Radbisezahvalilimentorjuprof.dr.MatjaˇzuMihljuinsomentorjuas.dr.SebastjanuˇSlajpahuzapomoˇcpriizdelavidiplomskegadela.Posebnazahvalagredr.ˇSpeliBolkaizpodjetjaHidriazaizborteme,predlogeinstrokovnopomoˇc,kijeprispevalakvsebinitegadiplomskegadela.Hvalatudiv

(1)

Univerza v Ljubljani

Fakulteta za elektrotehniko

FRANCI OVČAK

ROBOTSKA CELICA ZA PALETIZACIJO ROTORSKIH

PAKETOV

Diplomsko delo

Visokošolski strokovni študijski program prve stopnje Aplikativna elektrotehnika

Mentor: prof. dr. Matjaž Mihelj Somentor: as. dr. Sebastjan Šlajpah

Ljubljana, 2021

(2)

(3)

Zahvala

Rad bi se zahvalili mentorju prof. dr. Matjaˇzu Mihlju in somentorju as. dr.

Sebastjanu ˇSlajpahu za pomoˇc pri izdelavi diplomskega dela. Posebna zahvala gre dr. ˇSpeli Bolka iz podjetja Hidria za izbor teme, predloge in strokovno pomoˇc, ki je prispevala k vsebini tega diplomskega dela. Hvala tudi vsem zaposlenim v podjetju Hidria, d. o. o., ter vodju Jeseniˇske enote Gregu Orlu, ki je pomagal pri iskanji mentorja v podjetju.

Predvsem bi se rad zahvalil oˇcetu ter materi za vso podporo. Hvala, ker verjameta vame!

iii

(4)

iv

(5)

Povzetek

V diplomskem delu se osredotoˇcamo na robotizacijo zlaganja rotorskih paketov v paleto. Predstavili smo trenutni proces v proizvodnji, izvedli ˇstudijo avtoma- tizacije glede na omejitve prostora in izbrali robota, ki zadoˇsˇca taktom in masi izdelka. Posebno pozornost smo namenili tudi ustrezni izbiri zaˇsˇcitite za za- gotavljanje varnega dela v proizvodnji. Celoten projekt pa smo ovrednotili ˇse finanˇcno.

V drugem sklopu diplomskega dela so predstavljeni programi za delovanje in simulacijo robotske celice. Program smo izdelali z okoljem ROBOGUIDE, ki je povezano z virtualnim krmilnikom S7-1500. Za laˇzji vpogled v delovanje celice in robota smo ustvarili uporabniˇski vmesnik HMI. S simulacijo smo potrdili, da robotska celica omogoˇca ˇzelene takte.

Kljuˇcne besede: industrijski robot, ˇstancanje, simulacija, robotizacija proizvo- dnje

v

(6)

vi Povzetek

(7)

Abstract

In this thesis, we focus on the robotization of the stacking of rotor packages in a pallet. We present the current process in the production, perform an automation study considering space constraints and select a robot that is sufficient for the stroke rate and product weight. Special attention is also given to the appropriate choice of protection to ensure safe working in production. The whole project has also been evaluated financially.

The second part of the thesis presents the programs for the operation and simulation of the robot cell. The program was developed with the ROBOGUIDE environment, which is connected to the S7-1500 virtual controller. An human machine interface was created to facilitate the user’s control of the cell and robot operation. Through simulation, we confirmed that the robot cell is capable of the desired cycle rates.

Key words: industrial robot, die-stamping, simulation, robotic manufacturing

vii

(8)

viii Abstract

(9)

Vsebina

1 Uvod 1

1.1 Trenutna izvedba . . . 2

1.2 Cilji . . . 4

2 Izdelava celice in njenih komponent 7 2.1 Velikosti prostora in lokacija celice . . . 7

2.2 Robot FANUC: M-20iD/25 . . . 8

2.3 Orodji . . . 11

2.3.1 Orodje za pobiranje . . . 11

2.3.2 Vakuumsko prijemalo . . . 13

2.3.3 Hitri menjalnik orodij . . . 14

2.3.4 Vmesnik na osi J3 . . . 17

2.4 Podajalne naprave . . . 18

2.5 Predelave samostojne merilne naprave . . . 19

2.6 Predstavitev celice . . . 21

2.7 Varnost robotske celice . . . 21 ix

(10)

x Vsebina

3 Simuliranje in izdelovanje programov 27

3.1 Simulacija robota . . . 27

3.1.1 Komunikacija med ROBOGUIDE in PLCSIM . . . 28

3.2 Upravljanje robota . . . 31

3.2.1 Avtomatski naˇcin . . . 33

3.2.2 Polavtomatski naˇcin . . . 34

3.2.3 Varen odmik v przvzeti poloˇzaj . . . 35

3.3 Avtomatsko polnjenje palete . . . 36

3.3.1 Konec nivoja paketov . . . 40

3.4 Menjava orodij . . . 42

3.5 Program v ozadju . . . 43

3.6 Uporabniˇski alarmi . . . 44

3.7 Varnost . . . 47

3.7.1 Prepoznavanje trkov . . . 49

4 Postopek priklopa celice 51 5 Analiza 55 5.1 Cikli . . . 55

5.2 Finanˇcna analiza . . . 58

5.3 Odpravljanje teˇzav . . . 59

6 Zakljuˇcek 63

(11)

Seznam slik

1.1 Rotor (paket) . . . 2

1.2 Levi in desni zalogovnik . . . 3

1.3 Paleti za pakiranje rotorjev . . . 5

1.4 Proces izdelave in pakiranje rotorjev . . . 5

2.1 Prostor, v katerem se bo nahajala celica . . . 8

2.2 Robot FANUC:M-20iD/25 . . . 9

2.3 Prijemalo paketov . . . 12

2.4 Vakuumsko prijemalo . . . 14

2.5 Montaˇza adapter ploˇsˇc z menjalnikom orodja in prirobnico robota. 16 2.6 Zalogovnik orodij. . . 16

2.7 Dodatek na osi J3. . . 18

2.8 Zalogovnik palet . . . 19

2.9 Primer postavitve paketov: napaˇcno obrnjeni (levi), pravilno obrnjeni (desni). . . 20

2.10 Postavitev robotske celice . . . 22 xi

(12)

xii Seznam slik

3.1 Naslovni prostor omreˇzne kartice. . . 30 3.2 Komandni pult . . . 31 3.3 Okno CELICA, vpogled in nadzor nad delovanje robotske celice v

avtomatskem naˇcinu. . . 33 3.4 Uporabniˇski vmesnik za izbiro programov v polavtomatskem naˇcinu. 34 3.5 Pobiranje iz levega zalogovnika . . . 38 3.6 Okno Pobiranje. . . 39 3.7 Uporabniˇski model orodja: (a) za pobiranje paketov, (b) vakuum-

skega orodja. . . 49 4.1 Okno Nastavljanje, v njem morajo biti izpolnjeni vsi pogoji (zeleno

obarvani krogi) za avtomatsko delovanje. . . 52 4.2 Okno za doloˇcanje koordinatnega sistema SMD . . . 53 4.3 Znane relacije med osjo Y in osjo X koordinatnega srediˇsˇca celice 53 5.1 ˇCas cikli nivojev pri plastiˇcni paleti . . . 57 5.2 ˇCas cikli nivojev pri EU paleti . . . 58

(13)

Seznam tabel

1.1 Dimenzije palet . . . 4

2.1 Specifikacije robota . . . 10

2.2 Teˇziˇsˇce orodja za pobiranje paketov . . . 12

2.3 Tabela vztrajnostnih momentov prijemala . . . 13

2.4 Teˇziˇsˇce vakuumskega prijemala . . . 13

2.5 Tabela vztrajnosti za vakuumsko prijemalo . . . 14

2.6 Funkcije posameznih ventilov . . . 17

2.7 Podatki za izraˇcun minimalne varnostne razdalje z uporabo 2D varnostnega skenerja . . . 23

2.8 Podatki za izraˇcun minimalne varnostne razdalje z uporabo svetlobnih zaves . . . 24

3.1 Robotski vhodi RI . . . 29

3.2 Robotski izhodi RO . . . 29

3.3 Skupni izhod GO(4) (ˇstevilka napake) z vrednostjo 168 . . . 30

3.4 Programi v polavtomatskem reˇzimu . . . 35 xiii

(14)

xiv Seznam tabel

3.5 Kombinacije signalov, s katerimi pridobimo oznako orodja (X – ne upoˇsteva) . . . 43 3.6 Akcije ob klicu alarma z izbrano vrednostjo doloˇcenega v parame-

tru $UALARM SEV . . . 44 3.7 Doloˇcitev polj orodja s stanjem SPI vhodov . . . 49 4.1 Znane relaije med toˇcko odbiranja in kordinatnim sistemo SMD . 54 5.1 ˇCasi zapolnitev palet . . . 56

(15)

Seznam uporabljenih simbolov

Simbol Pomen enota

Ctool dolˇzina orodja m

Crobot dolˇzina robota v nadzorovanem obmoˇcju m

d loˇcljivost m

I vztrajnost kgm²

L ˇstevilo lamel na minuto lamel/minuta

M moment Nm

m masa kg

S dolˇzina m

Smvr minimalna varnostna razdalja m

ST ˇstevilo stolpcev na minuto stolpec/minuta

t ˇcas s

Pnivo nivo stolpca -

Pvrsta vrsta -

Pzap stolpec v vrsti -

xv

(16)

xvi Seznam uporabljenih simbolov

Kratice Pomen

3D tridimenzionalno

CPE centralna procesna enota

DCS dvojno preverjene varnosti (ang. Dual Check Safety)

DELTA je vrsta vzporednega robota, ki ga sestavljajo tri roke, povezane v bazi

DI digitalni vhodi

DO digitalni izhodi

DOF prostostne stopnje (ang. Degrees of Freedom) ESPE elektroobˇcutljiva zaˇsˇcitna naprava

GI skupni izhodi

GO skupni vhodi

HMI uporabniˇski vmesnik (ang. Human Machine Interface) IP internetni Protokol – protokol, ki doloˇca naslove v omreˇzju MODBUS TCP serijski komunikacijski protokol

