Issuu on Google+

I S S N 15 8 0 - 0 8 3 0

Revija za avtomatizacijo, mehatroniko, robotiko, komunikacije in informacijske tehnologije • 4.17€ 4.17€ • LETO 2010 • 98

Modularna in fleksibilna zasnova: • • • •

SENTRON PAC merilni instrumenti powerrate dodatek za WinCC in PCS 7 Knjižnice, bloki, objekti, dokumentacija na enem mediju b.data upravljanje s podatki na višjem nivju

SIMATIC Energy managment

s

Založba: HYDRA & Co. d.o.o. Sostrska cesta 43C, 1000 Ljubljana e-mail: stik@hydra-co.si web: http://www.hydra-co.si tel. 059 010 948 • fax: 059 011 070

AVTOMATIKA

Revija za avtomatizacijo in zbornik DIR2010  98/2010

AVTOMATIKA

Revija za avtomatizacijo procesov, strojev in zgradb, robotiko, mehatroniko, komunikacije in informacijske tehnologije

Odgovorni urednik: Branko Badrljica • tel.: 040 423 303 e-mail: brankob@avtomatika.com Glavni in tehnični urednik: Dragan Selan • stik@avtomatika.com tel. 059 010 949 Naslov za pošiljanje materialov in dopisov: Hydra & Co. d.o.o. Revija AVTOMATIKA, P.P. 5807, 1261 Ljubljana - Dobrunje stik@hydra-co.si, studio@hydra-co.si Naročnine na: www.avtomatika.com

Cena 4,17 €, za celoletno naročnino priznavamo 10% popust, poštnina za SLO in DDV sta vključena v ceno, naklada do 2.000 izvodov. Vse pravice pridržane. Ponatis celote ali posameznih delov je dovoljen samo z dovoljenjem založnika in vedno z navedbo vira. Nepodpisane fotografije so iz fotoarhiva uredništva revije Avtomatika. Revija izhaja 10-krat letno, julija in avgusta ne izide.

ZBORNIK DIR 2010 : Odgovorni urednik: prof.dr. Marko Munih marko.munih@robo.fe.uni-lj.si Urednik DIR2010: Luka Ambrožič luka.ambrozic@gmail.com Univerza v Ljubljani Fakulteta za elektrotehniko Laboratorij za robotiko in biomedicinsko tehniko Tržaška cesta 25, 1000 Ljubljana

Spoštovani, Zelo kratek bom, saj je bistveno napisal že prof. Munih, odgovorni urednik Zbornika DIR2010, ki ga tokrat gostimo na naših straneh. Seveda gre zahvala vsem sodelujočim in želje za čim večji uspeh prireditve tudi s strani uredništva Avtomatike Dragan Selan glavni urednik

