Nghiên cứu ứng dụng phương pháp lập trình phi trực tuyến trên Robot hàn hồ quang
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.87 MB, 96 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
Đinh Văn Bân
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH PHI
TRỰC TUYẾN TRÊN ROBOT HÀN HỒ QUANG
Chun ngành: Cơng nghệ hàn
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ HÀN
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. TS. Bùi Văn Hạnh
Hà Nội – Năm 2010
1
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan bản luận văn này không sao chép bất cứ tài liệu nào hiện
hiện đang sử dụng (ngoại trừ tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm theo bản demo,
tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm viết bằng tiếng Anh làm tài liệu tham khảo và
những kiến thức cơ bản trong các tài liệu học tập và nghiên cứu được phép sử
dụng).
Nội dung nghiên cứu bao gồm: Thiết kế hệ thống robot-đồ gá và vật mẫu
theo mơ hình thực; lập trình cho single robot; lưu giữ chương trình dưới định dạng
zip; chạy mơ phỏng chương trình bằng phần mềm SimulationViewer; truyền file
chương trình từ máy tính sang robot hàn; gọi chương trình và kiểm tra bằng hàn trên
mẫu, là kết quả của quá trình mà tác giả đã nghiên cứu, thử nghiệm bằng phần mềm
“AX-OT” và “AX-PM” trên robot hàn hồ quang AX-V6 được thực nghiệm tại
trường Đại học SPKT Hưng Yên.
Những kết quả thử nghiệm được lưu giữ, giới thiệu trong bản thuyết minh và
ghi lại bằng hình ảnh hồn tồn trung thực.
Tơi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về những lời cam đoan của mình.
Hà Nội, tháng 10 năm 2010
Tác giả
Đinh Văn Bân
2
MỤC LỤC
Trang phụ bìa………………………………………………………………………..1
Lời cam đoan……………………………………………………………………… .2
Danh mục các chữ viết tắt, các ký hiệu……………………………………………..5
Danh mục các hình vẽ, đồ thị………………………………………………………..6
PHẦN MỞ ĐẦU .........................................................................................................7
Chương 1 ...................................................................................................................10
TỔNG QUAN VỀ ROBOT HÀN HỒ QUANG AX-V ....... Error! Bookmark not
defined.
1.1 Cấu hình chính của hệ thống robot hàn hồ quang (AX-V6)...................................... 10
1.2 Thiết bị ngoại vi......................................................................................................... 13
1.3 Thông số chế độ hàn thiết lập trong robot hàn .......................................................... 14
Chương 2 ...................................................................................................................18
CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TRÊN ROBOT HÀN HỒ QUANG ...........18
2.1 Phương pháp điều kiển thích nghi (tự nhận dạng quỹ đạo). ..................................... 18
2.2 Phương pháp điều khiển lập trình.............................................................................. 20
2.2.1 Phương pháp lập trình trực tuyến (online teaching) ................................21
2.2.2 Phương pháp lập trình phi trực tuyến (off-line teaching) ........................25
Chương 3 ...................................................................................................................27
ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH PHI TRỰC TUYẾN TRÊN PHẦN
MỀM AX-OT ............................................................................................................27
3.1 Giới thiệu về phần mềm ............................................................................................ 27
3.2 Thiết kế mơ hình (tạo phơi) sử dụng phần mềm “Dish” ........................................... 29
3.2.1 Khởi động phần mềm ...............................................................................29
3.2.2 Thiết kế mơ hình phôi hàn theo yêu cầu kỹ thuật ....................................31
3.2.3 Lưu file vừa tạo vào thư mục (C:\AX-OT\bin) .......................................42
3.2.4 Chạy phần mềm MakeRapid để dịch file sang định dạng chuẩn .............43
3.3 Lập trình phi trực tuyến trên phần mềm robot hàn hồ quang (AX-OT) .................... 44
3.3.1 Lập trình cho robot sử dụng bản Demo ...................................................44
3.3.1.1 Khởi động phần mềm AX- OT .........................................................44
3
3.2.1.2 Lập chương trình cho robot theo biên dạng đường hàn ....................47
3.3.1.3 Kiểm tra, lưu giữ chương trình vừa lập ............................................54
3.3.1.4 Lưu lại chương trình dưới định dang “zip” .......................................59
3.3.1.5 Chạy mơ phỏng bằng phần mềm “SimulationViewer”.....................59
3.3.2 Lập trình cho Single robot. ......................................................................61