OPC Komunikacije odprte platforme

(ang. Open Platform Communications) PLC programirljivi logiˇcni krmilnik

PLCSIMA napredno S7-PLCSIM (ang. S7-PLCSIM Advanced)

RI robotski izhodi

RO robotski vhodi

SCARA Robotska roka za montaˇzo s selektivno skladnostjo (ang. Selective Compliance Assembly Robot Arm) SMD stiskalno merilna priprava

SPI varni periferni vhod (ang. Safe Peripheral Input) SPM ˇstevilo udarcev na minuto (ang. Strokes Per Minute) SSI varen sistemski vhod (ang. Safe System Input) TCP srediˇsˇcna toˇcka orodja (ang. Tool Center Point) UI uporabniˇski izhodi – stanje robota

UO uporabniˇski vhodi – nadzor robota

UOP uporabniˇska ploˇsˇca (ang. User operator Panel)

(17)

1 Uvod

Vkljuˇcitev robota v industrijski proces oziroma nadomestitev ˇcloveka z robotom je problem, s katerim se v danaˇsnjih ˇcasih sooˇca veliko podjetij. Cena robotov ter njihovih podpornih elementov je vsako leto niˇzja, z uporabo industrijskih robotov pa lahko nadomestimo operaterja, ki opravlja veliko enoliˇcnih del, ter ga s tem razbremenimo in ga uporabimo za druge, bolj kompleksne operacije, ki jih trenutno ne moremo avtomatizirati.

Podjetje Hidria, d. o. o, za katerega izvajamo avtomatizacijo, izdeluje razliˇcne reˇsitve na podroˇcju avtomobilskih in industrijskih aplikacij – okvirje motoci- klov, motorje za hladilne sisteme, sveˇcke in elektromotorje.V diplomskem delu se osredotoˇcamo na podroˇcje elektromotorjev, kjer se izrezujejo (ˇstancajo) lamele razliˇcnih debelin (tipiˇcno 0,2 mm–1 mm), ki so nato spojene v pakete. Paketi se po ˇstancanju in pregledu pakirajo v embalaˇzo. Vsak projekt ima svoj tip em- balaˇze, kosi (paketi) so relativno krhki, hkrati pa imajo lahko veliko maso, zato je avtomatizacija procesov tipiˇcno kar zahtevna.

Projekt, ki ga pokuˇsamo avtomatizirati oziroma zanj ustvariti robotsko celico, je postal finanˇcno smiseln, ker se je poleg izbranega projekta tudi na ostalih obstojeˇcih projektih zaˇcelo z vkljuˇcevanjem robotov v proces zlaganja paketov.

Do zdaj robotizacija ni bila deleˇzna ustrezne finanˇcne spodbude, ker z njo ne moremo nadomestiti “celega” delavca, saj ga potrebujemo ˇse vedno za, na primer:

menjavo ter pripravljanje palete, preverjanje paketov s ustreznimi merilnimi elementi, pripravo preˇse po konˇcanem kolutu ploˇcevine ... Te probleme lahko reˇsimo z uporabo veˇcjih robotskih celic, katere lahko oskrbuje le en ˇclovek in so si med seboj dokaj blizu.

1

(18)

2 Uvod

1.1 Trenutna izvedba

Rotor oziroma paket, ki se izdeluje, je sestavljen iz lamel debeline 0,5 mm, ki so v paketu spojene s sponkami. Soˇcasno se v orodju hitrohodne preˇse obreˇzejo (ˇstancajo) 3 lamele, vsaka (ena lamela) za svoj paket. Oziroma se istoˇcasno izdelujejo trije paketi (3 redno orodje) levi, desni in sredinski paketi. Med njim pa jih loˇcimo po ˇstevilu zarez na notranji strani. ˇStevilo lamel se spreminja glede na zahteve kupca, izdelujejo pa se lahko v dveh viˇsinah, 19 mm ali 12,5 mm. V eni paleti so vsi paketi enake viˇsine.

Slika 1.1: Rotor (paket)

Paketi pridejo iz orodja s pomoˇcjo evakuacijskega traku, nameˇsˇcenega pod vsakim redom orodja. Paketi po traku potujejo do drˇce, ki ga povezuje z veˇcjim transportni trakom. Transportni trak poteka do vhoda v stiskalno merilno pripravo (SMD). Na njem je nameˇsˇcen mehanizem, ki na podlagi induktivnih senzor- jev, postavljenih na poteh paketov, odpira in zapira lopute, s tem pa jih razporedi enakovredno med obema vhodoma SMD.

SMD je naprava za 100-odstotno pregledovanje kosov. V njej se kos pregleda ter razporedi med dobre in slabe. Sestavljena je iz dveh vhodnih trakov, dveh okroglih vrteˇcih se miz in dveh zalogovnikov. Mizi sta po funkciji in sestavi identiˇcni, vsaki mizi pa pripadata zalogovnik in vhodni trak.

Iz vhodnih trakov prijemalo pobere konˇcni paket in ga prestavi na prazno leˇziˇsˇce vrteˇce mize. Paket nato na podstavku potuje do razliˇcnih postaj, ki so

(19)

1.1 Trenutna izvedba 3

nameˇsˇcene okoli mize. Postaje paket ˇse dodatno stisnejo, povrtajo (rolirajo) notranjo luknjo, preverijo za kupca pomembne karakteristike. Dodatno se izmeri ˇse viˇsina paketa. Drugo prijemalo nato paket z mize premakne na ploˇsˇco, na kateri se slabe pakete loˇci, dobri pa nadaljuje do zalogovnika.

SMD vsebuje dva zalogovnika paketov, ki sta postavljena, kot je prikazano na sliki 1.2. Dobre pakete cilinder, nameˇsˇcen na zadnji strani ploˇsˇce, potisne na drˇco, ki je povezana na vhod zalogovnika. Paket potuje iz leˇzeˇcega poloˇzaja na vertikalen poloˇzaj v vhod zalogovnika.

Po vstopu kosa v zalogovnik ga z zadnje strani potisne cilinder, s tem pa tudi potisne celo vrsto paketov naprej po zalogovniku do mesta poravnave. Dva cilindra, nameˇsˇcena na obeh straneh, poravnata paket po zunanjih odprtinah ter ga potisneta skozi kaliber, s ˇcimer se dodatno preveri ustreznost kosa. Po prehodu skozi kaliber lahko delavec kose pobere in pakira. Delovna dolˇzina obeh zalogovnikov je 900 mm.

Slika 1.2: Levi in desni zalogovnik

Operater lahko pakete iz zalogovnikov zlaga v dve razliˇcni paleti. Skozi za- kljuˇcno delo bomo ti dve paleti poimenovali EU paleta in mala plastiˇcna paleta.

Tabela 1.1 prikazuje dimenzije palet, slika 1.3 pa videz obeh uporabljenih palet.

Delavec s pomoˇcjo posebne palice odbere stolpec paketov, viˇsine 114 mm.

Viˇsina stolpca je enak enemu nivoju paketov, ki lahko glede na njegovo viˇsino vsebuje ˇsest ali devet paketov. Plastiˇcna mala paleta vsebuje 8 stolpcev vzdolˇzno

(20)

4 Uvod

Tabela 1.1: Dimenzije palet

Ime palete Dolˇzina [mm] Sirina [mm]ˇ Globina [mm]

EU paleta 1200 800 360

Mala plastiˇcna paleta 800 800 500

in 7 v ˇsirino, zlagamo jih do ˇstiri nivoje visoko. V vsak nivo dodamo silica gel vreˇcko za vpijanje vlage, med nivoje pa se vstavi plastiˇcno delilno pregrado.

EU velika paleta vsebuje 12 stolpcev vzdolˇzno in 8 v ˇsirino. V vsak nivo dodamo silica gel vreˇcko za vpijanje vlage, kartonasto pregrado in na vsako stran pregrade folijo iste velikosti. Paleta pri viˇsini paketa 19 mm vsebuje 3 nivoje, pri paketu 12,5 mm pa 5 nivojev.

ˇCe si ogledamo cel proces, predstavljen na sliki 1.4, je za izdelovanje in polnjenje palete potrebnih veliko korakov. Skoraj vsi koraki so deloma avtomatizirani oziroma potrebujejo le prisotnost operaterja ob konˇcanem kolutu ploˇcevine. Edini roˇcni oziroma ˇse neavtomatizirani proces, je zadnji korak “zlaganje v paleto”, La- stnosti in pravilni postopek izvedbe zadnjega koraka smo opisali v tem poglavju.

To znanje bomo v nadaljevanju uporabili za izdelavo celice, orodij in podpornih sistemov. Pri tem nam po naˇsem mnenju samo pobiranje in zlaganje stolpcev v paleto ne bo povzroˇcalo teˇzav, se pa bo zapletlo z dodajanjem pregrade, folije in silica gel vreˇcke v paleto.

1.2 Cilji

Glede na znan postopek polnjenja palete so cilji diplomskega dela: (i) roboti- zirati pobiranje ter zlaganje paketov v paleto, (ii) vstavljati delilne pregrade in (iii) dodajati silica gel vreˇcke. Za uresniˇcitev cilja pa je potrebno ustvariti robotsko celico in programsko opremo za robota. Pri tem mora biti celica mobilna, preprosta za namestitev in kalibracijo ter mora zadostovati omejitvam prostora.

(21)

1.2 Cilji 5

(a)

(b)

Slika 1.3: (a) Mala plastiˇcna paleta, (b) velika EU paleta

Kolut pločevine Ravnanje in podajanje pločevine

Paketi Orodje (štancanje

lamel)

Transportni trakovi

Zlaganje v paleto Miza

Vhodni trak

Zalogovniki kosov

SMD

Slika 1.4: Proces izdelave in pakiranje rotorjev

(22)

6 Uvod

(23)

2 Izdelava celice in njenih komponent

2.1 Velikosti prostora in lokacija celice

Pred priˇcetkom iskanja reˇsitev je bilo potrebno pridobiti dimenzije naprav ter prostora. Model SMD smo pridobili v podjetju, mere prostora pa smo izmerili ter narisali v program Fusion 360. Po postavitvi SMD ter konzole v prostor smo iz postavitve pridobili maksimalne gabarite prostora, ki je prikazan na sliki 2.1.