Spoštovani, Leti 2009 in 2010 bosta gotovo ostali v prihodnosti zapisani kot obdobje gospodarske stagnacije. Značilni so zmanjšano povpraševanje, manjši pretok blaga, manjša proizvodnja in večja negotovost za prihodnost. Premislek pred investicijami je postal tehtnejši, ali se pogosto sploh umika v nedoločeno prihodnost. Tudi podjetja s še nadalje nemoteno proizvodnjo skrbneje tehtajo svoje odločitve. Vse to gotovo velja za slovenski prostor, kar se odraža v zastoju, ta vpliva z zamikom v delu gospodarstva, ki podpira investicije. In predvsem industrijska robotika to gotovo je. Očitno in na srečo pa ti trendi niso povsem enaki v širši okolici Slovenije. To je mogoče sklepati po sedanji zasedenosti glavnih aplikatorjev robotov v Sloveniji, po številu instaliranih novih robotov v lanskem letu ter nazadnje tudi lokalno, po pozitivnem odzivu industrije na letošnje Dneve Industrijske Robotike 2010 (DIR 2010). Industrijska robotika, servisna robotika, roboti v medicini ponujajo že od nekdaj razgiban študij, zahtevajo in dajejo paleto znanj. Med izobraževanjem je robotika igrišče s številnimi interdisciplinarnimi problemi, hkrati tudi priprava na pravo delo v industriji. V zgodnjih osemdesetih letih so se na ljubljanski Fakulteti za elektrotehniko začela predavanja iz robotike, izšel je prvi učbenik. Predmet Osnove robotike danes poslušajo vsi študentje Avtomatike (ene od štirih smeri) in Tehniške kakovosti, skupno okrog 100 študentov letno. Z naraščanjem števila robotov v industriji je naraščal tudi obseg predavanj. Med štirimi moduli študija Avtomatike v končnih dveh letih je tudi Robotika, kot kombinacija robotskih ter merilnih znanj potrebnih za učinkovito fleksibilno avtomatizacijo industrijskih procesov. Študenti tu poslušajo specifične robotske predmete od kinematike, dinamike, do vodenja in senzornih sistemov. Ukvarjajo se s konkretnimi problemi ob uporabi vrhunske industrijske in raziskovalne opreme (Motoman, ABB, Epson, Adept, Staübli, FCS, Phantom, Force Dimension, AMTI, JR3, Schunk in Optotrak) v povezavi z industrijskimi ter inštitutskimi partnerji. Študentje robotiki tudi letos z velikim navdušenjem organizirajo DIR 2010 predvsem za svoje kolege študente. Brez pomišljanja je pristopil kot glavni pokrovitelj Motoman Robotec, hitri pa so bili odzivi na ABB Slovenija ter FDS Research, ki je specialist predvsem za aplikacije vida. Pridružujejo se tudi Epson (DAX), Staübli (Domel) in Fanuc. Ti industrijski partnerji prihajajo za DIR dogodek s paleto najnovejših industrijskih robotov na Fakulteto za Elektrotehniko, UL, nabor dopolnjujejo še obstoječi industrijski roboti v Laboratoriju za robotiko in biomedicinsko tehniko na UL, FE. Vse to z namenom, da bi študentje FE na UL, študentje drugih fakultet na UL, ter nekaj od njih tudi z drugih univerz v Sloveniji imeli enotedensko priložnost delati z čisto pravimi, najnovejšimi roboti, različnih lastnosti, proizvajalcev in pristopov. Vrednost te opreme je znatna in v taki raznolikosti ter v namene treninga je ob kakšni drugi priložnosti v Sloveniji ni mogoče srečati. Odlična priložnost za vedoželjne torej, da bi spoznali aplikacije na robotih, ki so jih prispevali preko svojih idej študentje elektrotehnike – robotiki, predvsem pa sami navedeni industrijski partnerji iz lastnih izkušenj. Po programu lahko prijavljeni od torka do četrtka delajo na aplikacijah, v ponedeljek so predavanja, kjer bo mogoče slišati paleto zanimivosti. Vabljeni so poslušalci in opazovalci brez najave. Petek je rezerviran za ekskurzijo v dve odlični slovenski podjetji, Elan in Seaway. Udeležencem želim veliko zabave in novih spoznanj, vsem sodelujočim, študentom 4. letnika robotike in industrijskim partnerjem pa priznanje za profesionalen pristop. Ljubljana, 3.3.20010

98/2010

prof. dr. Marko Munih

3

APLIKACIJE

KAZALO DIR2010 3 3 4 4 4 5

6 7 12 16 17 18 21 23 25 28 31 34 37 40

46 33 48 33 50 51

4

INDUSTRIJSKI PARTNERJI

IMPRESSUM

MOTOMAN ROBOTEC .............

UVODNIK KAZALO DIR2010

ABB ..........................................

SEZNAM INDUSTRIJSKIH PARTNERJEV

DAX ..........................................

SEZNAM POKROVITELJEV IN DONATORJEV

FANUC ROBOTICS ...................

PREDSTAVITEV KREATORJEV IN PREDAVATELJEV

FDS RESEARCH ....................... DOMEL ....................................

DOMeL

POKROVITELJI/DONATORJI

PREDAVANJA Kaj je robotika prof. dr. Tadej Bajd, FE

GENERALNI POKROVITELJ: MOTOMAN ROBOTEC

Klasična robotika - evolucija, razvoj in prihodnost, Luka Ambrožič

TEVEL

HIDRIA

IC ELEKTRONIKA

DAX

ABB

SILKO

DOMEL

ADRIATIC SLOVENICA

Varnost pri delu z industrijskimi roboti, Izr. prof. dr. Roman Kamnik, FE Roboti v industriji Univ.dipl.inž.el. Darko Koritnik, DAX