3.3.2.1 Thiết lập Cell mới .............................................................................61
3.3.2.2 Thiết lập mơ hình sử dụng phần mềm đồ họa “proengineer” ...........64
3.3.2.3 Lập trình ứng dụng theo mơ hình thực tế..........................................66
Chương 4 ...................................................................................................................70
TẢI CHƯƠNG TRÌNH TỪ MÁY TÍNH VỀ ROBOT-KIỂM TRA ĐÁNH ...........70
GIÁ BẰNG HÀN THỰC NGHIỆM TRÊN MẦU ...................................................70
4.1 Kết nối máy tính với robot ........................................................................................ 70
4.1.1 Khởi động AX-PM ...................................................................................70
4.1.2 Cài đặt môi trường dịch vụ ......................................................................71
4.2 Truyền File từ phần mềm mô phỏng sang robot ....................................................... 75
4.2.1 Nguyên tắc chung của truyền file ............................................................75
4.2.2 Kết nối với robot ......................................................................................76
4.2.3 Danh sách các file trong bộ điều hàn robot ..............................................77
4.3 Chạy thử nghiệm trên robot hàn hồ quang AX-V6 ................................................... 84
Chương 5…………………………………………………………………………. .91
5.1 Kết quả nhận được từ nghiên cứu, thử nghiệm và bàn luận…………………91
5.2 Đánh giá kết quả ........................................................ Error! Bookmark not defined.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................94
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................96
4
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt sử dụng trong luận văn
Ký hiệu
Nội dung
Ih
Cường độ dòng điện hàn (A)
Uh
Điện áp hàn (V)
Vh
Tốc độ/ vận tốc hàn (mm/p)
αđ
Hệ số đắp g/A.h
Fđ
Diện tích tiết diện ngang mối hàn (mm2)
γ
Khối lương riêng kim loại đắp (g/cm3)
Hz
Tần số dao động
PC
Personal Computer (máy tính cá nhân)
RC
Robot Comtrol (điều khiển robot)
TCP
Giao thức máy tính
IP
Địa chỉ mạng máy tính
5
Danh mục các hình vẽ:
Hình 3.1 Phơi đơn dạng tấm có vát cạnh
35
Hình 3.2 Liên kết giáp mối chữ V
38
Hình 3.3 Liên kết góc chữ T (phơi tấm)
40
Hình 3.4 Phơi đơn dạng ống
41
Hình 3.5 Liên kết giáp mối (phơi ống)
41
Hình 3.6 Liên kết góc chữ T (phơi ống)
42
Hình 3.7 Liên kết góc nghiêng 600 (phơi ống)
42
Hình 3.8 Mơ phỏng quỹ đạo hàn (chương trình lập trên bản DEMO)
58
Hình 3.9 Mơ hình liên kết hàn có biên dạng thay đổi
64
Hình 3.10 Mơ hình đồ gá (mẫu bàn hàn trường ĐH SPKT Hưng n)
64
Hình 3.11 Mơ phỏng quỹ đạo hàn (chương trình lập trên single Robot)
69
6
PHẦN MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài
Cùng với nhịp độ phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế thế giới cũng như ở
nước ta hiện nay, việc ứng dụng các phần mềm vào đào tạo cũng như trong sản xuất
là rất cần thiết, ngồi ra nó cịn có vai trị rất lớn trong sự phát triển cơng
nghệ…Chính vì vậy việc nghiên cứu ứng dụng các phần mềm có ý nghĩa rất thực
tiễn, kết quả nghiên cứu sẽ giúp cho quá trình đào tạo có hiệu quả hơn, làm cơ sở
cho việc thúc đẩy q trình cơ khí hố tự động, tăng năng suất, nâng cao chất lượng
sản phẩm. Trong đó lập trình qua các phần mềm mơ phỏng trước khi đưa vào sản
xuất đóng vai trị quan trọng nhất. Một trong những nhiệm vụ chính của người điều
khiển Robot hàn là phải biết lập trình trên máy, cao hơn nữa là phải biết lập trình
trên máy tính rồi truyền dữ liệu sang robot hàn thực hiện. Trường Đại học SPKT
Hưng Yên đã được trang bị robot hàn hồ quang AX-V6 và phần mềm lập trình mơ
phỏng, tuy nhiên việc ứng dụng phần mềm vào dạy học còn nhiều hạn chế, với
phương pháp dạy lập trình trực tiếp trên robot hàn cần mất nhiều thời gian, kém
hiệu quả và có thể xẩy ra sự cố. Việc nghiên cứu dạy kỹ năng lập trình trên phần
mềm mơ phỏng kết hợp với học lập trình trực tiếp trên robot hàn cho sinh viên của
trường có hiệu quả hơn, vì vậy tơi đã nhận nghiên cứu luận văn thạc sỹ: “Nghiên
cứu ứng dụng phương pháp lập trình phi trực tuyến trên robot hàn hồ quang”
Lịch sử nghiên cứu
Từ năm 1981-1989 trong nước đã có mt s ti nghiờn cu (Đề tài
58.01.03; đề tài 52B.03.01). Kết quả nghiên cứu của các đề tài này không những
đáp ứng được yêu cầu tiếp cận mà còn có những ứng dụng ban đầu trong kỹ thuật
bảo hộ lao động và phục vụ công tác đào tạo cán bộ kỹ thuật ở nước ta. Sau năm
1990 thì ngành công nghiệp của ta bắt đầu đổi mới, một số cơ sở liên doanh đà nhập
ngoại nhiều robot phục vụ cho nhiều công việc như: tháo lắp dụng cụ cho các trung
tâm gia công, lắp ráp các linh kiện điện tử, tháo sản phẩm, c bit trong hn v
trong phun phủ bề mặt v...v.