Iz slike 2.1 je razvidno, da bo celica morala biti kompaktna. V ta prostor moramo vkljuˇciti:

• robota;

• robotski krmilnik;

• zalogovnik delilnih pregrad;

• zalogovnik orodij;

• elektro omaro;

• prostor za paleto.

Najveˇcji faktorji k omejitvi velikosti celice so konzole za montaˇzo orodja v sosednjo ˇstanca. Te so nameˇsˇcene le ob montaˇzi orodja, sicer so pospravljene (ˇstevilka 7 na sliki 2.1). Poskrbeti je potrebno za dostop do SMD s strani zalogovnikov oziroma sprednje strani SMD (ˇstevilka 5 na sliki 2.1). Odstranjevanje paketov, kalibracijo ter nastavljanje SMD lahko namreˇc izvajamo le iz te strani.

7

(24)

8 Izdelava celice in njenih komponent

Slika 2.1: Postavitev strojev v proizvodnji: (1) ˇstanca 1 (ˇstanca za naˇs projekt), (2) transportni trak, (3) SMD, (4) periferija za upravljanje preˇse, (5) dostopni del, (6) predviden prostor za celico, (7) konzole za potiskanje orodja, (8) prehod za delavce (levo od nje transportna pot), (9) ˇstanca 2.

SMD smo postavili ˇcim bliˇzje ˇstanci, pri tem smo pazili, da ne bi omejili dostop do komandnega pulta (ˇstevilka 4 na sliki 2.1), ki je namenjen za upravljanje preˇse. Mehanizem na traku (ˇstevilka 2) je prav tako prepreˇceval, da bi skrajˇsali transportni trak za pridobitev veˇc prostora.

2.2 Robot FANUC: M-20iD/25

Pri izbiri robota smo se omejili na robote znamke FANUC, ker jih podjetje ˇze uporablja. FANUC je podjetje z dolgoletnimi izkuˇsnjami v robotiki. To opazimo,

(25)

2.2 Robot FANUC: M-20iD/25 9

ˇce si ogledamo njihovo ponudbo razliˇcnih robotov [6]. Ponujajo skoraj vse vrste robotov od SCARA, DELTA, 6DOF, varilne, za nanaˇsanje barve in sodelujoˇce robote. Zaradi velikega ˇstevila razliˇcnih robotov smo lahko izbrali optimalnega za naˇs namen.

Izbrali smo robota Fanuc M-20iD/25 (slika 2.2), ki je antropomorfni ˇsestosni robotski manipulator. Za tega robota smo se doloˇcili zaradi njegovega dosega 1831 mm in nosilnosti 25 kg. ˇCeprav ima FANUC v tem obmoˇcju nosilnosti in dosega kar nekaj robotov, se ta robot razlikuje od ostalih zaradi uporabe odprtega zapestja (ang. hollow wrist). S tem si poenostavimo vpenjanje cevi in elektriˇcnih vodnikov na orodju robota, s tem pa omogoˇca, da os J6 dostopa v manjˇse prostore, saj so vodniki skriti znotraj zapestja. Tabela 2.1 prikazuje lastnosti robota. Robot je povezan s krmilnikom Fanuc R-30iB Mate, ki ga upravlja ter nadzira.

Slika 2.2: Robot FANUC:M-20iD/25

Krmilnik je kljuˇcen del robota, saj z njim upravljamo njegovo delovanje in predstavlja v ˇcasu izdelave diplomskega dela najsodobnejˇsi krmilnik, ki ga ponuja

(26)

Tabela 2.1: Specifikacije robota

J1 J2 J3 J4 J5 J6

Doseg [^◦] 340 260 458 400 280 540

Najveˇcja vztrajnost

na zapestju [kgm²] - - - 2,40 2,40 1,20

Najveˇcji moment

na zapestju [Nm] - - - 52 52 32

Maksimalne obremenitve [kg] - - 40 - - 25

FANUC. Krmilnik lahko pridobimo v treh oblikah: A-omara, ki je kompaktna, a ˇse vedno ponuja moˇznosti za dodatne razˇsiritve, B-omara z veˇc prostora za dodatne ojaˇcevalnike in I/O module in Mate Cabinet. Izbrali smo omaro Mate Cabinet. Krmilnik je kompakten, kar nam poenostavi njegovo vgraditev, njegova slabost pa je majhna moˇznost razˇsiritvenih modulov oziroma kartic, a ˇse vedno ponuja veliko moˇznosti:

• IRVision;

• merjenje sile;

• dvojno preverjanje varnosti (DCS);

• prepoznava trkov (ang. Guard Control);

• komunikacije (I/O link, Profinet, Modbus TCP).

Nastavitve, programiranje, reˇsevanje teˇzav in premik robota nadziramo z roˇcno uˇcno enoto (TP). Z njo laˇzje upravljamo robota, omogoˇca pa tudi veˇcji pregled med gibom robota, saj se mu lahko pribliˇzamo in nismo omejeni na fiksen termi- nal.

FANUC v osnovi ponuja nekaj paketov, ki jih lahko razˇsirimo z njihovimi dodatnimi paketi in razˇsiritvami. Pri naˇsem projektu smo uporabili naslednje pakete:

• dvojno preverjene varnosti (DCS) – poloˇzaj in hitrost;

(27)

2.3 Orodji 11

• Ethernet IP I/O SCAN;

• Modbus/TCP Server.

2.3 Orodji

Za robota smo naˇcrtali dve razliˇcni orodji. Prvo orodje je namenjeno pobiranju paketov iz dveh zalogovnikov SMD in odlaganje v izbrano paleto. Drugo orodje je vakuumsko, ki ima dve funkciji. Prva je pobiranje silica gel vreˇck iz traku, druga pa je namenjen pobiranju delilnih pregrad, ki se dodajo v paleto po zapolnitvi nivoja. Zaradi uporabe dveh orodij se za menjavo med njima uporablja menjalnik orodja (ang. Tool Changer) znamke Schunk.

2.3.1 Orodje za pobiranje

Namen orodja je pobiranje pravilno dolgega stolpca paketov iz obeh zalogovnikov na SMD. Stolpec mora biti dolˇzine 114 mm, ki glede na izbrano viˇsino kosa vsebuje od ˇsest do devet paketov. Pri tem je potrebno poskrbeti, da se kosi med transportom ne poˇskodujejo in padajo iz prijemala.

Za oprijem kosa imamo dve razliˇcni prijemali. Prvo prijemalo je adaptivno mehasto prijemalo DHEB, ki z notranjim oprijemom pridrˇzi zadnji (spodnji) paket in se ob oprijemu prilagodi notranji luknji paketa. Ker pa prijemalo pridrˇzuje le zadnji paket in so ostali prosti, smo dodali ˇse tri-prstno prijemalo, ki skozi notranje luknje na paketu pridrˇzi ostale pakete. Orodje smo zamaknili od toˇcke pritrditve na robotu za laˇzje odlaganje stolpca v paleto in pobiranje iz zalogovnika SMD. Prijemalo je prikazano na sliki 2.3.

Za doloˇcanje teˇziˇsˇca ter vztrajnosti smo uporabil program Fusion 360, ki samodejno doloˇci teˇziˇsˇce in vztrajnost 3D modela. Ti parametri so kljuˇcni za pravilno delovanje robota. Za pridobitev natanˇcnih podatkov se je za vse elemente v modelu izbralo pravilne materiale. Ogrodje in vilice so iz aluminija, vijaki so iz jekla. Za menjalnik orodja in adapter obroˇc smo izbrali jeklo. V model smo vkljuˇcili tudi robotski menjalnik ter adapter ploˇsˇco. Ker gre za orodje za

(28)

pobiranje paketov in se teˇziˇsˇce orodja spremeni po pobranem paketu, se doloˇci tudi teˇziˇsˇce orodja s pobranim stolpcem. V dokumentaciji proizvajalca robota je potrebno preveriti ˇse najveˇcjo dovoljeno vztrajnost ter najveˇcjo dovoljeno maso orodja s pobranim paketom. Tabela 2.2 prikazuje teˇziˇsˇce prijemala, tabela 2.3 pa vztrajnostni moment iz zapestja robota.

Slika 2.3: Prijemalo paketov; Oznake na sliki: (1) vilice, (2) adaptivno DHEB prijemalo, (3) induktivni senzor, (4) senzor poloˇzaja cilindra, (5) elektriˇcni pre- hodi (SWO-K12), (6) menjalik orodja robotska stran, (7) pini za pridrˇzevanje orodja na zalogovniku.

Tabela 2.2: Teˇziˇsˇce orodja za pobiranje paketov X [mm] Y [mm] Z [mm] masa [kg]

Brez stolpca 64,40 0 112,627 7,9

S stolpcem 87,95 0 148,83 10,5

(29)

2.3 Orodji 13

Tabela 2.3: Tabela vztrajnostnih momentov prijemala Vztrajnost na zapestju

robota

X [kgm²]

Y [kgm²]

Z [kgm²]

Brez stolpca 0,14 0,21 0,08

S stolpcem 0,31 0,46 0,15

Dovoljena 2,4 2,4 1,2

2.3.2 Vakuumsko prijemalo

Vakuumsko prijemalo je sestavljeno iz ˇstirih vakuumskih priseskov, ogrodja, dvo- prstnega prijemala ter dodatnega senzorja za merjenje oddaljenosti, kot je prikazano na sliki 2.4. Ker za pobiranje delilnih pregrad ne potrebujemo veliko sile, orodje vsebuje le ˇstiri vakuumska prijemala, ki bolj pripomorejo k stabilno- sti. Vakuumsko prijemalo ima na straneh vakuumske generatorje, z vgrajenim tlaˇcnim vakuumskim stikalom. Skozi loˇcen prikljuˇcek na menjalniku orodja jim na vhod dovajamo stisnjeni zrak. Na strani imamo nameˇsˇceno prijemalo, s katerim pobiramo silikonske vreˇcke z odvzemnega traku. Na njem so senzorji za beleˇzenje poloˇzaja prijemala. Vse elektriˇcne povezave smo speljali v kovinsko ˇskatlo dimenzij 100 mm×45 mm×55 mm.