MEDIJSKI POKROVITELJI

Servisna robotika, dr. Leon Žlajpah, IJS

AVTOMATIKA

RADIO HIT

FINANCE

REKREATUR

APLIKACIJE Z NDUSTRIJSKIMI ROBOTI

IRT3000

VENTIL

Motoman ROBOTEC: Svetovno prvenstvo z robotom Aplikator: Luka Peternel Motoman ROBOTEC: Zvezdniški podpis z robotom Aplikator: Luka Peternel ABB: Vodenje robota skozi labirint Aplikator: Martin Sever ABB: Koordinirano delovanje dveh robotskih manipulatorjev Aplikator: Martin Sever DAX d.o.o.: Postavljanje in podoranje domin Aplikator: Matic Mašat DOMEL d.o.o.: Manipulacija kosov v treh različnih koordinatnih sistemih Aplikator: Miha Pagon DOMEL d.o.o.: Vodenje po sili in virtualna omejitev prostora Aplikator: Luka Ambrožič & Leon Panjtar Fanuc Robotics: Tekoči trak in umetni vid Aplikator: Rok Vuga FDS RESEARCH: Prepoznavanje pozicije kompleksnega objekta s pomočjo strojnega vida in odlaganje v predpisano lego Aplikator: Simon Reberšek

TehnoRoba.net

ŠTUDENT

21

Stran 23 Krmiljenje večih robotov na enem krmilniku in njihovo sinhrono delovanje je dokaj novo na tržišču. In seveda nadvse inovativno ter zanimivo.

Stran 21 Razvoj aplikacije se začne v virtualnem okolju. Program je tako lahko napisan še preden prispe robot.

23

Stran 34

PREDSTAVITVE Predstavitev zlati pokrovitelj: TEVEL d.o.o. Predstavitev Domel d.o.o. Predstavitve Motoman Robotec in DAX d.o.o. Predstavitve ABB d.o.o. in Fanuc Robotics Logotipi vseh pokroviteljev Zahvala

Zbornik DIR2010 - 98/2010

34

Vodenje robota Stäubli po sili je sila zanimiva vpeljava v haptične robote, obenem pa zabavna aplikacija.

Organizatorji in predavatelji DIR2010 DIR2010 TEAM

DIR2010 TEAM

Vodja ekipe Luka Ambrožič, Letnik: 4. Smer: Avtomatika - Robotika Interesi: Tehnologija, programiranje, širjenje obzorij, druženje in filozofiranje v nedogled:)

Aplikator Luka Peternel Letnik: 4. Smer: Avtomatika - Robotika Interesi: Robotika - humanoidni roboti in »snake« roboti

Oblikovanje in splet Leon Panjtar Letnik: 4. Smer: Avtomatika - Robotika Interesi: Razvoj in design web aplikacij, robotika

Sponzorstvo in finance Robert Simčič Letnik: 4. Smer: Avtomatika - Robotika Interesi: n/a

Oblikovanje in splet/Aplikator Miha Pagon Letnik: 4. Smer: Avtomatika - Robotika Interesi: Programiranje in 3D

Sponzorstvo in finance Sebastjan Šlajpah Letnik: 4. Smer: Avtomatika - Robotika Interesi: Kolo, note, roboti. Not on fu*king Facebook

Oblikovanje in splet/Aplikator Matic Mašat Letnik: 4. Smer: Avtomatika - Robotika Interesi: Računalniki, web programiranaje, zabavna elektronika

Logistika Jurij Jemec, Letnik: 4. Smer: Avtomatika - Robotika Interesi: Svet mikrokrmilnikov, snooker, biljard, kolesarjenje, kitara in filmi pred letom 1990

Oblikovanje in splet Matija Urh Letnik: 4. Smer: Avtomatika - Robotika Interesi: Programiranje mikrokontrolerjev (Adruino) Aplikator Martin Sever Letnik: 4. Smer: Avtomatika - Robotika Interesi: n/a

Predavatelji: Osnove robotike prof. dr. Tadej Bajd

Roboti v Industriji g. Darko Koritnik

Aplikator Rok Vuga Letnik: 4. Smer: Avtomatika - Robotika Interesi: n/a

Servisna robotika dr. Leon Žlajpah

Aplikator Simon Reberšek Letnik: 5. Smer: Avtomatika - Robotika Interesi: Industrijska robotika

Zbornik DIR2010 - 98/2010

Varnost pri delu z roboti doc. dr. Roman Kamnik

5

ENCIKLOPEDIJA ROBOTIKE

Kaj je robotika

Avtor: Prof. dr. Tadej Bajd Fakulteta za elektrotehniko Ljubljana

Robotika je veda o gibanju in vodenju robotov. Najbolj pogosti roboti so industrijski robotski manipulatorji. Industrijski robotski manipulator je računalniško voden, reprogramibilen in večnamenski sistem. Programibilen je v treh ali več stopnjah gibanja.

