3 Creating connection Spoj Conveyora se može ostvariti na dva načina. Jedan način je: Kartica Layout->Conveyor- >Conncections->Desni klik->add connection. Drugi način je jednostavnim klikom na ikonu Add connection koja se nalazi na kartici modeling na desnom kraju. Slika 3.5: Creating connection Ova radnja će na kraju kreirati radni objekt na koji će se postavit cilindar. Definiraju se offset pozicija i start window kao bitni čimbenici koji postavljaju početak i završetak radnog prostora robota. 21
Slika 3.6: Offset ravnina Slika3.7: Start window ravnina Slika 3.8: Minimum distance
Slika 3.9: Maximum distance Minimum distance i Maximum distance određuju koliko robot smije izlaziti iz radnog prostora. Slika 3.10: Radni prostor 3.4 Dodavanje cilindra na traku Kartica Layout->Conveyor->Object sorce->desni klik->add object. 23
Slika 3.11: Dodavanje cilindra Pod okvirom part bira se predmet koji želimo da se giba po pokrenotj traci. Pitch je raspon po kojem će se gibati predmet odnosno cilindar. Slika 3.12: Postavljanje cilindra
Slika 3.13: Postavljanje cilindra na traku Ako se predmet ne bude nalazio na pokretnoj traci ili ako na primjer lebdi iznad pokretne trake kao na slici 3.14. Tada se odaberu dvije naredbe koje su uokvirene crvenom bojom na toj istoj slici. 25
Slika 3.14: Predmet izvan položaja Ove naredbe nam omogućavaju da izmjerimo udaljenost između pojedinih objekata. Predmet je po Z osi podignut za 435 mm te ga treba stustiti na traku. Desni klik na cilindar te odabir Set pitch and offset će nam omogućiti postavljnje cilindra na traku.
Slika 3.15: Set pitch and offset (1) Slika 3.16: Set pitch and offset (2) Desnim klikom na Conveyor koji se nalazi u kartici layout dobivamo uvid u opcije koje možemo konfigurirati za stvorenu trraku. Pa tako možemo ponovno postaviti traku, povezanost, namjestiti brzinu predmeta te pomicati predmet po traci. 27
Slika 3.17: Conveyor opcije Slika 3.18: Jog
Slika 3.19: Motion Slika 3.20: Modify Ako geometrija trake nije pravilna ili ponovno postavljanje vrši se naredbom Modify conveyor. 29
4 Kreiranje puta 4.1 Auto path Cilindar se postavlja u radni prostor robota opcijom Jog. Nakon ovoga kreira se put po kojem će alat robota odraditi posao. Put robota će biti jednostavna kružnica. Koristi će se opcija Auto-Path koja sam stvara Targete na geometriji koja se zadaje. Slika 4.1: Auto Path Brid koji se uzima za put je brid gornje strane cilindra. Brid se odabire klikom na njega pri čemu moramo paziti da nam plava strelica ne pokazuje sa strane na brid već odozgora prema dolje. Oblik je kružni a odstupanje i blizina pristupa alata su 100 mm.
Slika 4.2: Odabir brida Slika 4.3: Stvaranje puta Slika 4.4 prikazuje Targete koje su stvorene za napravljeni put također pokazuje i instrukcije na kako će se robot gibati po tom putu. Targeti se nalaze pod Wobj_cnv 1 što označava radni prostor pokretne trake. Slika 4.4: Targeti i instrukcije 4.2 Reachability & Jog Funkcija reachability pokazuje koja je točka dostupna robotu a funkcija Jog pomiče predmet po traci. Kombinirajući ove dvije funkcije provjerava se do koje sve točke može doći robot. 31
Slika 4.5: Jog tear off Slika 4.6: Jog & Reachability 4.3 Postavljanje alata na putu Zbog lakšeg predočavanja alata na određenu točku puta uključuje se opcija View tool at target. Slika 4.7 pokazuje kako se to radi a slika 4.8 prikazuje koja je orijentacija alata u određenoj točki. Zadatak je da prilagodimo orijentaciju alata tako da robot može poprimiti konfiguraciju kojom može dotaknuti tu točku.