Teˇziˇsˇce vakuumskega prijemala doloˇcimo enako kot pri prejˇsnjem orodju in je prikazano v tabeli 2.4. Delilna pregrada in masa silica gel vreˇcke zanemar- ljivo poveˇca skupno maso ter ne spremeni teˇziˇsˇca in vztrajnosti, zato bomo pri doloˇcevanju teh parametrov uporabili samo vakuumsko prijemalo predstavljenega na sliki 2.4, tabela 2.5 pa vztrajnostni moment iz zapestja robota.

Tabela 2.4: Teˇziˇsˇce vakuumskega prijemala

X [mm] Y [mm] Z [mm] teˇza [kg]

Vakuumsko prijemalo 16 0 119 13,5

(30)

Slika 2.4: Vakuumsko prijemalo; Oznake na sliki: (1) kovinska ˇskatla, (2) vakuumsko priseska, (3) vakuumski generator z vgrajenim stikalom vakuuma, (4) dvo-prstno prijemalo za silica gel vreˇcke, (5) senzor za merjenje oddaljenosti.

Tabela 2.5: Tabela vztrajnosti za vakuumsko prijemalo Vztrajnost na zapestju

robota

X [kgm²]

Y [kgm²]

Z [kgm²] Vakuumsko prijemalo 0,31 0,33 0,20

Dovoljena 2,4 2,4 1,2

2.3.3 Hitri menjalnik orodij

Zaradi uporabe dveh orodij, ki jih moramo med polnjenjem palete veˇckrat zame- njati, smo uporabili hitri menjalnik orodij, tako da jih lahko robot sam, s pomoˇcjo stojal za orodja, samostojno menjuje.

(31)

2.3 Orodji 15

Uporabljamo hitri menjalnik orodja SCHUNK-SWK-027, ki je sestavljen iz dveh delov. Prvi del je pritrjen na strani robota, drugi del pa pritrdimo na orodje.

Na menjalniku orodja imamo na voljo osem pnevmatskih prehodov, ki potekajo skozi menjalnik orodja, z dodatkom SWO-K12 na obeh straneh menjalnika pa dodamo ˇse dvanajst elektriˇcnih prehodov. Na robotski strani menjalnika smo dodali senzorje za beleˇzenje vpetja in izpetja orodja.

Vpenjanje in izpenjanje orodij omogoˇca menjalnik na robotski strani preko dveh pnevmatskih vhodov z oznako L in U. Ko dovajamo pnevmatski zrak na vhod L. Ob morebitni izgubi zraka orodje ostane vpeto a ni popolno v svojem leˇziˇsˇcu zato moramo med delovanjem vedno dovajati stisnjen zrak. Vhod U ob dovodu stisnjenega zraka izpne orodje.

Ker ima menjalnik orodja drugaˇcno razporeditev pritrdilnih vijakov, kot je naˇsa prirobnica na robotu, smo izdelali adapter ploˇsˇco, ki bo povezovala oba dela. V dokumentaciji proizvajalca robota [3] najdemo shemo z dimenzijami prirobnice robota. Za laˇzje izdelovanje adapter ploˇsˇce smo od FANUC-a pridobili 3D model robota, ki vsebuje celotnega robota, vkljuˇcno s pravilnimi dimenzijami in postavitvijo lukenj prirobnice.

Adapter ploˇsˇco je bilo treba razdeliti na dva dela, saj bi nerazdeljeni kos postal preveˇc kompleksen in skoraj nemogoˇc za izdelavo. Montaˇza adapter ploˇsˇc z menjalnikom orodja in prirobnico robota je vidna na sliki 2.5.

Prostor na sliki 2.6 je namenjen hranjenju orodij. Levo orodje za pobiranje paketov na sliki 2.6 je pritrjeno na leˇziˇsˇce s pini na straneh pod menjalnikom orodja.

Ker pa je teˇziˇsˇce orodja odmaknjeno od toˇcke pinov, smo dodali podstavek pod sprednjim delom orodja, kjer pridrˇzujemo pakete. Z dodatnim podstavkom pa je pri odlaganju orodja potrebno imeti odprte vilice ter sproˇsˇceno adaptivno prijemalo, saj v nasprotnem primeru pride do trka. Stojalo orodja smo zamaknili za 45° glede na daljˇso strani podlage, da ima robot prostor med pobiranjem desnega zalogovnika SMD.

(32)

Slika 2.5: Montaˇza adapter ploˇsˇc z menjalnikom orodja in prirobnico robota.

Vakuumsko prijemalo desno na sliki 2.6 je zaradi svoje oblike in prostora postavljeno pokonˇcno. Pri ponudniku menjalnika orodja smo pridobili dodatke in stojalo za tak naˇcin pridrˇzevanja orodja. Dodatek na orodju ima luknje, ki jih pri odlaganju poravnamo s pini na leˇziˇsˇcu.

Slika 2.6: Zalogovnik orodij.

(33)

2.3 Orodji 17

2.3.4 Vmesnik na osi J3

Na osi J3 imamo prostor za namestitev dodatne opreme, v katerega smo dodali kovinsko ˇskatlo, ki vsebuje blok ventilov in terminalne bloke za elektriˇcne povezave.

Blok ventilov je sestavljen iz ˇstirih ventilov, katere proˇzimo z robotskimi izhodi s kratico RO. Prve dva ventila sta monostabilna s sredinskim odprtim poloˇzajem.

Sledita dva ventila z normalno odprtim sredinskim poloˇzajem. V tabeli 2.6 so prikazane funkcije posameznih ventilov ter njihov priklop na menjalniku orodja.

Slika 2.7 prikazuje omenjene elemente na robotu.

Nasproti ventilov so nameˇsˇceni prikljuˇcni bloki, iz katerih sledijo elektriˇcne povezave do pnevmatskih ventilov in menjalnika orodij. Do menjalnika smo pri- peljali tri elektriˇcne vodnike, dva 3-ˇzilna vodnika za senzorje poloˇzaja vpetja in izpetje orodja ter en 12-ˇzilni vodnik, ki je povezan v vhod modula (SWO-K12) za elektriˇcne povezave orodij.

Vse pnevmatske in elektriˇcne vodnike od kovinske ˇskatle do menjalnika orodij smo speljali skozi raztegljivo gibljivo cev in na osi J5 namestili dodatek za vpenjanje te cevi. V krmilniku robota smo omejili gibljivost osi J5 na ±140^◦ in osi J6 na ±200^◦.

Tabela 2.6: Funkcije posameznih ventilov St. ventilaˇ Prijemalo

paketov

Vakuumsko prijemalo

Pnevmatski vhodi na menjalniku orodja

1 - - L/ U

2 vilice prijemalo silica gel vreˇck 1/2

3 adaptivno prijemalo generator vakuuma 3/4

4 generator vakuuma 5/6

(34)

Slika 2.7: Dodatek na osi J3.

2.4 Podajalne naprave

V celici imamo nameˇsˇcen zalogovnik delilnih pregrad, prikazan na sliki 2.8, ki lahko vsebuje 12 kartonskih ali 10 plastiˇcnih pregrad. Na ploˇsˇco zalogovnika smo dodali odprtino, skozi katero z laserskim senzorjem beleˇzimo prisotnost pregrad. Z dodatnim senzorjem se izognemo teˇzavi, da bi robot ˇzelel pobrati prazen zalogovnik in sporoˇcimo operaterju, da je zalogovnik prazen.

Dimenzije zalogovnika so narejene po dimenzijah veˇcje delilne pregrade 1200 mm×800 mm. Velika delilna pregrada se med pobiranjem ne premakne iz svojega poloˇzaja. Enako pa ˇzelimo zagotoviti tudi pri plastiˇcni delilni pregradi, ki je manjˇsa (738 mm×690 mm). V ta namen smo dodali stranice, (ˇstevilka 1 na sliki 2.8), ki jih ob uporabi plastiˇcne pregrade z vijaki namestimo na ploˇsˇco zalogovnika.

(35)

2.5 Predelave samostojne merilne naprave 19

Slika 2.8: Zalogovnik delilnih pregrad, ki vsebuje plastiˇcno delilno pregrado (modra), (1) stranica, (2) silica gel vreˇcke.

Pred dodajanjem pregrade moramo v trenutno vrsto dodati ˇse silica gel vreˇcko.

Pod zalogovnik pregrad smo namestili trak dolˇzine 600 mm (ˇstevilka 2 na sliki 2.8), ki ima kapaciteto 6 silica gel vreˇck. Do traku operater dostopa preko vrat na zadnji strani zalogovnika ploˇsˇc. Teh vrat nismo zaˇsˇcitili z varnostnimi senzorji, temveˇc smo ustrezno zaˇsˇcitili odprtino za vreˇcke, tako da operater ne more dostopati do notranjega dela celice.

Vreˇcka na traku se pomika do presvetlitvenega senzorja, postavljenega na koncu traku oziroma v notranjosti celice. Trak vklopi in izklaplja krmilnik celice glede na vrednost presvetlitvenega senzorja in stanja robota.

2.5 Predelave samostojne merilne naprave

Podjetje je na SMD napravi ˇze izvedlo doloˇcene izboljˇsave, namenjene laˇzjemu pobiranju z robotom. Prva izboljˇsava je samodejna poravnava paketov, druga izboljˇsava pa je matrica za zaznavanje napak na izdelku.

(36)

SMD je potrebno ˇse dodatno nadgraditi z nekaj mehanskimi in programskimi nadgradnjami, brez katerih robota ne moremo prikljuˇciti.