• Robotski manipulator je posnetek človekove roke. Sestavljajo ga mehanizem roke, zapestja in prijemala. • Robotska roka je serijska veriga treh togih teles, ki jih imenujemo segmenti robotskega mehanizma. • Dva sosednja segmenta robotskega manipulatorja povezuje robotski sklep. • Robotski sklepi so bodisi translacijski ali rotacijski. Naloga robotske roke je, da omogoči doseganje želene pozicije vrha robota v prostoru. • Robotsko zapestje pravilno orientira orodje ali predmet, ki ga drži prijemalo. • Robotska prijemala delimo na prijemala z dvema prstoma in prijemala z več prsti. Danes srečamo največ industrijskih robotskih manipulatorjev v avtomobilski industriji. Tam se največ uporabljajo za varjenje. Industrijske robote pogosto uporabimo v za človeka neprimernem in nevarnem okolju. Takšni so, na primer, roboti za razpršilno barvanje. Industrijski robotski manipulatorji so pogosti v procesih montaže. V zadnjih letih se industrijski robotski manipulatorji vse bolj uveljavljajo v prehranski industriji. Danes v svetu deluje preko milijon, v Sloveniji pa preko tisoč industrijskih robotov. Robotov pa ne srečujemo le v industrijskih procesih. Vse bolj postajajo zanimivi tudi v medicini: v kirurgiji (vstavljanje kolčne endoproteze, minimalno invazivni posegi) ali v rehabilitaciji (urjenje gibov roke po kapi). Telemanipulatorje upravlja človek na daljavo. Uporabljajo se v nevarnih okoljih in raziskavah vesolja. Pri raziskovanju morskega dna uporabljamo robotska avtonomna podvodna vozila. Vse bolj pogosti so mobilni roboti. Delimo jih na kolesne in nožne. Kolesni mobilni roboti se večinoma gibljejo po ravnem terenu. Njihova množična uporaba je predvsem v čiščenju velikih površin. Nožni roboti imajo običajno šest nog in se lahko gibljejo po neravnem terenu. Primer je gozdarski robot, ki ne samo da se giblje po težavnem terenu, ampak hkrati tudi podira drevesa. Najbolj napredni so humanoidni hodeči roboti, ki bodo v bližnji bodočnosti tudi v pomoč ostarelim. Otroci se igrajo z zahtevnimi robotskimi igračami. Končno roboti nadomeščajo človeka tudi pri tako plemenitih opravi-

6

lih, kot je umetnost. Roboti plešejo, igrajo glasbene instrumente in slikajo. Sodobne raziskave so usmerjene v sodelovanje človeka in robota ter mikro in nanorobotiko. Beseda »robot« ni bila prvič uporabljena v znanstveni ali strokovni literaturi. Prvič jo najdemo v znanstveno fantastični drami Karla Čapka z naslovom »R.U.R. Rossum’s Universal Robots«. Slovenci smo prevod te drame dobili že leta 1921. Robotski industrijski manipulatorji pa se pojavijo šele v poznih petdesetih letih, ko so Američani predlagali »programibilni mehanski manipulator«, ki je bil osnova za prvi industrijski robot »Unimate«. Začetki slovenske robotike segajo v konec sedemdestih let, ko so slovenski raziskovalci z inštitutov in univerz skupaj s strokovnjaki iz industrije razvili prve industrijske robote. Tako so raziskovalci Inštituta »Jožef Stefan« skupaj s tovarno Gorenje razvili serijo robotov »Goro« in s tovarno Riko robote poimenovane »Riko«. Na Fakulteti za elektrotehniko, Univerze v Ljubljani, je bil skupaj z Iskro razvit montažni robot »Roki«. Raziskovalci Fakultete za elektrotehniko, računalništvo in informatiko na Univerzi v Mariboru so najprej razvili varilni robot potem pa še velik robotski manipulator z Železarno Štore. V tem prvem obdobju je bilo v slovensko industrijo vpeljanih tudi več robotskih proizvodnih celic, v katerih so bili uporabljeni industrijski roboti tujih proizvajalcev. Pomembno prelomnico v slovenskem robotskem raziskovanju pomeni delovno srečanje »Gibanje pri človeku in stroju«, ki sta ga leta 1982 pripravili ameriška National Academy of Sciences in takratni Savet akademija Jugoslavije. Organizacijo sestanka, ki je potekal v Portorožu, je prevzela Slovenska akademija znanosti in umetnosti. Takrat so bili pri nas vsi najpomembnejši ameriški robotiki, ki so v kasnejših letih letih slovenskim robotikom pomembno pomagali utirati pot v svet. Mednarodne vezi se nadaljujejo tudi v vrsti bienalnih simpozijev Advances in Robot Kinematics. V današnjem času se raziskovalci Inštituta »Jožef Stefan« posvečajo predvsem problemom biorobotike