Ứng dụng robot công nghiệp trong sản xuất :
7
Trong ngành cơ khí, robot được sử dụng nhiều trong công nghệ đúc, công
nghệ hàn, cắt kim loại, sơn, phun phủ kim loại, tháo lắp vận chuyển phôi, lắp ráp
sản phẩm đặc biệt trong lĩnh vực hàn: robot hàn hồ quang trong dây truyền hàn vỏ
xe ô tô, khung xe máy, robot dùng trong chế tạo và phục hồi chi tiết máy. . .
Các thế hệ robot:
Trước thế hệ robot hàn hồ quang AX-V hiện nay đang rất thịnh hành, lịch sử
phát triển của robot nói chung, robot hàn hồ quang nói riêng đã trải qua các thế hệ
như:
Hệ tọa độ Đề các : 3 trục của robot trong tọa độ Đề các có thể chỉ là những
đường thẳng vận động, vì thế hình bao của kết quả làm việc là một cái hộp sắc nét.
Hệ tọa độ trụ: là sự kết hợp của đường thẳng với chuyển động quay. Robot
này thường có 1 chuyển động quay và 2 chuyển động thẳng. Chuyển động của 3
trục này tạo thành ô hỡnh tr sc nột cho robot.
Toạ độ độc cực: hệ toạ độ của robot ny, có 2 chuyển động quay và chuyển
động thứ 3 là chuyển động thẳng. Các chuyển động này của 3 trục tạo thành một
hình bao làm việc hình cầu.
Th h robot cú 5 bc t do (robot Pegasus): Hệ toạ độ của robot ny s dụng
hệ toạ độ góc, với hệ toạ độ này có ba chuyển động cơ bản đều thực hiện các góc
xoay (các gãc ϕ, β 3 vµ β 2 ). Víi viƯc sử dụng hệ toạ độ này có ưu điểm rất lớn là gọn
nhẹ, vùng thao tác của robot tương đối lớn so với kích thước của bản thân robot.
Robot hn hồ quang trong mơi trường khí bảo vệ đã được ứng dụng nhiều
trong sản xuất Cơ khí như dùng cho hàn hồ quang (tiêu chuẩn), hàn điểm (tùy
chọn), gắp (tùy chọn), dán (tùy chọn), phun nhiệt (tùy chọn), hàn lase lai ghép (tùy
chọn, hệ thống robot và đồ gá tự động cũng đã được sử dụng nhiều trong dây truyền
sản xuất.
Tuy đã có một số phần mềm mơ phỏng dùng lập trình hàn mơ phỏng trên máy
tính, nhưng việc nghiên cứu ứng dụng phầm mềm lập trình phi trực tuyến vào sản
xuất cũng như trong đào tạo còn rất hạn chế, chưa thấy đề tài nghiên cứu ứng dụng
phầm mềm lập trình phi trực tuyến được cơng bố.
8
Mục đích nghiên cứu, đối tượng , phạm vi nghiên cứu.
Nghiên cứu phương pháp điều khiển lập trình mơ phỏng trên phần mềm
AX-OT và AX-PM từ mơ hình thực tế, ứng dụng trong đào tạo để nâng cao hiệu
quả, rút ngắn thời gian lập trình trên robot hàn, tránh được sự cố trong khi lập trình
và chạy kiểm tra.
