Sự phát triển của lập trình robot

Khi các nhà chế tạo nói về tự động hóa, sự thiếu hụt lao động có kỹ năng thường đi vào cuộc trò chuyện. Vấn đề là, tự động hóa hiệu quả và hiệu quả nhất thường chỉ loại bỏ các tác vụ lặp đi lặp lại.

Cân nhắc việc hàn robot. Thời gian thiết lập dài có ý nghĩa đối với thời gian chạy dài hoặc khi đã biết trước một chuỗi sản phẩm. Ngày nay, các kỹ thuật viên có thể lập trình cho rô-bốt thực hiện các quy trình cực kỳ phức tạp, nhưng một lần nữa, các kỹ thuật viên cần thời gian để thực hiện thiết lập. Hơn nữa, các bộ phận được trình bày cho robot cần phải rất nhất quán. Các quy trình ngược dòng của bạn càng chính xác và có thể lặp lại thì việc hàn robot thường dễ dàng hơn.

Vì những hạn chế này, thợ hàn thường thấy mình hàn hết bộ phận này đến bộ phận khác tương tự (nhưng không giống hệt nhau). Ví dụ, trong chế tạo kết cấu, một thợ hàn có thể hàn một dầm kết cấu khác. Các bộ phận tương tự nhau nhưng không giống hệt nhau, vì vậy trong lịch sử ứng dụng khó có thể tự động hóa hoàn toàn.

Điều đó nói lên rằng, lập trình robot đã phát triển đáng kể trong những năm gần đây. Trong những trường hợp nhất định, ngay cả lập trình robot cũng trở nên hoàn toàn tự động. Trong nhiều trường hợp, sau khi tệp 3D CAD được phát hành, công việc hàn robot không cần bất kỳ sự can thiệp nào của con người.

Công nghệ này không phù hợp với mọi ứng dụng robot, nhưng nó có khả năng thay đổi cách vận hành của một số cửa hàng nhất định, bao gồm cả các nhà chế tạo kết cấu. Khi nói đến lập trình robot, chúng ta đã đi một chặng đường dài so với cách dạy truyền thống.

Các cấp độ lập trình robot

Giả sử ai đó mở một cửa hàng hàn ra khỏi ga ra của anh ta. Trong vài năm đầu tiên, doanh nhân này dành cả ngày để hàn hết bộ phận độc đáo này đến bộ phận khác. Nhưng sau đó khách hàng yêu cầu các công việc liên quan đến hàng chục, đôi khi hàng trăm mảnh. Vì vậy, anh ta thuê một tòa nhà nhỏ và thuê thêm bốn thợ hàn, hầu hết trong số họ đảm nhận công việc có khối lượng lớn hơn. Người sáng lập vẫn làm mũ bảo hiểm hàn cho những công việc khó nhất, thường là khối lượng thấp hoặc một lần.

Quán mọc thêm một số. Và hơn thế nữa. Người sáng lập đánh giá cao những cú đấm và tia la-de cùng với phanh bấm — tất cả những máy móc hiện đại, chính xác, vốn là một thợ hàn. Các bộ phận nhất quán tạo ra mối hàn nhất quán.

Sau đó, một khách hàng lâu năm gọi điện với đề xuất: Doanh số của khách hàng tiếp tục tăng đối với một số dòng sản phẩm chính, vậy anh ta có thể tăng cường sản xuất không? Người sáng lập cửa hàng hàn bây giờ có một sự lựa chọn: Anh ta có thể thuê thêm thợ hàn hoặc chọn tự động hóa. Vì lý do cạnh tranh và không tìm được thợ hàn, anh ấy chọn tự động hóa và lắp đặt một tế bào robot bằng lập trình mặt dây chuyền dạy học.