Zbornik DIR2010 - 98/2010

EVOLUCIJA, RAZVOJ IN PRIHODNOST ROBOTIKE

in humanoidne robotike. Z robotskimi pristopi raziskujejo ramenski sklep, skok v višino, gibanje glave, biokularni robotski vid, probleme ravnotežja pri stoji. Posebno mednarodno pozornost pa je pritegnil robot smučar. Raziskovalci ljubljanske Fakultete za elektrotehniko delujejo na področju rehabilitacijske robotike. V okviru evrop skih projektov razvijajo haptične robote za urjenje gibanja zgornjih ekstremitet in prijemanja v navideznem okolju. Skupaj s podjetjem Trimo razvijajo izviren robotski sistem v gradbeništvu. Mariborski raziskovalci se ukvarjajo predvsem z razvijanjem naprednih pristopov k vodenju robotov in mikrorobotiko. Po membno vlogo v slovenski ro botiki pa igrajo majhna in srednje velika podjetja, ki uvajajo tuje industrijske robote v naše proizvodne procese: Motoman Robotec, ABB Slovenija, Dax, Fanuc Robotics, Domel, FDS Research. Za slovensko robotiko je značilno dobro sodelovanje med univerzami, inštituti in industrijo. V zgodnjih osemdesetih letih so se na ljubljanski Fakulteti za elektrotehniko začela predavanja iz robotike in leta 1985 je izšel prvi učbenik Industrijska robotika. Z naraščanjem števila robotov v industriji je naraščal tudi obseg predavanj. Predmet industrijska robotika je prerasel v študij sko usmeritev robotika, kjer so študentje vključeni v odlično opremljene laboratorije. Na voljo jim je tudi več sodobnih učbenikov, od katerih je eden v prevodu izšel pri mednarodni založbi Springer. Posebno pozornost posvečajo slovenski robotiki navduševanju mladih za tehniko in posebej za robotiko. Na ljubljanski elektrotehniški fakulteti potekajo vsako pomlad »Dnevi industrijske robotike« na mariborski pa »Mariborski robotski izziv«.

Klasična robotika – evolucija, razvoj in prihodnost

Avtor: Luka Ambrožič FE, Ljubljana

Članek obravnava področje, kjer so danes roboti najbolj razširjeni – industrijsko robotiko, namenjen pa je vsem radovednim bralcem. V članku so podani osnovni pojmi s področja robotike, kratka zgodovina razvoja robotov, različni tipi robotov ter današnja uporaba le-teh. Bežno pa se dotaknemo tudi novih področij robotike ter njihove uporabe. Luka Ambrožič (ŽIVLJENJE IN TEHNIKA, MAREC 2010)

Nekaj osnov Robotika je, pa čeprav se tega ne zavedamo, še kako pomemben del naših življenj. Brez robotov ne bi bilo možno sestaviti na tisoče avtomobilov ali desettisoče elektonskih čipov dnevno. V medicini določene zahtevne operacije ne bi bile izvedljive in Japonska bi ne imela dovolj delovne sile. Roboti so prisotni povsod okoli nas, pa jih sploh ne prepoznamo. Zato se moramo vprašati, kaj sploh je robotika in kaj robot. Robotika je področje inženiringa, ki se ukvarja z razvojem in uporabo robotov, računalniškimi sistemi za vodenje le-teh, zajemanjem podatkov s senzorjev in procesiranjem informacij. Kaj pa pomeni sama beseda robot? Po definiciji združenja IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) ali RIA (Robot Industries Association) je robot programirljiv, multifunkcijski mehanizem s tremi ali večimi prostostnimi stopnjami, ki je namenjen premikanju materiala, delov, orodij ali drugih posebnih naprav s pred-programiranimi premiki, potrebnimi za določena opravila. Prostostna stopnja je sklep med dvema togima telesoma, segmentoma robota. Število prostostnih stopenj je število parametrov, potrebnih za enoumno določitev lege mehanizma, povedano drugače, to je število sklepov, ki skrbijo za rotacijo (rotacijski sklep) ali pa dolžinsko spreminjanje položaja segmentov (translacijski sklep). Človeška roka (rama, komolec in zapestje) ima na primer sedem prostostnih stopenj in čeprav so za dosego katerekoli točke v prostoru potrebne le 3, nam dodatne prostostne stopnje omogočajo prijemanje z različnih strani in pod različnimi koti, torej različnimi konfiguracijami. Industrijski roboti so do nedavnega imeli največkrat 6 prostostnih stopenj. Razlog za to je, da je za poljubno lego in orientacijo vrha robota potrebnih 6 parametrov: trije za definicijo položaja in trije za opis orientacije vrha. Zbornik DIR2010 - 98/2010