Nghiên cứu, chạy thử nghiệm trên robot hàn AX-V6 với những biên dạng
đường hàn thay đổi.
Phục vụ cho đào tạo kỹ năng điều khiển lập trình trên robot hàn hồ quang,
ứng dụng vào thực tế trên dây truyền sản xuất. Ứng dụng những thành tựu mới nhất
về CNTT và kỹ thuật điều khiển
Nội dung nghiên cứu đóng góp mới của đề tài
- Ứng dụng phần mềm AX-OT lập trình phi trực tuyến trên hệ thống robot-đồ gáchi ảo với mơ hình có các đường hàn biên dạng thay đổi.
- Ứng dụng phần mềm AX-PM, thục hiện thành công việc truyền file từ máy tính
sang robot hàn và chạy thử nghiệm bằng hàn trên chi tiết thật.
Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm trên phần mềm “AX-OT”, hàn
thử nghiệm trên robot hàn hồ quang “AX-V6” trên mẫu hàn thép, với biên dạng
đường hàn thay đổi.
Sau một thời gian nghiên cứu, thử nghiệm trên robot hàn AX-V6 và phần
mềm “AX-OT; AX-PM” tại cơ sở và được sự hướng dẫn nhiệt tình của TS. Bùi Văn
Hạnh, đến nay luận văn của tơi đã được hồn thành. Do thời gian, kiến thức và kinh
nghiệm có hạn nên đề tài khó tránh khỏi thiếu sót, rất mong nhận được sự góp ý quý
báu của các Thầy/ Cô và của các bạn đồng nghiệp.
Hà Nội, tháng 10 năm 2010
Tác giả
Đinh Văn Bân
9
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ ROBOT HÀN HỒ QUANG AX-V
Thế hệ robot hàn hồ quang AX-C đang được sử dụng rông rãi với 6 bậc tự do
hoạt động rất mềm dẻo, đáp ứng được yêu cầu hàn hồ quang trong môi trường khí
bảo vệ, ở mọi tư thế trong khơng gian. Trong robot hàn hồ quang phần cơ khí được
chế tạo sao cho thời gian tăng tốc và giảm tốc được giảm xuống tối thiểu, momen
lớn nhất, quán tính nhỏ nhất. Hệ thống điều khiển được sử dụng bằng phương pháp
dạy và điều khiển thích ghi, sử dụng bảng dạy và cảm biến rất tiện lợi, rất thân
thiện, dễ nhận biết và điều khiển.
Các yếu tố công nghệ hàn trong môi trường khí bảo cũng được robot sử lý rất
hồn hảo. Robot hàn hồ quang có khả năng kết nối với máy tính, tín hiệu được mã
hóa sang chuẩn cơng nghiệp truyền qua đường mạng tải về robot.
1.1 Cấu hình chính của hệ thống robot hàn hồ quang (AX-V6)
A .Thân Robot (tay máy)
;
C. Hệ thống điều khiển
;
a, Tay máy (Manipunator)
Đế, thân, tay trên, tay dưới, mỏ hàn
10
B. Bảng dạy
D. Hộp thao tác
BẢNG THÔNG SỐ KỸ THUẬT
Tên
AX - MV6
Kết cấu
Kiểu khớp bản lề
Số bậc tự do
06
Số trục
06
Tải trọng lớn nhất
6Kg (13.21lb)
Sai số lặp
± 0.08 mm (± 0.003in)
Công suất truyền động
2700W
Hệ thống truyền động
Động cơ xoay chiều Servo
Phản hồi vị trí
Sử dụng bộ mã hóa tuyệt đối
Xoay vịng (J1)
± 170º (± 50º)
Phần dưới tay máy (J2)
(-) 90 ~ + 155º
Nâng cao tay máy (J3)
(-) 170º ~ + 190º
Quay vòng (J4)
± 180º
Uốn (J5)
(-) 50º ~ + 230º
Xoắn (J6)
± 360º
J1
2.62 rad/s (150º/s)
J2
2.79 rad/s (160º/s)
Vận tốc
J3
2.97 rad/s (170º/s)
max
J4
5.93 rad/s (340º/s)
J5
5.93 rad/s (340º/s)
J6
9.08 rad/s (520º/s)
Cánh tay
Phạm vi
hoạt động
Cổ tay
Cánh tay
Cổ tay
Momen định mức
Momen quán tính cho phép
J4
11.8 Nm
J5
9.8 Nm
J6
5.9 Nm
J4
0.30 Kgm²
J5
0.25 Kgm²
J6
0.06 Kgm²
Diện tích tiết diện ngang của tay máy hoạt động
Vị trí lắp đặt
3.14 m² X 340º
Sàn, trần , và khung tường
11
b, Bng dy
Bảng dạy có các phím vận hành, nút ấn, công tắc, v.v. để lập chương
trình và thực hiện những cài đặt khác nhau.