Z nadgradnjo levega zalogovnika bi reˇsevali teˇzavo z napaˇcno obrnjenimi paketi. Po izstopu paketa iz vrteˇce mize SMD-ja ga cilinder potisne na drˇco, na kateri se kotali do vstopa zalogovnika. Tako paket enostavno postavimo po- konˇcno, a pri tem nastane teˇzava, da so paketi na levi strani drugaˇce obrnjeni kot na desni strani, ker padejo iz druge strani (vidno na sliki 2.9). To teˇzavo trenutno kompenzirajo operaterji za SMD z roˇcnim obraˇcanjem stolpcev pred njihovo postavijo v paleto. Kosi v paleti pa morajo biti postavljeni v pravilni smeri, torej tako kot prihajajo iz desnega zalogovnika.

Slika 2.9: Primer postavitve paketov: napaˇcno obrnjeni (levi), pravilno obrnjeni (desni).

Reˇsitev bi bila nadgradnja leve postaje SMD z dodatnim cilindrom, ki premakne kos iz leve strani na desno, tako da se kos postavi podobno kot na desnem zalogovniku. Te reˇsitve bo izvedlo podjetje, tu smo ˇzeleli zgolj predstaviti teˇzavo in moˇzno reˇsitev.

Dodatna nadgradnja je potrebna pri komunikaciji med SMD in robotsko celico. Pri tem bi uporabili Harting Han B konektor, na katerem imamo vse elek- triˇcne povezave za delovanje celice. Prikljuˇcek konektorja je sestavljen iz ˇzenskih pinov, saj iz te strani dovajamo omreˇzno napetost, z njimi pa prepreˇcimo dotik osebe ali naprave z omreˇznim napajanjem.

Ohiˇsje je postavljeno na celico robota in je sestavljeno iz moˇskih pinov. Iz- brani konektor je modularen in ima leˇziˇsˇca za ˇstiri razliˇcne module. Prvi modul je 5-pinski, namenjen omreˇznemu napajanju, v reˇzi dva in tri imamo 12-pinske

(37)

2.6 Predstavitev celice 21

konektorje, namenjene periferiji (senzorji, krmilni signali, varnostni signali), v ˇcetrti reˇzi pa imamo gigabit konektor za povezavo PLK robotske celice in SMD.

Na drugi strani konektorja imamo hitroprikljuˇcno spojko pnevmatskega zraka, ki iz prikljuˇcka sledi do pripravne grupe, postavljene na stranico za robotom. S pripravno grupo filtriramo vhodni pnevmatski zrak ter odstranjujemo vlago. Od pripravne grupe vodi povezava do vhodnega prikljuˇcka za uporabniˇski zrak na robotu.

2.6 Predstavitev celice

Oblika celice je pomembna zaradi omejitve prostora videne na sliki 2.1 oziroma zaradi postavitve robota, zalogovnika paketov in dostopnosti do SMD. Celico smo postavili na skupno konstrukcijo, s tem pa omogoˇcili mobilnost celice in zmanjˇsali ˇcas, ki ga vzdrˇzevalec potrebuje za namestitev in pripravo celice za prevzem operaterja. Zmanjˇsa se tudi ˇcas odstranitve celice ob morebitni okvari. Pod celico smo namestili kolesa, ob robu pa dodali gumirane noge, ki so med transportom v viˇsjem poloˇzaju kot kolesa. V tem ˇcasu se zalogovnik orodij premakne v prostor za paleto in se zaprejo vsa vrata. Slika 2.10 prikazuje komponente celic.

2.7 Varnost robotske celice

V celici uporabljamo industrijskega robota, ki ga je potrebno ustrezno zaˇsˇcititi z varnostnimi sistemi, saj ni primeren za sodelovanje s ˇclovekom in lahko ob trku z njim povzroˇci poˇskodo. Naloga varnostnih sistemov je prepreˇcitev dostopa do robota med njegovim delovanjem in zaustavitev robota ob prisotnosti ˇcloveka v nevarnem polju.

Naˇsa ˇzelja je bila, da sprednji del celice, s katerim dostopamo do SMD, ostane ˇcim bolj pretoˇcen. Najprej smo ˇzeleli ta prostor zavarovati z 2D varnostnim skenerjem SICK MicroScan3 [10], ki je elektroobˇcutljiva zaˇsˇcitna naprava (ESPE) in nadzira obmoˇcja v dvodimenzionalnem prostoru. Obmoˇcja doloˇci uporabnik in ob vstopu predmeta v ta prostor MicroScan3 spremeni varnostni signal. Vidno

(38)

Slika 2.10: Postavitev robotske celice. Z barvami so oznaˇceni dostopi, s ˇstevilkami pa posamezni elementi celice. V robotski celici se nahaja naslednje:

(1) Varsnostni senzor SICK NanoScan3, (2) komandi pult s HMI, (3) zalogovnik delilnih pregrad, (4) transportni trak silica gel vreˇck, (5) prostor za paleto, (6) zalogovnik orodij; dostopi v celico: (zelena) vrata z zaklepom, (modra) pritrjena vrata.

(39)

2.7 Varnost robotske celice 23

polje senzorja je 275° z dometom 4 m.

Pred integracijo tega senzorja se je bilo potrebno prepriˇcati, ˇce tak senzor zadoˇsˇca varnosti. Za pridobitev tega podatka smo izraˇcunali minimalno varnostno razdaljo, pri kateri robot ne sme biti vklopljen. Pomagali smo si s primerom [7]

na strani 18. Podatke o ˇcasu ustavitve smo pridobili iz [1]. Vse ostale podatke pa iz primera in jih zapisali v tabelo 2.7 za izraˇcun varnostne razdalje S po enaˇcbi (2.1).

Tabela 2.7: Podatki za izraˇcun minimalne varnostne razdalje z uporabo 2D varnostnega skenerja

Ime Vrednost [ms]

t_robot 344

t_odzivnost 90

t_LogT 4

S_skupna = 1600 mm/s·(41 ms+2·t_LogT+t_robot+t_odzivnost)+C+C_tool+C_robot (2.1) S_skupna = 772,8 mm + 1080 mm +C_tool+C_robot (2.2)

S_skupna = 1853 mm +C_tool+C_robot (2.3)

V enaˇcbi (2.1) prestavlja t_LogT – odzivni ˇcas varnostnega laserskega skenerja, t_robot – ustavitveni ˇcas robota, t_odzivnost – ˇcas izvajanja logike procesorja, C – dodatek za prepreˇcevanje preseganja, C_tool – velikost orodja in C_robot – predel robota v nevarno obmoˇcje. Iz enaˇcbe (2.3) smo pridobili minimalno varnostno razdaljo, ki je 1853 mm, kar pa je veliko preveˇc ˇse pred upoˇstevanjem C_tool in C_robot, saj imamo najkrajˇso razdaljo od robota do vstopa celice le 1000 mm. Glede na velikost prostora in postavitev celice bi z izraˇcunanim poljem oteˇzili dostop do ostalih delov prostora preˇse.

ˇCe si ogledamo enaˇcbo (2.2), nam parameterC veliko pripomore pri varnostni razdalji. Parameter C dodamo za prepreˇcitev dosega rok v nevarno obmoˇcje, ˇceprav so naˇse noge zunaj nevarnega obmoˇcja. Pri tem bi lahko dostop do prostora zavarovali s svetlobno zaveso, ki ima ustrezno viˇsino, s ˇcimer bi prepreˇcili doseg

(40)

rok in telesa v to obmoˇcje. Pri tem pa bi morala imeti svetlobna zavesa loˇcljivost (d) pod 40 mm.

Za doloˇcitev viˇsine svetlobne zavese smo si pomagali s tabelo na strani 101 v dokumentu [8]. V tabeli moramo poznati dva parametra; viˇsino od tal do zalogovnika SMD (1100 mm) in razdaljo od mesta robota do obmoˇcja nevarnosti (1000 mm), pridobljeno od toˇcke pobiranja do levih vrat. Iz tabele razberemo, da je potrebna viˇsina varovanja 1400 mm od tal. Ker pa lahko varnostno zaveso zamaknemo za 200 mm od tal, uporabimo viˇsino varnostne zavese 1200 mm. Na podlagi podanih parametrov smo izbrali svetlobno zaveso SICK deTec4 Core [9]

z dolˇzino 1200 mm in loˇcljivostjo d=14 mm.

Minimalno varnostno razdaljo se izraˇcuna z enaˇcbo (2.4) ([8], stran 87) o pravokotnemu dostopu v nevarno obmoˇcje, pri tem pa upoˇstevamo obliko enaˇcbe za loˇcljivost zaˇsˇcite pod 40 mm.

Tabela 2.8: Podatki za izraˇcun minimalne varnostne razdalje z uporabo svetlobnih zaves

Ime Vrednost [ms]

t_robot 344

t_zaves 16

tLogT 4

S_skupna = 2000 mm/s·(t_robot+t_zaves+ 2·t_LogT) + 8·(d−14) (2.4)

S_skupna = 2000 mm/s·369 ms + 0 = 770 mm (2.5)

V enaˇcbi (2.4) prestavljat_LogT– ˇcas izvajanja logike procesorja,t_robot– ustavitveni ˇcas robota, t_zaves – ˇcas svetlobne zavese po njeni prekinitvi svetlobne poti. Z enaˇcbo (2.5) smo pridobili minimalno varnostno razdaljo, ki je manjˇsa od razdalje med robotom in obmoˇcjem nevarnosti (1000 mm). Torej bi bila reˇsitev ustrezna, a lahko v tem primeru pride do prekinitve svetlobne zavese zaradi vibracij vrat, na katerih je pritrjena svetlobna zavesa. Zato bi lahko na tem mestu svetlobno zaveso zamenjali z varnostnim skenerjem, ki je postavljen vertikalno in varuje ta prehod. Za izraˇcun smo izbrali enaˇcbo (2.6) iz [10], stran 46. Ker varujemo prehod z loˇcljivostjo zaˇsˇcite (2D skener), se uporablja enaˇcba 2.6. Brez raˇcunanja

(41)

2.7 Varnost robotske celice 25

in s poznanim odzivnim ˇcasom skenerja≥70 ms lahko sklepamo, da je varnostna razdalja veˇcja kot pri varnostni zavesi in neizvedljiva s to celico.