7

EVOLUCIJA, RAZVOJ IN PRIHODNOST ROBOTIKE

Razvoj robotike Zgodovina izraza robot sega v leto 1921. Takrat je češki pisatelj in dramaturg Karel Capek napisal igro z imenom Rossumovi univerzalni roboti (Rossum’s Universal Robots). Sam tèrmin robot ima torej korenine v češkem jeziku, izvira pa iz češke besede za prisilno delo robota. Izraz se od takrat naprej uporablja za imenovanje stroja, ki opravlja delo v pomoč ljudem ali namesto njih. Najprej se je uveljavil predvsem v svetu literature in kratkih zgodb. Roboti vseh možnih oblik so bili tema veliko zgodb in stripov. Bili so tudi tema serije kratkih zgodb pisatelja Isaaca Asimova, ki jih je pisal za revijo Super Science Stories. Zbirka zgodb, zbrana leta 1950, se imenuje Jaz, Robot (I, Robot). Bil je prvi, ki je uporabil izraz robotika za opis tehnologije robotov in v svojih zgodbah napovedal vzpon močne robotske industrije. Poznan pa je predvsem po stvaritvi treh zaSlika 1 - Naslovnica konov robotike: • Robot ne sme škodovati zbirke I, Robot (1955) človeku ali z neposredo- (vir: Wikipedia) vanjem dopustiti, da se človek poškoduje. • Robot mora vedno slediti ukazom človeka, razen, ko so ti ukazi v konfliktu s prvim zakonom robotike. • Robot mora varovati svoj obstoj dokler varovanje obstoja ni v konfliktu s prvim ali drugim zakonom robotike. Robotika pa se je v sedanji obliki začela razvijati v drugi polovici štiridesetih let 19. stoletja. Tekom zadnjih 40 let so nastali pomembni patenti na področju vodenja strojev, ti so bili najprej vodeni preko magnetofonskih trakov nato še s pomočjo programirljivih računalnikov. Razvoj robotike je bil torej tesno povezan z razvojem računalniških sistemov. Pionir na področju klasične robotike je bil George Devol. Ob prošnji za dodelitev patenta robota je zapisal:˝Ta izum omogoča, prvič v zgodovini, več ali manj splošnonamensko napravo, ki omogoča univerzalno aplikacijo le-te mnogim nalogam, kjer je zaželen ciklični nadzor.˝ Izumil je prvega programirljivega robota, ki ga je po imenoval Universal Automation, kasneje pa ga je na predlog svoje soproge preimenoval v Unimation. Leta 1956 sta na neki zabavi s poslovnežem Josephom Engelbergerjem izmenjala nekaj zanimivih idej in predlogov. Zaključila sta, da bi bilo zanimivo, če bi se proizvodnje lotila na drug način, da bi stroji bili tisti, ki bi namesto ljudi prelagali karkoli. Tako sta skupaj ustanovila podjetje Unimation Inc., prvo robotsko podjetje. Unimation se je ob njuni inovativnosti razvil v pravega robota, imenovanega Unimate. Bil je namenjen rokovanju z surovinami.

8

Slika 2 - Robot Unimate (vir: [1])