C, B phn iu khin
- Ci đặt hệ điều hành Window
- Chức năng hiển thị cùng một lúc 4 cửa sổ trình ứng dụng
- Điều khiển được 54 trục
- Dung lượng bộ nhớ: 160.000 lệnh
- Hiển thị TFTVGA với số ảnh điểm 640x480
- Soạn thảo, lưu giữ và gọi chế độ hàn, chế độ dao động dích dắc đầu hàn theo
file.
12
d/ Hộp thao tác (chØ dïng cho bé ®iỊu khiĨn AX C)
Hộp thao tác được trang bị với số
nút ấn tối thiểu cần thiết để thực
hiện các điều khiển cơ bản đối với
robot, ví dụ : bật nguồn của động cơ
về ON, khởi động/ ngừng vận hành
tự động, ngừng khẩn cấp.
A. [ Nút ấn ON cấp nguồn cho động
cơ]
B. [ Nút ấn khởi động]
C. [Nút ấn ngừng]
D. [Công tắc chän ph¬ng thøc]
E. [ Nót ngõng khÈn cÊp ]
1.2 Thiết bị ngoại vi
1. Nguồn hàn
- Nguồn hàn: INVERTER, điều khiểu
số DM 350
- Nguồn điện sử dụng: 3 pha, 380V,
50/60 Hz
- Phạm vi dịng điện ra : 30-350A
- Cơng suất đầu vào định mức: 18
KVA
- Chu kỳ làm việc: 60%
- Cỡ dây hàn: 0.8-1.2 mm
13
2. Kết nối với máy tính
Robot có khả năng kết nối với máy tính PC, mạng Ethermet, mạng Field
net work
File chương trình được lập từ máy tính rồi tải về robot hàn và truyền ngược lại
1.3 Thông số chế độ hàn được thiết lập trong robot hàn
Hàn hồ quang bằng điện cực nóng chảy trong mơi trường khí bảo vệ, chất
lượng đường hàn phụ thuộc vào nhiều yếu tố (loại dịng điện, cực tính, cường độ
dịng điện hàn, điện áp hàn, vận tốc hàn, biên dạng dao động, góc nghiêng mỏ hàn,
tầm với điện cực…), thiết lập các yếu tố đó trong robot hàn như sau:
a. Thơng số về chế hàn:
Trong robot hàn AX-V6 thơng số về dịng điện hàn và điện áp hàn mặc định tỉ lệ
với nhau (nghĩa là khi điều chỉnh dịng hàn thì điện hàn áp cũng thay đổi theo) tuy
nhiên hệ thống cũng cho điều chỉnh riêng rẽ.
14
Chế độ mặc định (dòng và áp phụ thuộc nhau)
Chế độ điều chỉnh riêng rẽ (tăng điện áp hàn)
15
• Vận tốc hàn (V h )
Vận tèc hµn phơ thuộc vào diện tích tiết diện ngang của kim loại đắp, được
tính theo công thức :
Vh =
d .I h
.Fd .3600
(cm/s).
Hàn hồ quang tự động trong mơi trường khí bảo vệ hệ số đắp lớn (α ® =13-15)g/A.h
b. Thơng số về kỹ thuật hàn
• Dao động mỏ hàn:
Khi hàn, không có dao động ngang b rng mối hn nh, khi hàn chi tiết có
chiều dày lớn khe hở hàn rộng cần có dao động ngang.
- KiĨu dao ®éng ngang, được chọn theo tư thế và kiểu liên kết hàn. Trong
robot hàn có ba lựa chọn về kiểu dao động (đường thẳng, bán nguyệt và đường tròn)
- Chế độ dao, được xác định qua các thong số như: Tần số dao động (Hz), biên
độ dao động (sang trái, sang phải), thời gian dừng (bên trái, bên phải và ở
giữa đường hà
16
• Tư thế mỏ hàn:
-
Hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ tư thế của mỏ hàn có ảnh
hưởng rất lớn tới hình dạng, chất lượng mối hàn.
-
Khoảng cách mỏ hàn (tầm với điện cực): là khoảng các từ ống tiếp điện
đến vật hàn có ảnh hưởng đến chiều sâu nóng chảy và hình dạng mối hàn.