Tuy nhiên, anh ấy biết rằng những người thợ hàn tạo ra những lập trình viên robot giỏi nhất, vì vậy anh ấy đã thuê thêm một vài người nữa để xử lý khối lượng công việc lập trình. Với nhiều dòng sản phẩm khác nhau chảy qua tế bào, những người thợ hàn-rô-bốt-lập trình luôn rất bận rộn. Họ xây dựng các thiết bị cố định và điều chỉnh đường đi của robot để phù hợp với những thay đổi về thiết kế và sự không nhất quán của các bộ phận.

Trong quá trình lập trình tự động, phần mềm xác định những gì đang được hàn, điểm bắt đầu và kết thúc, và kích thước của hạt hàn.

Đối với một số bộ phận, công ty áp dụng lập trình hướng dẫn thủ công, hoặc động học, trong đó người vận hành di chuyển bộ hiệu ứng cuối robot bằng tay. Điều này giúp đơn giản hóa việc lập trình hơn nữa, nhưng cũng giống như lập trình mặt dây chuyền dạy, khi một robot được “dạy”, nó không sản xuất các bộ phận.

Đi ngoại tuyến

Lúc đầu, các robot hàn xử lý các kích thước lô lớn và chỉ vài chục bộ phận. Chắc chắn, việc phát triển các chương trình trên mặt dây dạy không ràng buộc robot, nhưng thiết lập ban đầu đó có thể được khấu hao trong thời gian dài. Và ngay cả khi kích thước đơn đặt hàng ban đầu không cao lắm, việc hàn bằng rô-bốt vẫn có ý nghĩa nếu bộ phận được đặt hàng nhiều lần.

Nhưng sau đó khách hàng mới đến và sự đa dạng của các sản phẩm ngày càng tăng. Cuối cùng, tất cả những gì dạy lập trình mặt dây chuyền đang ăn cắp quá nhiều dung lượng — vì vậy cửa hàng đầu tư vào mô phỏng ngoại tuyến. Giờ đây, một số lập trình viên phát triển và mô phỏng các chương trình ngoại tuyến, trong một văn phòng nhỏ bên cạnh các ô rô-bốt. Khi một chương trình mới đến ô rô-bốt, người vận hành chỉ cần thực hiện kiểm tra nhanh và chỉ thỉnh thoảng điều chỉnh chương trình một chút để tính đến sự khác biệt giữa mô hình ảo và phần thực. Không lâu sau, robot đã sẵn sàng để sản xuất.

Lập trình tham số

Một vài năm tăng trưởng nữa trôi qua và một khách hàng khác tiếp cận nhà chế tạo. Điều này liên quan đến một họ sản phẩm tủ duy nhất. Kích thước khác nhau, nhưng có một kiểu mẫu cho chúng. Các đường hàn đi trong cùng một khu vực, hình học của mối nối giống hệt nhau, nhưng chiều dài mối hàn khác nhau — với mọi tủ mới. Một tủ có thể yêu cầu 6-in. hàn, một cái khác 12 inch, cái tiếp theo 18 inch, 12,125 in. tiếp theo. Trên thực tế, dưới một chiều dài tối đa, kích thước tủ có thể thay đổi vô hạn .

Thiết kế một vật cố định linh hoạt có thể thích ứng với mọi kích thước tủ mới sẽ đủ dễ dàng, nhưng còn việc lập trình thì sao? Ngay cả với lập trình ngoại tuyến, người chế tạo cũng phải đối mặt với một bài toán hóc búa. Các lập trình viên sẽ mất hàng tuần để phát triển một thư viện lập trình để tính đến mọi biến thể của tủ. Để xử lý các công việc dù chỉ một ca, họ sẽ cần dành ít nhất một giờ tẻ nhạt, điều chỉnh từng độ dài mối hàn theo lịch trình. Và người vận hành sẽ cần đảm bảo mỗi chương trình khớp với cụm tủ phía trước robot. Đó là một sai lầm chỉ chực chờ xảy ra.