S_skupna= 1600 mm/s·T + 850 mm (2.6)

Torej je ostala le ˇse ena reˇsitev – zapreti ta prostor z vrati, njegovo notranjost pa varovati z 2D varnostnim skenerjem microScan3. Proizvajalec senzorja ponuja moˇznost vhoda/izhoda [11], pri katerem mora ta senzor zaznati izhod osebe iz prostora SMD za vklop varnostnega signala, s tem pa prepreˇcimo dogodek, ko je oseba v prostoru, a izven polja senzorja in so vrata zaprta. Ta funkcija nam omogoˇca, da lahko robota zaˇzenemo takoj, ko so vrata zaprta in v celici ni osebe.

Ostale dostope do celice smo zaˇsˇcitili z uporabo varnostnih vrat z zaklepanjem, na fiksna vrata pa smo namestili le varnostni senzor. Z uporabo varnostnih vrat z zaklepanjem poveˇcamo varnost, saj se robot ne more ustaviti v trenutku. Vrata se odklenejo, ko robot miruje. Na sliki 2.10 z zeleno barvo prikazujemo vrata z zaklepom, ki jih uporabljajo za dostop do celice. Z modro barvo pa so prikazana pritrjena vrata, ki so zaprta le v transportni fazi celice, sicer jih s pomoˇcjo kotnih profilov ter z luknjami na stebrih vrat in celice trdno pritrdimo.

(42)

(43)

3 Simuliranje in izdelovanje programov

3.1 Simulacija robota

Robota virtualno simuliramo s programom ROBOGUIDE, ki je preko OPC streˇznika povezan na virtualni PLK. Z njim nadziramo in upravljamo robota, simuliramo ˇcase zapiranja prijemal in pomike paketov na zalogovniku. PLK spre- jema ukaze z uporabniˇskim vmesnikom (HMI). Z uporabo PLK in HMI smo se ˇzeleli pribliˇzati konˇcnemu realnemu izdelku.

S programom ROBOGUIDE virtualno simuliramo in programiramo robote FANUC. Ta nam omogoˇca prepoznavanje trkov, izraˇcun porabe elektriˇcne ener- gije in ˇzivljenjske dobe posameznih osi. Vpogled v ˇzivljenjsko dobo osi nam omogoˇca iskanje optimiziranih gibov, s katerimi podaljˇsamo ˇzivljenjsko dobo robota. Program se loˇci v veˇc pod programov, kot so HandlingPro, PintPro, Weld- Pro itd. Vsak od zgoraj navedenih programov omogoˇca laˇzje grajenje doloˇcene aplikacije. Primarna naloga robota je prenos paketov, zato smo uporabili program HandlingPro.

V celico smo vkljuˇcili krmilnik Siemens PLK S7-1500, s katerim nadziramo ter upravljamo robota. Krmilniku lahko dodajamo dodatne razˇsiritvene module, kot so signalni I/O, komunikacijski in tehnoloˇski moduli. Virtualno krmilnik simuliramo s “plcsim advanced” s kratico PLCSIMA. Za vmesnik med PLK in uporabnikom uporabljamo HMI, ki ga simuliramo s programom WinCC. Za gra- dnjo HMI vmesnika in izdelovanje programske opreme PLK uporabljamo program

“TIA PORTAL”.

27

(44)

28 Simuliranje in izdelovanje programov

3.1.1 Komunikacija med ROBOGUIDE in PLCSIM

Za komunikacijo med ROBOGUIDE in PLCSIMA uporabljamo OPC, ki je stan- dard za zanesljiv in varen prenos podatkov. Omogoˇca preprost prenos podatkov med razliˇcnimi/enakimi proizvajalci naprave. ˇCeprav smo med paketi izbrali Modbus TCP komunikacijski protokol, nam ni uspelo uspeˇsno povezati ROBO- GUIDE s PLCSIMA. Program pa se zaradi tega ne bo spremenil, spremenila se bo le konfiguracija omreˇzne kartice na robotu. Razlog za izbiro Modbus TCP komunikacije je poˇcasen odziv OPC, ki ima interval pridobivanja podatkov 100 ms.

ROBOGUIDE ne vkljuˇcuje OPC streˇznika. Za to je potrebno uporabiti programe drugih proizvajalcev, kot so “kepserverex”. Po namestitvi programa smo ustvarili nov OPC streˇznik, kateremu smo nastavili komunikacijski protokol na

“Siemens TCP/IP Ethernet”, izbrali ime ter za omreˇzni adapter (ang. Network Adapter) uporabili virtualno omreˇzno kartico PLCSIM. V novem OPC streˇzniku smo dodali ˇse napravo, ki ima isti IP kot virtualni krmilnik.

Novi napravi je potrebno posredovati pomnilniˇske naslove spremenljivk ali

“TAG”, ki jih uporabljamo pri virtualnem krmilniku. Tako poveˇzemo spremenljivke na istih naslovih z OPC streˇznikom. Te spremenljivke pa smo nadaljnje uporabili v programu ROBOGUIDE.

ROBOGUIDE in OPC poveˇzemo preko okna v brskalniku celice (ang. Cell Browser) z imenom “zunanje naprave” (ang. External Devices). V to okno dodamo OPC streˇznik, ki se pokaˇze, ˇce ga imamo nameˇsˇcenega na raˇcunalniku.

Po vkljuˇcitvi OPC ponovno z desnim klikom na isto ikono (ang. External Devices) izberemo “zunanje I/O povezave” (ang. External I/O Connection) in v njem poveˇzemo OPC spremenljivke z izhodi ali vhodi krmilnika robota. V tem oknu lahko dodajamo nove povezave le, ˇce je prekinjena povezava z OPC streˇznikom.

Krmilnik robota (R-30iB plus) do zunanjega sveta dostopa preko analognih I/O, digitalnih I/O in robotskih I/O. Do analognih in digitalnih I/O dostopamo preko fiziˇcnih povezav na razˇsiritvenih modulih ali pa s komunikacijskimi proto- koli, kot so EthernetIP, ControlNet, Modbus TCP, Profibus, OPC itd. Robotski I/O ali RI/RO so namenjeni uporabniˇski periferiji na robotu, njihov prikljuˇcek pa najdemo na robotu. Teh povezav ni mogoˇce deliti in so fiksne z osmimi vhodi

(45)

3.1 Simulacija robota 29

in izhodi. Njihove I/O smo razdelili, kot je prikazano v tabeli 3.1 in 3.2. Periferni I/O, UOP pa so namenjeni za nadzor in upravljanje robota z zunanjimi signali.

Tabela 3.1: Robotski vhodi RI

RI Prijemalo paketov Vakuumsko prijemalom 1 cilinder v zaprtem poloˇzaju cilinder v zaprtem poloˇzaju 2 cilinder v odprtem poloˇzaju cilinder v odprtem poloˇzaju

3 konˇcni senzor vakuum 1

4 - vakuum 2

5 oznaka orodja laserski senzor

6 - oznaka orodja

7 vpeto orodje vpeto orodje

8 odpeto orodje odpeto orodje

Tabela 3.2: Robotski izhodi RO

RO Prijemalo paketov Vakuumsko prijemalom

1 vpni orodje vpni orodje

2 odpni orodje odpni orodje

3 zapri vilice zapri vilice

4 odpri vilice odpri vilice

5 adaptivno prijemalo -

6 - vklopi vakuum

Digitalni naslovni prostor si delijo: digitalni vhodi (DI) in izhodi (DO), skupni vhodi (GI) in izhodi (GO) in UOP. Naslovni prostor smo razdelili, kot je prikazano na sliki 3.1.

Uporabniˇska ploˇsˇca (UOP) so skupina signalov, s katerimi upravljanjamo (re- set, start, stop programa ...) in nadzorovano stanja robota (napaka, v prevzetem poloˇzaju, program stoji ... ). Loˇcijo se na UI (upravljanje robota) in UO (nadzo- rovanje), v nadaljevanju bomo te signale povezali s PLK.

Digitalni vhodi (DI) in izhodi (DO) so binarne vrednosti, ki so lahko ON – vklopljeno ali OFF – izklopljeno. Pri nastavljanju digitalnih I/O smo njihov prostor zamaknili za 21 bitov. S tem nam prvi DO[1] ne more motiti uporabniˇskih signalov, ki se zaˇcnejo z zamikom 0.

(46)

Digitalni naslovni prostor izhodov

GO[1]

GO[2]

...

GO[8]

0-21b

UDP CMD enabled System ready Prg running Prg paused

...

Bussy

UDP

*IMSTP

*HOLD

*SFSPD Cycle stop

...

Enable Digitalni naslovni

prostor vhodov

GI[1]

GI[2]

...

GI[8]

DI[100]

DI[101]

....

DI[228]

21b-121b

121b-201b

DO DO[1]

DO[2]

....

DO[100]

DO[101]

....

DO[228]

DI DI[1]

DI[2]

....

DI[100]

0-21b

21b-121b

121b-201b

Slika 3.1: Naslovni prostor omreˇzne kartice.

Skupni vhodi (GI) in izhodi (GO) dvojiˇske vrednosti digitalnih I/O na doloˇcenem obmoˇcju pretvorijo v cela ˇstevila. Ob nastavitvi skupnih vhodov doloˇcimo njihovo dolˇzino in zamik od digitalnega naslovnega prostora. Z zamikom doloˇcimo zadnji najpomembnejˇsi bit, ki ga pretvorimo. Od zamika je odvisno tudi najveˇcjo ˇstevilo GI/GO.

GI/GO smo zamaknili za 100 bitov od DI/DO, tako je pravilni zamik 121 bitov v digitalnem naslovnem prostor. Zamik naslednjega GI/GO je vsota prejˇsnjega zamika in prejˇsnje dolˇzine GI/GO. Primer 3.3 prikazuje pretvorbo DI(148-155) v celo ˇstevilo.