Kmalu zatem sta razvila tudi robote za varjenje in druge naloge. V letu 1960 je družbo Unimation Inc. kupilo podjetje Condec Corporation, kar je pomenilo začetek proizvodnje in prodaje robotskih sistemov Unimate. Leto kasneje je bil prvi Unimate robot vgrajen v tovarni GM (General Motors), v ZDA. Opravljal je nalogo pobiranja vročih kovinskih vlitkov in zlaganja teh v palete. Leta 1964 je podjetje GM naročilo še 66 robotov Unimate. To je bila pomembna prelomica v industrijski robotiki. Zanimivo je, da je podjetje Unimation Inc. prvič pozitivno poslovalo šele leta 1970, kar 14 let kasneje od ustanovitve. Ker je bil trg za robote v 60. letih še zelo šibak in majhen, so se roboti začeli pojavljati več v medijih kot pa v proizvodnji. Tako je robot dobil prizvok zabavne igrače. Do leta 1967 je bila uporaba robotv omejena predvsem na ZDA. Tedaj pa je bil prvi robot nameščen tudi v Evropi. Unimate robota so kupili v tovarni za vlivanje kovin na Švedskem. Kasneje so robote za varjenje vgradili tudi v tovarnah različnih znamk vozil. V severni Evropi so v poznih 60. letih začeli z lastnim razvojem robotov za barvanje in druge aplikacije, saj so bili ameriški roboti zelo dragi. A vsi ti roboti so uporabljali za pogon hidravliko, torej cilindre gnane s stisnjenim oljem, te pa je bilo pri majhnih bremenih težko nadzorovati. Tudi natančnost je bila precej majhna. Švedsko podjetje Asea je bilo že leta 1962 velika družba in velik uporabnik numerično krmiljenih (NC) strojev, kasneje, leta 1969, so vgradili tudi prvega Unimate robota. Že leta 1972 so jih uporabljali kar dvajset. Želeli so si pridobiti licenco za proizvodnjo Unimate robotov, a je zastopništvo dobilo podjetje Elektrolux. V Asei so se zato odločili za razvoj svojega robota. Vodja razvoja Bengt Kredell je v podjetje pripeljal nadarjenega inženirja Björna Weichbrodta, kar se je izkazalo za odlično potezo. Weichbrodt si je zamislil več različnih konceptov robotov, tako hi dravličnega kot električnega robota. Vodstvu je predlagal razvoj električnega in požel veliko odobravanja. Projekt je dobil močno finančno injekcijo, kar je omogočilo izvedbo raznih pomembnih raziskav in razvoja. Razvili

Zbornik DIR2010 - 98/2010

EVOLUCIJA, RAZVOJ IN PRIHODNOST ROBOTIKE

so prototip električnega robota, ki ga je kot prvega krmilil štiribitni mikroračunalnik takrat še neznanega in majhnega podjetja iz ZDA, Intela. Robot se je imenoval IRB 6, ker je imel nosilnost 6 kg. Prototip je bil v svetu dobro sprejet, zato so ga v Asei začeli serijsko izdelovati. Leta 1974 so prodali prvega robota v podjetje Magnusson, ki je bilo leto kasneje eno izmed prvih družb, ki so imeli popolnoma avtomatizirano proizvodnjo brez zaposlenih in je delovala dneve in noči, sedem dni na teden. Aplikacija prvega električnega robota je bila poliranje medeninastih pip.

Slika 3: - ASEA IRB 6 – prvi električni industrijski robot (Vir: [1])

Kmalu je postalo jasno, da je eletrični robot prihodnost proizvodnje zaradi zmožnosti gibanja po gladkih krivuljah, kar je še posebej uporabno pri različnih tipih varjenja in obdelave. Kasneje so v Asei izdelali tudi večjo različico IRB 6 – IRB 60. Bil je velik tehnološki dosežek, saj mnogi niso verjeli, da je možno izdelati tako velikega robota na električni pogon. Ker je bil trg za robote v času izdelave IRB 6 še vedno zelo majhen, so te robote uporabljali večinoma v Aseinih podjetjih. Zavedali so se, da je sam robot le del nekega procesa, zato so razvijali tudi delovne metode za različne robotske naloge. Podjetje je eno izmed vodilnih podjetij na tem področju še danes, znano pa je pod imenom ABB (Asea Brown Boveri) s sedežem v Švici. Roboti so konec sedemdesetih let prejšnjega stoletja doživeli razcvet na Japonskem. Tam je bila gospodarska situacija za robotiko še posebej ugodna, saj zaradi visoke ekonomske rasti ni bilo na voljo dovolj delovne sile. Vlada in podjetja so veliko vlagali v razvoj in raziskave v robotiki. Ker Aseinega IRB 6 robota ni bilo mogoče patentirati, so se na Japonskem začeli pojavljati podobni roboti. Najboljše robote je proizvajalo podjetje Yaskawa, ki je danes v svetu znano tudi kot Motoman, prav tako eno izmed vodilnih podjetj na področju celovitih robotskih rešitev. Na Japonskem je tako vsako leto proizvodnja robotov rasla, uporabljali