Slika 4.7: View tool at target Slika 4.8: Tool at target 33
Slika 4.9: Offset position Slika 4.10: Offset apply
Bit modifikacije je da se alat okrene prema robotu kao bi robot mogao doseću točku na koju je alat umjeren. Na slici 4.11. prikazane su točke označene crvenim krugom na koje se robot ne može konfigurirati. Te točke je potrebno dodatno modificirati kako bi se odabrala konfiguracija robota. Modifikacija pozicije alta je prikazana slikama 4.9. i 4.10. Slika 4.11: Dostupne točke Slika 4.12: Postavljen alat 35
Na umu je potrebno imati da se cilindar giba po pokretnoj traci i da će prva točka puta i zadnja točka puta koje se nalaze na istom knofiguracije alata ali i robota. mjestu cilindra na kraju zahtjevati različite 4.4 Konfiguracija robota Na osnovu stupnjeva slobode gibanja i zglobova robota, robot na više načina može doći to jedne točke. To se jasno vidi na slikama 4.14 do 4.16. Zatadatak je odabrati što jednostavniju konfiguraciju koja što manje opterećuje zglobove robota.. Slika 4.13: konfiguracija pojedine točke
Slika 4.14: Konfiguracija 1 Slika 4.15: Konfiguracija 2 Slika 4.16: Konfiguracija 3 37
5 Usklađivanje trake i robota 5.1 Dodavanje instrukcije Dodaje se instrukcija kretanja tipa MoveAbsJ. Robotu omogućuje lakše računanje puta za razliku od MoveL instrukcije kod koje robot mora računati koordinate svake točke na putu kojeg prevaljuje. Slika 5.1: MoveAbsJ Slika 5.2: Brzina
Smanjivanjem brzine postiže se jednostavnija kalkulacija zglobova. Zone:fine omogućuje jednostavnije računanje koordinata puta kada se koriste Move instrukcije. Ovim akcijama stvorit će se Move instrukciju koja postavlja robota u njegov početni položaj najjednostavnijim putem i bez velikih poteškoća za računanje koordinata. Slika 5.3: Zone-fine 39
Slika 5.4: Jump Home Slika 5.5: WorkObject change
Slika 5.6: Teach instruction Slika 5.7: Korištenje wobj0 41
Slika 5.8: Home instrukcija 5.2 Dodavanje glavnog programa u RAPID Kako bi robot znao što mu je činiti i kojim redoslijedom stavara se glavni program u kojem je točno određeno što će robot raditi i kojim redom. Glavni zadatak neka se zove Main. Slika 5.9: Stvaranje glavnog programa
Slika 5.10: Main Slika 5.11: Dodavanje puta u glavni program Klikom na Path_10 i povlačenjem na main jednostavno se dodaje u galvni program put koji smo stvorili AutoPath funkcijom. Da bi projekt radio što mu je namjenjeno potrebno je dodati dodatne instrukcije koje će aktivirati pokretnu traku, čekati radni objekt (cilindar) i 43
Slika 5.12: Action Instraction
Slika 5.13: ActUnit Default Dodavanjem akcije ActUnit aktivira se CNV1 što predstavlja pokretnu traku koja do sad nije bila aktivna. WaitWObj akcija čeka radni dio to jest cilindar da dođe u radni prostor robota i tek onda nastavlja sa izvršavanjem Path_10. DropWObj akcija koja isključuje predmet koji je prošao kroz radni prostor i prevalio put to jest Pitch koji smo zadali tijekom konfiguracije trake. 45
Slika 5.16: WaitWObj Slika 5.17: DropWObj Potrebo je još dodati instrukciju MoveAbsJ_Home u glani program ona se dodaje drag and drop tehnikom u main. Prilikom dodavanja ove instrukcije progrram će javiti da se stvara instrukcija koja je iz radnog objekta wobj0 potrebno je stisnuti Yes i nastaviti.
Slika 5.18: wobj0 Slika 5.19: Poredak u Main programu Potrebo je još dodati instrukciju MoveAbsJ_Home u glavni program ona se dodaje drag and drop tehnikom u main. Instrukcija koja postavlja robota u home positio javlja se dva puta na samom početku izvođenja programa te nakon što robot odradi posao dva puta. Prvi instrukciju MoveAbsJ_Home potrebno je kopirati kako bi bila korištena po drugi put klikom na nju, pritiskom na tipke Ctrl+c a zatim odmah i Ctrl+v. 47
Slika 5.20: Sinkronizacija sa RAPID-om Nakon velikih promjena na radnoj stanici preporučljivo je sinkroniziratti cijelu stanicu sa Rapid-om. Rapid je programski kod koji se vrti na kontroleru robota. Main program će biti ulazni program cijele stanici na slici 5.23 je prikazan način postavljanja ulaznog programa.
Slika 5.21: RAPID 49
Slika 5.22: Set as entery point Pod karticom rapid na lijevoj strani sučelja pod Rapid ikonom pronađemo T_ROB1- >Module1->Main. Otvorimo programski kod dvoklikom na Main.