Tabela 3.3: Skupni izhod GO(4) (ˇstevilka napake) z vrednostjo 168 DI[148] DI[149] DI[150] DI[151] DI[152] DI[153] DI[154] DI[155]

1 2 4 8 16 32 64 128

0 0 0 1 0 1 0 1

(47)

3.2 Upravljanje robota 31

3.2 Upravljanje robota

Ob celici imamo nameˇsˇcen komandni pult, namenjen upravljanju ter nadziranju delovanja celice (slika 3.2). Na zaslonu operater razbere sporoˇcila in nastavi doloˇcene parametre celice. Pod zaslonom so nameˇsˇcene tipke za laˇzje upravljanje robota. Pred vhodom v prostor SMD in na levih vratih za dostop do palete smo namestil blok s tipkami: vklop, izklop cikla, takojˇsna zaustavitev in izklop v sili.

S tem operater laˇzje zaˇzene celico ob, na primer, menjavi palete.

Slika 3.2: Komandni pult: Oznake na sliki: (1) takojˇsna zaustavitev robota, (2) start cikla, (3) stop cikla, (4) ponastavi robota, (5) izklop v sili, (6) HMI zaslon.

PLK nadzira in upravlja robota preko doloˇcenih signalov, ki jih FANUC po- imenuje uporabniˇska ploˇsˇca (ang. User operator Panel) s kratico UOP. Razde- ljeni so v vhode s kratico UI, s katerimi omogoˇcimo robota, poˇcistimo napako, zaˇzenemo program ... in izhode UO, namenjene branju stanja robota: program teˇce/stoji, v napaki ...

Ker ˇzelimo robota s temi signali nadzirati, je potrebno spremeniti polje “Ena- ble UI signals” v “TRUE” in v polju “Remote/Local setup” izbrati moˇznost

(48)

“Remote” v meniju “SYSTEM →Config”. Privzeto je v prvem polju vrednost

“FALSE”, drugo polje pa “Local”. V tem naˇcinu robot upoˇsteva le notranje varnostne signale, ki so: izklop v sili na TP in sprednji ploˇsˇci krmilnika ter tro- poloˇzajno varnostno stikalo (ang. Deadman) na TP. Pri tem se upoˇsteva tudi interne varnostne signale doloˇcene v DCS meniju, kar je predstavljeno v poglavju 3.7. Po zgornjih spremenjenih nastavitvah se robot zaˇzene ob prisotnosti naslednjih signalov:

• UI[1] *IMSTP

• UI[2] *HOLD

• UI[3] *SFSPD

• UI[8] Enable

Ko so vsi zgornji signali vklopljeni ter ni izhodaUO[6](Fault), ki se vklopi ob napaki, je robot pripravljen na zagon. Sedaj je potrebno za kratek ˇcas vklopiti UI[18](Prod start), da se robot zaˇzene ob negativnem padcu signala. Ob zagonu se zaˇzene program doloˇcen v spremenljivki $prodProg.start, ki se jo najde znotraj polja “OTHER” v meniju “SETUP →Prog Select”. ˇCe se robot ustavi med delovanjem in je vklopljen izhodUO[4](Prg paused), ga ponovno zaˇzenemo s kratkoroˇcnim vklopom UI[6](Start). Ponovni vklop UI[18](Prod start) v tem primeru privede robota v napako.

Ob zagonu se zaˇzene program “MAIN”, s katerim izbiramo reˇzime in kliˇcemo druge programe. Ob prvem zagonu programa, se izvede inicializacija. Njena naloga je ponastaviti nekatere notranje registre in izhode.

Po izvedbi inicializacije stopimo v neskonˇcno zanko, kjer izbiramo reˇzime delovanja glede na stanje digitalnih vhodov. Reˇzime uporabnik izbira na HMI v oknu “izbira reˇzima”. Po izbiri PLK postavi digitalne vhode v izbrani reˇzim po potrditvi s tipko zagona cikla na komandnem pultu. Reˇzimi so predstavljeni v naslednjih podpoglavjih.

(49)

3.2.1 Avtomatski naˇcin

Avtomatski naˇcin izberemo iz HMI okna “Izbira reˇzima”. Po izbiri se odpre novo okno “CELICA” (slika 3.3), ki je dostopno le v tem reˇzimu. V tem oknu imamo vpogled in nadzor nad delovanjem celice. Tipke na celici se obarvajo rdeˇce ob napaki postaje in zeleno ob normalnem delovanju. S tipkami prav tako dostopamo do postaj celice, kjer prikazujemo naslednje:

• “Pobiranje”: dolˇzina zalogovnikov ter nadzor na SMD;

• “Orodja”: vrednosti RI/RO in signali zalogovnika orodij;

• “Paleta”: ˇstevilko odloˇzenega kosa, vrsto, nivo in kos v vrsti, ˇcas do polne zapolnitve palete in zapolnitve nivoja;

• “Pregrade”: vrednost senzorja za prisotnost pregrad;

• “Robot”: vrednosti UOP, ˇcas od vklopa in skupni ˇcas delovanja robota.

Slika 3.3: Okno CELICA, vpogled in nadzor nad delovanje robotske celice v avtomatskem naˇcinu.

Na sliki so vidna rdeˇce obarvana varnostna vrata, ki prikazujejo odprta vrata.

V avtomatskem naˇcinu robot sam na podlagi stanja vhodov in notranjih stanj

(50)

samodejno izbira operacije. Da pa robota zaˇzenemo v avtomatskem naˇcinu, mora biti aktiven DI[5] in robot mora biti postavljen v zaˇcetni poloˇzaj.

3.2.2 Polavtomatski naˇcin

Po izbiri polavtomatskega reˇzima v HMI se prikaˇze okno na sliki 3.4. Iz tega okna s tipkami na zaslonu prikliˇcemo napisane operacije, ki imajo desno od tipke prikaz stanja. ˇCe je obarvana zeleno, je pogoj za klic pripadajoˇce operacije veljaven. Rdeˇce se obarva, ˇce nimamo izpolnjenih zaˇcetnih pogojev; primer: prazno prijemalo, nezadostna dolˇzina paketov na zalogovniku ...

Po pritisku na veljavno tipko se v skupni register GI[4](izbira programa) zapiˇse vrednost programa. Na HMI zaˇcne utripati luˇc za zagon cikla. Ob potrditvi s pritiskom na tipko vklopimo DI[6]. Robot v tem naˇcinu deluje z maksimalno hitrostjo 30 % in 400 mm/s, programi pa se izvedejo po tabeli 3.4. Desno od zaslona HMI imamo signale za laˇzji pregled stanja robota, na spodnji desni strani pa dostopamo do dodatnih oken.

Slika 3.4: Uporabniˇski vmesnik za izbiro programov v polavtomatskem naˇcinu.

(51)

Tabela 3.4: Programi v polavtomatskem reˇzimu

Ime Opis Stevilka programaˇ

P LEVA Pobiranje iz levega zalogovnika 1 P DESNA Pobiranje iz desnega zalogovnika 2

PLACE Odlaganje kosa v paleto 3

DELILNA P Vstavljanje delilne pregrade v paleto 4 SILKGEL Vstavljanje vreˇck za vpijanje vlage 5

TC VAK ON Odlaganje orodja vakuum 6

TC POB ON Odlaganje orodja za pobiranje paketov 7

TC POB DOL Vpenjanje orodja vakuum 8

TC VAK DOL Vpenjanje orodja pobiranje paketov 9

SAFEMOVE Varen odmik 10

3.2.3 Varen odmik v przvzeti poloˇzaj

Robot se lahko zaradi napake ustavi v neˇzelenem poloˇzaju, iz katerega ne ˇzelimo izvajati nadaljnjih premikov zaradi moˇznosti trka. Za laˇzjo in hitrejˇso vrnitev v privzeti poloˇzaj smo ustvarili program “safeMove”. Za izvedbo varnega odmika moramo poznati trenutni poloˇzaj robota. Pridobimo ga z ukazom LPOS, ki se nanaˇsa na trenutni poloˇzaj toˇcke srediˇsˇca orodja (TCP) glede na izbrani koordinatni sistem. Zato pred klicem LPOSspremenimo koordinatni sistem v ˇstevilko 0 (WORLD) in TCP na prazno orodje tudi, ˇce je orodje vpeto.

ˇCeprav nam v ozadju teˇce “backLogic” program, ki spremlja trenutni poloˇzaj robota iz internih notranjih spremenljivk, se na te vrednosti ne moremo zanaˇsati, ker do te toˇcke nismo premaknili robota zaradi varnostnih razlogov oziroma nismo uporabili funkcije za premik, ki posodobijo te vrednosti (premik preko TP ne posodi vrednosti), funkcija LPOS pa zgoraj opisanih teˇzav nima.

Program sledi do odloˇcilnih stavkov (IF), v katerih na podlagi koordinat X, Y, Z TCP pridobimo okvirni prostor orodja, iz katerega vemo, kako izvesti varen odmik. Meje polja smo doloˇcili roˇcno s premikom robota v skrajne toˇcke ˇzelenega polja. Kot primer je v nadaljevanju prikazana koda za odmik robota iz predela palete.

1 U F R A M E _ N U M =0

(52)

2 PR [ 5 2 : P o s i t i o n ]= L P O S

3 IF (( PR [52 ,1: P o s i t i o n ] <=413 AND PR [52 ,1: P o s i t i o n ] >=( -454) ) ) AND (( PR [52 ,2: P o s i t i o n ] <=( -426) AND PR [52 ,2: P o s i t i o n ] >=( -1593) ) ) AND (( PR [52 ,3: P o s i t i o n ] <=200 AND PR [52 ,3:

P o s i t i o n ] >=( -600) ) ) T H E N

4 PR [52 ,3: P o s i t i o n ] = ( 4 3 0 )

5 L PR [ 5 2 : P o s i t i o n ] 100 mm / sec F I N E

6 L PR [1: H O M E ] 500 mm / sec F I N E

7 E N D I F

Po varnem odmiku se robot premakne v privzeti poloˇzaj (HOME). Po dosegu tega poloˇzaja se vklopi UO[4] s tem sporoˇcimo PLK da smo dosegli poloˇzaj (HOME). Referenˇcne poloˇzaje doloˇcimo v meniju “REF POSN”, dostopnem v

“MENU →SETUP →REF POSN”. V njem smo doloˇcili prvi referenˇcni poloˇzaj, poimenovali smo ga “HOME” in ga nauˇcili ter izbrali moˇznost za veljaven

“HOME” poloˇzaj.