17
Chương 2
CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TRÊN ROBOT HÀN HỒ QUANG
2.1 Phương pháp điều kiển thích nghi (tự nhận dạng quỹ đạo).
Điều khiển theo phương pháp tự nhận dạng quỹ đạo dùng trong robot hàn hồ
quang là sử dụng các cảm biến gắn vào khâu chấp hành (đầu mỏ hàn). Khi mỏ hàn
di chuyển, các cảm biến nhận được các tín hiệu từ các sự thay đổi như khoảng cách
từ mỏ hàn đến chi tiết, biên dạng đường hàn…Những thay đổi được các cảm biến
báo về trung tâm điều khiển, các tín hiệu trên được xử lý ghi lại, đồng thời phát tín
hiệu điều khiển mỏ hàn.
Trong hàn hồ quang với các đường hàn có biên dạng thay đổi, đầu hàn thực
hiện nhiều chuyển động (chuyển động thẳng, chuyển động quay), điều chỉnh tốc độ
và mức độ chính xác khác nhau do vậy sử dụng loại cảm biến cho đầu hàn có ý
nghĩa rất lớn về mức độ tự động hóa của thiết bị.
• Một số loại cảm biến dùng trong thiết bị hàn
-
Cảm biến đầu dò tiếp xúc.
Cảm biến đầu dò tiếp xúc là cảm biến dùng đo khoảng cách giữa điện cực hàn
và đối tượng cần hàn. Cảm biến đầu dị tiếp xúc có thể đo một trục (H. a) hoặc đo 2
trục (H.b. Những cảm biến kiểu này đã được sử dụng rộng rãi, cấu tạo đơn giản, dễ
bảo trì bảo dưỡng.
a. Cám biến đo một kích thước b. Cảm biến đo hai kích thước
sử dụng biến áp đo chênh lệch
-
Hệ thống điều khiển bám đường hàn
18
Hệ thống điều khiển bám đường hàn được sử dụng rất phổ biến, đối tượng của
hệ thống là các vị trí trong tọa độ 3 chiều hoặc hai chiều trực tiếp hoặc gián tiếp do
thông tin phản hồi về từ cảm biến. Từ đó xác định lộ trình chuyển động cho các cơ
cấu chuyển động thành phần của robot hàn hoặc máy hàn tự động theo yêu cầu của
bài toán công nghệ. Một hoặc nhiều cảm biến sẽ tham gia quá trình hàn, điểm khởi
đầu và kết thúc của quá trình. Khi chi tiết hàn là các tấm dày với nhiều phương pháp
hàn được sử dụng, lộ trình hàn cho từng phương pháp sẽ được thực hiện bởi chức
năng chuyển vị trí, tính tốn dựa vào tọa độ các điểm đầu mút của lộ trình.
+/ Hệ thống điều khiển bám sử dụng cảm biến đầu dò tiếp xúc
Hệ thống điều khiển bám theo đường hàn dựa vào các cảm biến gắn chặt trên
mỏ. Tùy theo các trường hợp cụ thể của đường hàn mà số lượng các cảm biến này
được sử dụng để xác định đường đi cho mỏ hàn và độ rộng của rãnh hàn.
+/ Hệ thống điều khiển bám sử dụng cảm biến điện cực tiếp xúc
Hệ thống này giúp đầu mỏ hàn tiếp xúc với bề mặt chi tiết hàn tại 5 điểm .
Phương pháp này được ứng dụng để tìm điểm khởi đầu hành trình cho robot, kết
hợp với các cảm biến khác để đưa mỏ hàn đi theo rãnh cần hàn. Phương pháp này
trong một số trường hợp cũng được ứng dụng để tìm điểm đầu và cuối hành trình, lộ
trình hàn của robot sẽ được thực hiện thông qua phép nội suy.
Cảm biến quang-điều khiển bám đường hàn
+/ Hệ thống điều khiển bám sử dụng cảm biến quang học
Các hệ thống điều khiển sử dụng cảm biến quang học được sử dụng trong rất
nhiều trường hợp. Chúng được dùng để điều khiển các mối hàn đính, điểm khởi đầu
và kết thúc đường hàn, vị trí đầu dây hàn, cũng như điều khiển bám đường hàn và
19
độ cao của mỏ hàn. Các cảm biến quang học cũng được sử dụng nhiều trong các hệ
thống điều khiển thích nghi.