Cuối cùng, chủ cửa hàng nhận ra rằng tình huống này hoàn toàn phù hợp cho lập trình tham số . Như tên cho thấy, các kỹ thuật viên xây dựng chương trình xung quanh các thông số biến cụ thể, trong trường hợp này là một đường hàn có độ dài khác nhau. Bộ lập trình chỉ định chiều dài mối hàn tối thiểu và tối đa, cũng như các kích thước tối thiểu và tối đa khác nếu cần. Sau đó, robot sẽ lấy chương trình đó và sử dụng hệ thống thị giác dựa trên tia laser, phát hiện vị trí của từng đường hàn của mọi bộ phận mới. Chương trình sẽ điều chỉnh ngay lập tức để phù hợp, sau đó robot bắt đầu hàn mà không cần nhiều kỹ thuật viên thực hiện các thay đổi nhỏ, tẻ nhạt đối với chương trình và không cần người vận hành chọn chương trình phù hợp.

Phải thừa nhận rằng nhà chế tạo đầu tư lâu dài cho chiếc tủ này, coi chiếc tủ là một phần của hợp đồng dài hạn. Các ô rô bốt còn lại tiếp tục được lập trình và mô phỏng ngoại tuyến, đơn giản vì sự biến đổi bộ phận quá lớn. Các bộ phận cũng có thể thay đổi nhiều theo lập trình tham số, nhưng sự biến đổi đó cần phải dựa trên các thông số cụ thể: chiều dài, chiều cao, chiều rộng, chiều sâu hoặc một kích thước khác. Thiết kế không thể thay đổi hoàn toàn từ phần này sang phần tiếp theo.

Tại thời điểm này, hầu hết các thợ hàn thủ công của nhà chế tạo đều làm việc trên các công việc phức tạp, khối lượng thấp, không chạy nhanh. Dù sao thì thợ hàn cũng thích điều này. Bất cứ khi nào họ đội mũ bảo hiểm hàn, họ thường có thể mong đợi một cái gì đó hoàn toàn mới trên bàn làm việc trước mặt họ. Nhiều thợ hàn giỏi nhất của công ty phát triển mạnh nhờ sự đa dạng đó. Đó là lý do tại sao họ đến làm việc vào buổi sáng.

Lập trình hoàn toàn tự động

Nhiều năm trôi qua, việc kinh doanh chế tạo phát triển mạnh và người sáng lập hiện đang tìm cách đa dạng hóa. Cuối cùng, nó mua một doanh nghiệp chế tạo kết cấu quy mô trung bình trên khắp thị trấn. Điều này mở rộng cơ sở khách hàng và mang lại cho công ty sự hiện diện nhiều hơn trên thị trường xây dựng, nhưng đây cũng là một lĩnh vực kinh doanh hoàn toàn khác. Và khi công việc kinh doanh phát triển, nó gặp phải một bức tường: Với thị trường xây dựng địa phương có nhiều cơ hội, nhà chế tạo thiếu những thợ hàn kết cấu thép có trình độ mà họ cần để đảm nhận công việc.

Tuy nhiên, các thợ hàn thép kết cấu hiện đang được biên chế là cực kỳ có trình độ và một số ít trong số họ bày tỏ quan tâm đến việc quản lý một loại tự động hóa kết cấu thép mới, một loại liên quan đến một loại lập trình robot hoàn toàn tự động.

Phần mềm tự động mô phỏng từng công việc hàn kết cấu để đảm bảo đường hàn là âm thanh và không có va chạm.

Với lập trình robot tự động, một tệp được xuất trực tiếp từ 3D CAD; trong trường hợp này, SDS / 2, nhưng các nền tảng khác như Tekla cũng sẽ hoạt động. (Lưu ý rằng cũng có thể tạo chương trình robot tự động từ quá trình quét 3D, điều này cực kỳ có lợi cho một số ứng dụng, nhưng đối với ứng dụng chế tạo cấu trúc này, công nghệ có giới hạn khi nói đến độ phức tạp của một phần và chất lượng bề mặt của các bộ phận được quét .)

