O que é um sistema de ensino com custo ZERO usando sondas de contato?

Devido à escassez de mão de obra e ao aumento da eficiência do trabalho, os "robôs cooperativos", que podem trabalhar ao lado de humanos nos processos de usinagem e inspeção, estão sendo cada vez mais implementados.
Nos últimos anos, os robôs têm sido solicitados a executar não apenas tarefas simples, como transporte, mas também tarefas mais avançadas, como corte e soldagem.

A METROL desenvolve e vende sondas táteis 3D para robôs [série K3M].
Esses sensores têm sido utilizados por diversos robôs industriais, máquinas-ferramenta e integradores de sistemas robóticos há mais de 20 anos.

*O sistema apresentado neste artigo é fruto de uma colaboração com a integradora de sistemas robóticos Takamaru Kogyo Co. Ltd.

Principais Características da sonda de contato K3M para robôs

Primeiramente, vamos apresentar a sonda de contato K3M .

【 Principais Aplicações】

• Detectar a posição da peça antes da usinagem ou soldagem.
• Verificação da posição e profundidade dos furos nas peças de trabalho
• Compensação de posição das peças
• Confirmação do diâmetro interno, da forma externa e do paralelismo.
  

【 Principais Características】

• O robô e a sonda automatizam o posicionamento das peças antes da usinagem.
• A sonda tátil para robôs consegue detectar objetos mesmo em altas velocidades, o que melhora a eficiência do trabalho.
• Diversas linhas de produtos estão disponíveis de acordo com a precisão solicitada pelo usuário.
  

【Equipamentos a serem instalados em 】

• Robô de soldagem
• Máquina de corte a laser/plasma
• Robôs colaborativos (robôs universais)
• máquina de retificação CNC

Estrutura de contato	NO (normalmente aberto)
Repetibilidade do Ponto de atuação	0,01 - 0,03 mm (Dependendo da velocidade de operação)
Estrutura de proteção	IP67
Capacidade de contato	DC5V - DC24V Corrente contínua de 10mA ou menos (corrente de pico de 20mA ou menos)

Como instalar uma sonda de contato em um robô

A METROL tem o prazer de apresentar a você um integrador de sistemas para a instalação de sensores de contato.

Fique à vontade para entrar em contato conosco caso esteja considerando outros usos além do estudo de caso acima.
Consultoria técnica online via Zoom, Skype ou outros serviços online também está disponível.

A missão da automação e da Operação não tripulada

• Operação das linhas de produção 24 horas por dia (aumento da produtividade)
• Eliminar a variabilidade da mão de obra, melhorar a eficiência e a qualidade do trabalho.
• Redução dos custos de recrutamento e operação através da garantia de mão de obra para operações perigosas.
• Garanta a segurança dos recursos, permitindo que os trabalhadores se concentrem em tarefas de alto valor agregado.

Para atingir esses objetivos, robôs industriais, como robôs de soldagem, estão sendo cada vez mais implementados.
Nos últimos anos, com a crescente dificuldade em encontrar trabalhadores, essas tarefas tornaram-se perigosas e árduas, e a necessidade de "transferir tarefas de humanos para robôs industriais" tem aumentado.

Em particular, as seguintes tarefas são exemplos de implementação.

【Objetivo da Implementação do Robô】
・Trabalho de transporte
• Trabalho de soldagem
・Trabalhos de corte e perfuração
・Vedação
・Revestimento/Pintura

Desafios após a implementação de robôs industriais

A automação requer um processo de "ensino" para que os robôs memorizem os movimentos de trabalho.
No entanto, ensinar é uma tarefa difícil e, portanto, muitas vezes torna-se um problema a incapacidade de criar programas de operação de robôs e a falta de pessoal de ensino suficiente.

Para operações simples de transporte e movimentação, o robô pode memorizar o movimento por meio de ensino direto.
Por outro lado, para tarefas que exigem precisão, como o posicionamento de pontos de usinagem e operações de sensoriamento, é necessário um ensino avançado. A terceirização desse ensino, que é uma tarefa difícil, é dispendiosa.

Será mesmo possível economizar mão de obra e horas de trabalho em tarefas de ensino complexas?