• Nhận xét phương pháp lập trình thích ghi
Ưu điểm:
- Thao tác lập trình theo phương pháp bám đường hàn đơn giản, dễ thục hiện, thiết
bị đơn giản (sử được các loại cảm biến như: cảm biến tiếp xúc, cảm biến khơng tiếp
xúc)
- Có khả năng điều chỉnh được khoảng cách giữa mỏ hàn và vật hàn, tự điều chỉnh
được gióc nghiêng của mỏ hàn qua đó sẽ cải thiện được quá trình hàn.
- Những cảm biến kiểu này đã được sử dụng rộng rãi, cấu tạo đơn giản, dễ bảo trì
bảo dưỡng.
- Đối tượng của hệ thống là các vị trí trong tọa độ 3 chiều hoặc hai chiều trực tiếp
hoặc gián tiếp do thông tin phản hồi về từ cảm biến.
- Xác định được khoảng cách H cần đo. Cảm biến quang bao gồm một hệ thống
điều khiển độ cao của mỏ hàn và một hệ thống dị tìm sự thay đổi độ cao của cảm
biến so với chi tiết hàn và vì vậy hình dạng của liên kết xếp chồng hoặc rãnh hàn
được đo lường thông qua sự xê dịch hoặc quay qua lại của cảm biến cắt ngang
đường hàn. Bên cạnh đó, cảm biến quang cũng được ứng dụng để điều khiển bám
đường hàn.
Hạn chế:
- Sai số lặp lớn do phương pháp điều khiển bám đường hàn phải chịu tác động của
nhiều yếu tố trong lúc dịch chuyển.
- Kết cấu đầu hàn phức tạp vì một hoặc nhiều cảm biến sẽ tham gia quá trình hàn,
(điểm khởi đầu và kết thúc của q trình).
- Khó xử lý biện pháp cơng nghệ trong q trình hàn như: (hàn phân đoạn, hàn các
đường hàn đối xứng, thay đổi tốc độ hàn, tự động lấy lại hồ quang khi gặp sự cố…)
2.2 Phương pháp điều khiển lập trình.
Hệ thống điều khiển với công nghệ điều khiển dạy - học (Teach), bằng các
thao tác trên bảng dạy hướng dẫn robot tiếp thu những động tác định trước về trình
20
tự thao tác, về vị trí, về thời gian hoạt động. Robot tự ghi nhớ chương trình, lưu giữ
các thơng tin đã học, tái hiện chương trình, lặp lại các thông tin đã ghi nhớ và
chuyển ra để thực hiện.
2.2.1 Phương pháp lập trình trực tuyến (online teaching)
Online Teaching gồm hai phần: Chế độ dạy bằng tay và chế độ chạy tự động
• Chế độ dạy (TEACH MODE)
Ở chế độ này người vận hành dạy học cho robot thông qua việc lập chương
trình. Khi đó robot được dắt đi qua các điểm cần thiết tối thiểu nằm trên quỹ đạo
chuyển động của robot, từ điểm xuất phát đến chi tiết gia công bằng cách di chuyển
bằng tay các trục của tay máy. Tại mỗi một điểm nói trên người lập trình sẽ đưa vào
các thơng tin về chuyển động (loại chuyển động, tốc độ, ...), về các nhiệm vụ mà
robot cần phải thực hiện (gây hồ quang, ra lệnh quay đồ gá, tạo dao động đầu
hàn,...). Các thông tin này được ghi lại tạo thành một lệnh của chương trình, tập hợp
các lệnh tạo thành chương trình. Ở chế độ dạy, mọi thao tác mà robot thực hiện đều
có sự điều khiển của người vận hành.
• Chế độ chạy tự động (PLAYBACK MODE)
Robot chạy tự động chương trình (tồn bộ hoặc từng lệnh chương trình) đã được
lập ở chế độ dạy.
a, Mô tả phương pháp online teaching
Các hướng chuyển động trong hệ tọa độ của máy (đối với trường hợp về hàn
hồ quang)
* Các hướng chuyển động của mỏ
- Chuyển động theo trục X
- Chuyển động theo trục Y
- Chuyển động theo trục Z
21
* Chiều quay của mỏ
- Quay quanh trục X [RX]
- Quay quanh trục Y [RY]
- Quay quanh trục Z [RZ]
Robot chuyển động dọc theo trục X
Chuyển động quay của đường xuyên tâm
của chuyển động quay trục thứ sáu tập
trung trên trục Z khi đó đầu của dụng cụ
thì cố định
Chuyển động quay của tay hàn có trọng
Robot chuyển động theo trục Y
tâm ở đầu tay hàn nằm trên mặt phẳng
tạo thành bởi đường tay hàn và trục Z,
khi đó, đầu của dụng cụ thì cố định
Robot chuyển động dọc theo trục Z
Chuyển động quay của tay hàn có trọng
tâm trên đường của tay hàn trong khi tư
thế của tay hàn vẫn giữ cố định còn đầu
của dụng cụ cũng cố định
22
b, Một số chuyển đổi khi sử dụng trên robot AX-V6
• Chuyển đổi từ phím chức năng
[*] Thay đổi tốc độ, ấn núm [CHECK SPD/TEACH SPEED]
-> Có thể chọn bất cứ tốc độ nào từ 1 đến 5.