Sử dụng các plug-in được thiết kế đặc biệt cho các hình dạng hàn như dầm, phần cấu trúc rỗng và góc, phần mềm mô phỏng ngoại tuyến tự động mô phỏng mối hàn để kiểm tra va chạm và quy trình làm việc — một lần nữa, không có sự can thiệp của con người — từ đó gửi dữ liệu để xử lý sau thành một chương trình robot (mặc dù các chương trình robot đã hoàn thiện có thể được chỉnh sửa thủ công nếu có nhu cầu).

Trên sàn, robot sử dụng tầm nhìn để phát hiện các chùm tia và các góc chiếu vào đó và tìm vị trí chính xác. Điều này giải thích cho sự thay đổi vị trí, chủ yếu là do hệ thống tự động là một thiết lập không cố định, nhưng cũng do sự thay đổi kích thước dự kiến ​​giữa các lô vật liệu. Hệ thống tự động không thể sử dụng vật cố định hàn vì có nhiều chùm tia và góc truyền qua hệ thống.

Nó cũng sử dụng theo dõi đường may theo thời gian thực để đảm bảo nó thích ứng khi cần thiết vì một lần nữa, các hình dạng cấu trúc trên sàn không khớp chính xác với mô hình 3D ảo mà chương trình robot dựa trên. Các công nghệ theo dõi đường may khác nhau, nhưng hệ thống của nhà chế tạo sử dụng phản hồi từ dòng điện. Ví dụ: nếu robot đan trong hình học khớp, đầu điện cực càng gần mép của rãnh (khoảng cách chờ), thì dòng điện sẽ càng cao. Nếu sự thay đổi hiện tại vượt ra ngoài một phạm vi nhất định, robot biết vị trí khớp đã di chuyển và có thể thực hiện các điều chỉnh thích hợp.

Không giống như lập trình tham số, trong đó một chương trình robot xác định cho phép hệ thống tự động điều chỉnh theo một phạm vi thông số cụ thể (ví dụ: chiều cao hoặc chiều rộng khác nhau của cùng một sản phẩm), lập trình rô bốt tự động thực sự mô phỏng và phát triển một chương trình hàn hoàn toàn mới cho mọi sản phẩm mới. Công việc. Nhưng nó yêu cầu phần mềm chuyên dụng và tích hợp hệ thống được thiết kế xung quanh một loạt các bộ phận, chẳng hạn như dầm và góc của dây hàn kết cấu thép hoặc một loạt các bộ phận được sử dụng để xử lý và chế tạo vật liệu tấm lớn.

Làm thế nào công nghệ bổ sung tài năng

Nói cách khác, lập trình tự động yêu cầu một môi trường xác định và nhà chế tạo giả định của chúng tôi áp dụng công nghệ trong một môi trường như vậy — Nghĩa là chế tạo chùm kết cấu.

Đối với những công việc khối lượng thấp, phức tạp, chỉ làm một lần, những người thợ hàn giỏi nhất của nhà chế tạo vẫn tiếp tục công việc của họ, không khác những gì người sáng lập công ty đã làm nhiều năm trước. Theo nghĩa này, công nghệ tự động hóa cho phép cửa hàng fab tận dụng tốt nhất tài năng hàn của mình. Họ tiếp tục làm việc trong khu vực nguyên mẫu và chỉ giải quyết công việc khối lượng lớn khi có nhu cầu, chẳng hạn như giải phóng nút thắt cổ chai hoặc đáp ứng thời hạn chặt chẽ.

Sự tự động hóa như vậy cho phép các nhân viên có tay nghề cao không tập trung vào các công việc lặp đi lặp lại mà vào các công việc mà họ mang lại nhiều giá trị nhất: trong gian hàng hàn, hàn hết tác phẩm độc đáo hoặc khó khăn này đến công việc khác.