Slika 5.23: Primjer RAPID koda 6 Simulacija 6.1 Kontinuirana simulacija Slika 6.1: Simulacija 51
7 Smart component 7.1 Uvoz modela SolidWorksa Save as->save as tipe->acis(*.sat)/step AP203->Save Slika 7.1: SolidWorks model
Slika 7.2: ACIS(*.sat) 7.2 Dodavanje prihvatnice IRB120 Slika 7.3: Import geometry 53
Slika 7.4: Browse for geometry Slika 7.5: Alat u stanici Sa prethodnim naučenim modeliranjem i postavljanjem predmeta na željene koordinate stvojen je cilindar i postavljen na neku udaljenost od robota. Za ovaj zadatak potreban je običan kontroler bez dodatnih modula. Slika 7.7: Cilindar 7.3 Stvaranje pametne prihvatnice(smart component) Smart component je komponenta kojom se upravlja na temelju ulaznih i izlaznih signala. Ovaj komponenta će biti prihvatnica koja će imati moći primiti objekt i pustiti ga na temelju signala koji će biti svoreni u dizajnu same komponente.
Slika 7.8: Smart component Slikama 7.13 do 7.19 prikazane su komponente koje se koriste za pametnu prihvatnicu. Koomponente kao što su Attacher, Dettacher i Line sensor dodaju se klikom na Add component. Na sljedećim slikamma također je dat kratki opis ulaza i izlaza poojedinih komponenta te što koji zlaz znači. 55
Slika 7.9: Spajanje modela sa pametnom komponentom Slika 7.10: Role
Slika 7.11: Line Sensor Slika 7.12: Sensor properties Attacher->Desni klik->properties->paretnt->smartcomponent/pneumatska_prihvatnica 57
Slika 7.13: Attacher Attacher->Desni klik->properties->paretnt->smartcomponent/pneumatska_prihvatnica Slika 7.14: Dettacher
Slika 7.15: SR Bistabil Komponenta mora sadržavati signale kako bi se njome moglo upravljati na sljedećim slikama je prikazan način stvaranja ulaznih i izlaznih signala na komponenti. Slika 7.16: Dodavanje signala Kada su signali dodani i sve komponente dodane na kartici designe se spajaju signali sa ulazima i izlazima komponenti. Po završetku spajanja pojedinih koomponenti tako da spojeni signali odgovaraju logici prihvatnice potrebno je spojiti Pametna_Prihvatnica sa uvezenom prihvatnicom koja je već spojena na robota. 59
Slika 7.17: Dizajn kartica Slika 7.18: Pametna prihvatnica Sličan postupak kao kod dodavanja pneumatske prihvatnice na smart component se primjenjuje i kada se pametna prihvatnica pričvršćuje na robota. Na slici se jasno vidi i linearni senzor na vrhu prihvatnice čiji je osjetni prostor radijusa jednog milimetra prikazan žutom bojom. 7.4 Stvaranje pametne trake U ovom odjeljku stvcara se pametna pokretna traka. Razlika između prethodno stvorene trake je to što je prethodna traka bila mehanizam a nova traka će biti Smart component. Ovdje će traka imati signal za stvaranje predmeta i signal indikator koji prikazuje da je predmet stigao na senzor.
Slika 7.19: Potrebna oprema Slika 7.20: Model kocke Potreban oprema je traka i bilo kakva modelirani oblik u ovom slučaju je to kocka. 61
Slika 7.22: Sadržaj pametne trake Slika 7.23: Source Slika 7.24: Queue
Slika 7.25: Linear Mover Slika 7.26: Plane sensor Desnim klikom na određene komponente mmjenjaju je opcije te koordinate pojedine kommponente pa tako treba namjestiti sljedeće opcije. 63
Slika 7.27: Source properties Za izvor predmeta koji će se poonavljati odabire se kocka koja je prethodno modelirana i pozicionirana na traku. Slika 7.28: Linear mover Linear mover pomiče novo stvorene kocke iz komponente izvor u smijeru X brzinom 200 mm/s te aktivirati komponentu.
Slika 7.29: Plane Sensor properies Pažnja se mora posvetiti koordinatama senzora jer se može desiti da se nešto već nalazi u ravnini senzora što tada šalje signal da je kocka stigla. Zato se pažljivo određuju koordinate senzora. Slika 7.30: Signali Prilikom stvaranja signala NovaKocka označite prozorčić Auto reset! 65
Slika 7.31: Designe kartica Pregled komponenti se u kartici designe predočuje kao nlokovi povezani signalima. Slika 7.31 prikazuje povezane komponente koje čine jednu pametnu komponentu. Kombiniranjem ostalih komponenti signala i senzora otvara se široka primjena Smart Component opcije.
LITERATURA [1] ABB Robotics, Operating manual RobotStudio, 2016-09-28 [2] ABB Robotics, Technical reference manual RAPID Instructions, Functions and Data types, 2016-09-08 [3] ABB Robotics, Application manual Conveyor tracking, 2016-09-09 67