3.3 Avtomatsko polnjenje palete

Ko imamo izbran avtomatski reˇzim in je v trenutnem nivoju prostor za stolpec, se izvede avtomatsko polnjenje palete, pri katerem robot pobira iz zalogovnika, ki ima najveˇc paketov in odlaga stolpce v izbrano paleto. Ob koncu nivoja pa izvede rutino, predstavljeno v poglavju 3.3.1.

Za doloˇcene toˇcke pobiranja iz zalogovnikov SMD smo namestili na konce obeh zalogovnikov laserske merilnike razdalje. Z njim doloˇcimo pribliˇzevalno toˇcko, do katere vemo, da se s prijemalom lahko premikamo z zadostno hitrostjo.

Od te toˇcke dalje gib upoˇcasnimo in se pomikamo do paketa oziroma do vklopitve induktivnega senzorja na prijemalu robota.

Da poiˇsˇcemo ustrezni laserski merilnik, moramo najprej doloˇciti njegovo merilno obmoˇcje in loˇcljivost. Merilno obmoˇcje doloˇcimo iz delovne povrˇsine zalogovnika paketov, ki je 900 mm. Od te dolˇzine odˇstejemo 150 mm, saj pakete bliˇzje od 114 mm ne moremo pobirati. Ker z njim ne doloˇcamo toˇcne toˇcke pobiranja, smo minimalno natanˇcnost doloˇcili na ±5 mm.

(53)

3.3 Avtomatsko polnjenje palete 37

Za zgornje doloˇcene parametre smo naˇsli senzor “SICK OD1000-6001R15”

z dosegom 1000 mm in ponovljivo natanˇcnostjo 1 mm. Natanˇcnost senzorja se spreminja z oddaljenostjo od objekta in jo bomo privzeli kot najslabˇso, ki je

±1,5 mm. Laserski merilnik smo postavili 100 mm stran od konca zalogovnika.

S tem ne moremo odbirati paketov, ki so 150 mm pred koncem zalogovnika, saj bi priˇslo do trka s senzorjem. ˇCe se kosi pomaknejo do te dolˇzine, SMD ustavi zalogovnik.

Za pobiranja iz zalogovnika se program odloˇca z odloˇcilnim stavkom v programu “MAIN”. Najprej preverimo, ˇce imamo prazno prijemalo in preverimo stanje SMD z vhodom DI[2]. ˇCe je aktiven digitalni vhod, je SMD pripravljena za pobiranje in program sledi do odloˇcilnega stavka, s katerim izberemo stran pobiranja. Odloˇcimo se za stran, ki ima najveˇc paketov na zalogovniku.

Po izbiri zalogovnika z veˇcimi paketi se izvede pripadajoˇce programe z imenom

“P DESNA” za desni in “P LEVA” za levi zalogovnik. Programa “P DESNA”

in “P LEVA” sta si podobna, spremenjene so le toˇcke za pobiranje in odmik.

Osredotoˇcili se bomo na program “P DESNA”.

Na zaˇcetku programa in pomiku do SMD vklopimo DO[2], s katerim sporoˇcimo, da bomo odbirali desni zalogovnik. Izraˇcunamo toˇcko pobiranja po enaˇcbi (3.1), kjer je D_zs zamik senzorja od koordinatnega sistema SMD in D_dk razdalja iz senzorja, rezultat se zapiˇse v koordinati Y toˇck pobiranja Y pob. Vse toˇcke, razen odmik iz zalogovnika, uporabljajo to toˇcko. Pribliˇzevalnim toˇckam pa dodajamo zamik (ang. offset).

Y pob=D_zs−D_dk (3.1)

Robot se premakne za in nad toˇcko pobiranja. V tem poloˇzaju poˇcakamo na potrditev, da je zalogovnik pripravljen na pobiranje z DI[4] signalom. SMD ima po vklopu DO[2] ˇcasovno okno 2 s, v katerem lahko nov paket potisne na zalogovnik. Po potrditvi DI[4] ponovno izraˇcunamo novo toˇcko pobiranja po isti enaˇcbi ter premaknemo robota, saj se lahko doda nov kos. Robot se nato premakne za kos , od tukaj naprej se pomikamo do nove toˇcke, ki je zamaknjenja

−10 mm od izraˇcunane toˇcke pobiranja, rumena pika na sliki 3.5. Ta premik

(54)

izvajamo s hitrostrjo 85 mm/s. Ob dosegu te toˇce naprej upoˇcasnimo gib na 5 mm/s, ter se pomikamo do toˇcke z zamikom 10 mm glede na na izraˇcunano toˇcko pobiranja, rdeˇca pika na sliki 3.5. Pri tem s funkcijo SKIP nadziramo RI[3], ter ob vklopu vhoda RI[3] oziroma do vklopa induktivnega senzorja, prenehamo gib. ˇCe se od konca giba signal induktivnega senzorja ne vklopi, se robot zaustavi ter javi napako.

Slika 3.5: Pobiranje iz levega zalogovnika; zelena pika – toˇcka pobiranja paketa, prijemalo se pomika od rumene pike s hitrostjo 85 mm/s, od te toˇcke dalje pa s 5 mm/s premika do rdeˇc pike, pri tem pa opazuje signal induktivnega senzorja (modre barve, desno od slike).

Ob vklopu induktivnega senzorja robot nato vklopiRO[3]inRO[5]za zunanje vilice in notranje adaptivno prijemalo. Pred odmikom prijemala program poˇcaka na prisotnost vhoda RI[1], na katerega je povezan konˇcni senzor vilic, in izvede se odmik, po konˇcanem odmiku pa izklopiDO[2]ter sporoˇci SMD, da je pobiranje iz desnega zalogovnika konˇcano.

Za laˇzji pregled nad postajo pobiranja smo ustvarili HMI okno Pobiranje, vidno na sliki 3.6, do katerega dostopamo iz glavnega menija. V meniju prikazujemo dolˇzine zalogovnikov z obmoˇcji pobiranja in doloˇcene signale prijemala in SMD, katerega lahko tudi zaˇzenemo in ustavimo. Ob napaki se prikaˇze spo- daj levo tipka z imenom “napake” (obarvana rdeˇce), drugaˇce je skrita. Spodnja okna imajo tipko, s katero dostopamo do grafa za ˇcasovni prikaz dolˇzin obeh

(55)

3.3 Avtomatsko polnjenje palete 39

zalogovnikov.

Slika 3.6: Okno Pobiranje.

Po uspeˇsnem pobranem stolpcu izvedemo odlaganje in preverimo, ˇce imamo pridrˇzan paket. ˇCe je kos prisoten, nadaljujemo, drugaˇce se vrnemo na zaˇcetek.

Za vrsto palet se odloˇcimo v inicializaciji glede na vrednost digitalnih vhodov.

Pri postopku odlaganja stolpca v paleto program izvede dva programa “GE- TPARTLOC” in “PLACE”. Najprej z izvedbo “GETPARTLOC” dobimo zamik poloˇzaja novega stolpca. Novi poloˇzaj stolpca pridobimo z izraˇcunom nivoja stolpca (P_nivo) enaˇcba (3.2), vrste (P_vrsta) enaˇcba (3.3) in ˇstevilke stolpca v vrsti (P_zap) enaˇcba (3.4), glede na ˇstevilko trenutnega stolpca (st stolpca), ki se nahaja v registru robota. ˇCe pa ˇzelimo ˇstevilko stolpca spremeniti, lahko to naredimo, ko robot ni v avtomatskem reˇzimu. Po izraˇcunani lokaciji stolpca izraˇcunamo tudi obrat prijemala glede na ˇstevilko stolpca v vrsti, s tem pa prepreˇcimo trk robota s stranico.

P_nivo =st stolpca/56 (3.2) P_vrsta = (st stolpca−(P_nivo·56))/7 (3.3) P_zap=st stolpca−(P_vrsta·7)−(P_nivo·56) (3.4)

(56)

Vse izraˇcunane vrednosti mnoˇzimo z znanimi zamiki in te nove vrednosti shra- nimo v programsko toˇcko, kateri dodamo vrednosti X, Y, Z prvega kosa v paleti, ki smo ga roˇcno doloˇcili. Po izraˇcunanem zamiku trenutnega kosa stopimo v program “PLACE”, ki je sestavljen iz toˇck za pribliˇzevanje do mesta odlaganja novega stolpca. Pribliˇzevalne toˇcke se spreminjajo glede na trenutni poloˇzaj novega stolpca.

Pri veliki EU paleti se uporablja enaˇcbe (3.5), (3.6),(3.7).

P_nivo =st stolpca/96 (3.5) Pvrsta = (st stolpca−(Pnivo·96))/8 (3.6) Pzap =st stolpca−(Pvrsta·8)−(Pnivo·96) (3.7)

3.3.1 Konec nivoja paketov

Za izvedbo operacije ob koncu nivoja se odloˇcamo na zaˇcetku zanke “avtomatsko delovanje”, kjer preverimo, ali se je nivo zadnjega stolpca spremenil glede na nov neodloˇzen stolpec. ˇCe se je nivo spremenil, izvedemo operacije v naslednjem vrstnem redu:

1. s kamero preverimo, ˇce imamo vse stolpce v paleti;

2. menjava orodja na vakuumsko prijemalo;

3. pobiranje in odlaganje silica gel vreˇcke;

4. pobiranje in dodajanje delilne pregrade;

5. menjava orodja za pobiranje paketov.

Ob vsakem zadnjem odloˇzenemu stolpcu se s kamero, nameˇsˇceno nad paleto, zajame slika, s katero preverimo prisotnost vseh stolpcev v nivoju. Za zajem in analizo slike uporabljamo kamero “ SICK InspectorP632 Flex”, ki zajame sliko ob vklopu izhoda DO[3]. Ob zaznani napaki PLK prekine in ustavi robota ter javi napako. Robot v svojem programu tega ne preverja, temveˇc nadaljuje do