Mỗi khi phím này được ấn xuống, thì tốc độ sẽ thay đổi ở một
mức theo trình tự từ 1 -> 2…. 5->1 và v.v...
[**] Muốn chọn hệ tọa độ, ấn
phím [ENTER/COORD]
-> Mỗi lần phím trên được ấn
xuống, cài đặt được thay đổi theo
trình tự như sau : tọa độ trục ->
tọa độ của máy -> tọa độ dụng cụ
-> tọa độ trục v.v...
* Kiểu nội suy:
- Khái niệm về kiểu nội suy:
Đầu của công cụ sẽ được di chuyển như thế nào, khi kiểu nội suy đã xác định ?
- Các kiểu nội suy
Kiểu nội suy
Diễn giải
Biểu diễn
Do mỗi trục di chuyển một
Nội suy điểm
cách độc lập, nên đường dẫn
(JOIN)
của đầu công cụ là không cố
định
Nếu bước tiếp theo (bước mục
tiêu) liên quan đến nội suy
Nội suy đường
đường thẳng, thì đầu của cơng
thẳng (LINE)
cụ di chuyển theo một đường
thẳng mà nó nối các bước
23
Nội suy vịng
Nếu bước mục tiêu và bước mà
trịn
nó liên quan đến nội suy vịng
(CIR)
trịn thì đầu của cơng cụ
chuyển động theo một cung
c, Các bước được ghi trong khi lập trình và những hiển thị trên màn hình trong khi
dạy.
- Ghi thứ tự các bước
- Những hiển thị trên màn hình trong khi dạy
Nhiều thơng tin khác nhau được hiển thị trên màn hình trong khi đang dạy như
mơ tả dưới đây. Trước khi dạy, hãy nhớ lại thông tin này, coi như kiến thức cơ bản
24
[1] Chỉ số chương trình (Program No) :
[5] Tình trạng ghi.
[2] Chỉ số thứ tự bước.
[6] Con trỏ.
[3] Nhận xét.
[7] Nội dung chương trình.
[4] Tốc độ vận hành bằng tay .
Nhận xét phương pháp lập trình trực tuyến (online Teaching)
Ưu điểm:
- Sai số lập lại rất nhỏ, năng suất và tốc độ hàn cao, thích hợp làm việc trên dây
truyền sản xuất.
- Không gian là việc rộng, hoạt động rất linh hoạt, dễ dàng thay đổi tư thế và vị trí
hàn.
- Kiểm tra và chỉnh sửa được chương trình trước khi đưa vào hàn chi tiết nên chất
lượng sản phẩm được kiểm sốt tốt hơn.
- Có tính đồng bộ hóa cao, khi robot được kết nối với đồ gá quay nó có thể hàn liên
tục được những đường hàn có biên dạng phức tạp (trục khủy động cơ…).
Hạn chế:
- Lập trình theo phương pháp dạy - học phức tạp hơn phương pháp lập trình thích
ghi, chế độ hàn cũng phải được cài đặt theo từng chương trình.
- Bị giới hạn bởi góc quay của trục nên bị hạn chế khi cần thực hiện lập trình đường
hàn dài.
- Kém hiệu quả khi hàn các đường hàn dài, các đường hàn có tọa độ thay đổi khơng
được lặp lại.
- Khơng kiểm sốt được góc nghiên của mỏ hàn và khoảng cách từ mỏ hàn đến vật
hàn.
2.2.2 Phương pháp lập trình phi trực tuyến (off-line teaching)
Off-line Teaching là phương pháp lập trình trên robot ảo; đồ gá ảo và chi tiết
ảo, các bước của chương trình được phần mềm ghi lại, sửa đổi được nó. Kiểm tra
các bước của chương trình theo từng bước hoặc chạy mô phỏng qua phần mềm.
25