【Objetivo】 Automatizar o trabalho com robôs.

【Desafios】 Necessidade de criar programas complexos para automação
Produção interna: Sem equipe docente, treinamento demorado.
Terceirização para integradores externos: alto custo

【Necessidades】 Minimizar as horas de ensino

O que é um sistema de ensino simplificado que NÃO requer nenhum processo de ensino?

Aqui está um exemplo de corte de placa espelhada (peça de trabalho com superfície curva) usando nossa sonda de contato K3M sem qualquer ajuste prévio.

Desafios da automação por métodos convencionais

Convencionalmente, os seguintes métodos (1) e (2) foram utilizados.

(1) Soldagem e corte após desenho manual das linhas de furos de corte na superfície tridimensional da peça de trabalho.
(2) Preparar dados da peça a ser processada usando CAD 3D, programar os dados e soldar e cortar a peça usando um robô.

Existem três desafios da automação por métodos convencionais.

• Dificuldade na criação de padrões devido à grande variedade de peças produzidas em baixo volume.
• Existe um erro entre o desenho CAD da peça e as dimensões da peça real.
• A necessidade de elaborar um desenho CAD 3D e criar um programa complexo para operar o robô dentro desse desenho.

Descrição do “SISTEMA DE ENSINO ZERO” da TAKAMARU ENGINEERS CO.,LTD.

Basta inserir dados dimensionais 2D (planos) no painel de operação para que a máquina execute operações de marcação e corte em peças curvas.
Não é necessário nenhum processo de ensino.
O ponto crucial é usar o robô de soldagem e a sonda de contato METROL para obter informações em 3D.

Ao tocar a superfície curva da peça de trabalho com a sonda de contato, as "coordenadas de altura" do furo desejado são detectadas.
Isso permite que a máquina crie e execute automaticamente um programa de usinagem para perfurar um furo tridimensional a partir dos dados 2D de entrada do furo de corte.

Este sistema utiliza a "Sonda de Contato K3M".

【Vídeo de Demonstração】Sistema de Ensino Simplificado Utilizando Sonda de Toque

O sistema de ensino desenvolvido pela Takamaru Kogyo cria e executa automaticamente um programa de operação para "furação de placa final" sem qualquer instrução prévia.

*No vídeo, em vez de uma tocha de plasma, é utilizado um "escriba".

Etapa 1: Inserir informações planas do furo usinado

Insira os dados 2D de (1) a (3) e confirme a posição de corte e o tamanho do furo.

(1) Insira as informações de ângulo
Em que ângulo em relação à linha central da peça está localizado o centro do furo usinado?

(2) Insira as informações de distância
Distância do centro da peça de trabalho ao “centro do furo pretendido”.

(3) Insira as informações do diâmetro do furo usinado

Etapa 2: Obtenção de informações tridimensionais (altura)

Os furos a serem processados ​​não estão em uma superfície plana, mas sim em uma superfície curva tridimensional da peça de trabalho.
Portanto, o robô deve ser programado automaticamente com dados 3D e movimento.

Neste caso, as coordenadas de altura do furo usinado são obtidas detectando o contato na superfície curva com uma sonda de contato.

【Comentário em vídeo: Ordem de operação】

1. (Com base nas informações de ângulo na etapa ) A plataforma giratória gira
2. O Sensor mede a altura de um objeto ⇒ O robô detecta o centro do furo a ser feito.
3. Meça a altura em 5 pontos da circunferência por onde o círculo passa, utilizando um sensor.
4. Calcule a linha central com base nas informações medidas em 3 e trace linhas (cruzadas).
5. Meça a altura de uma órbita circular em 9 locais com um sensor.

Os processos de 1 a 5 completam a aquisição das informações de coordenadas (altura) de um círculo plano que passa pelo espaço tridimensional.

Etapa 3: Realizar a usinagem de um furo

O robô reconfigura os orifícios em formas 3D e executa a tarefa.
O furo de corte foi substituído por uma superfície curva 3D. (Áreas marcadas em vermelho)
*No vídeo de demonstração, um riscador é usado em vez de uma lanterna para a marcação em vermelho.

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