pa so jih predvsem na domačih tleh. Zaradi ekonomske krize in želje po osvojitvi tujih trgov, so se japonski proizvajalci povezali z velikimi mednarodnimi podjetji in razširili ponudbo tudi na tujih trgih. V Evropi pa je medtem, razen v nekaterih severno-evropskih podjetjih, področje robotike stagniralo, saj ni bilo takšnega pomanjkanja delovne sile kot na Japonskem, ni bilo tudi prostorske stiske v proizvodnji. A vendar se je pojavilo nekaj družb, ki so začele najprej s predstavništvom tujih izdelovalcev robotov, nato še z lastnim razvojem. V Evropi so se najbolj razvili Kuka, Staübli, Comau ter Renault Automation. Kasneje je bilo samo v Nemčiji čez 30 različnih proizvajalcev robotov, večinoma vezanih na podjetja avtomobilske industrije. Seveda so se razvoja robotov lotili tudi v bivši Sovjetski zvezi, kjer je bilo podobno kot na Japonskem pomanjkanje delovne sile. Avtomatizacija proizvodnje je bila zapisana celo v petletnem načrtu, sprejetem leta 1981. Veliko podjetij je uporabljalo hidravlične robote domače izdelave, a so bili tehnično pomanjkljivi, pa tudi preveč različnih robotov je bilo na voljo (približno 200). Problem je bil tudi na področju krmiljenja, saj niso imeli dostopa do proizvodov ameriškega trga, predvsem mikroračunalnikov. Robotizacija je bila zato neuspešna, v veliki meri pa so vgrajeni roboti rjaveli v delavnicah, tekom življenjske dobe pa so v povprečju opravili manj kot uro dela. Danes so v svetu priznani proizvajalci robotov predvsem Motoman (Yaskawa), ABB, Fanuc, Epson, Panasonic, Kuka, Staübli, OTC, Nachi, Kawasaki, Adept, Mitsubishi, Comau in Honda, obstajajo pa tudi druga manjša, specializirana podjetja. Uporaba robotov Roboti se v veliki meri uporabljajo v industriji, kjer opravljajo različne naloge. Te so bile najprej le manipulacija z materiali in premikanje le-teh, razne oblike varjenja ter barvanja. Tovrstne aplikacije so še vedno najpogostejše, roboti pa se uporabljajo tudi za mnogo drugih opravil. Verjetno najširša uporaba robotov je na področju industrijskega varjenja, saj je ponovljivost, kvaliteta zvarov ter hitrost varjenja z roboti na druge načine nedosegljiva. Konstantnost ter ponovljivost robotskega gibanja omogoča praktično popolno kvaliteto barvanja, obenem pa ni nepotrebnih izgub pri barvi. Barvanje je naloga, ki najbolje prikaže prednost uporabe robotov v industriji. Za zdravju nevarno in natančno delo ni potreben več človek, povečani sta kvaliteta dela in enakomernost porazdelitve barve, stroški pa so nižji. Prav tako so roboti zelo uporabni na področju dolgočasnih, ponavljajočih se nalog sestavljanja izdelkov, še posebej elektronike. Uporabljajo se tudi na področju paletiziranja – zlaganja ali razlaganja izdelkov na palete. Namenjeni so za vse od vlaganja oglasnih prilog v časopise pa do zlaganja in pakiranja palačink. Veliko robotov se dandanes uporablja tudi za brušenje, vodno rezanje in poliranje materiala, v kombinaciji s strojnim vidom pa tudi za sortiranje in kontrolo kvalitete. Roboti so še posebej uporabni

Zbornik DIR2010 - 98/2010

9

EVOLUCIJA, RAZVOJ IN PRIHODNOST ROBOTIKE

v prostorih, ki morajo ostati popolnoma čisti. Roboti namreč ne kihajo in nimajo prhljaja, zato so primerni na področjih izdelave polprevodnikov ali farmacije. Vrste industrijskih robotov Obstaja kar nekaj različnih oblik industrijskih robotov, ki so s svojo zgradbo – strukturo prilagojeni določenim tipom nalog.

SCARA roboti predstavljajo velik del industrijskih robotov, namenjenih rokovanju z materialom ter sestavljanju izdelkov (t.i. pick and place). SCARA pomeni Selective Compliance Articulated Robot Arm, kar v prevodu pomeni artikulirana (členkasta) robotska roka z izbirno podajnostjo. Ti roboti so največkrat opremljeni tudi s strojnim vidom, odlikuje pa jih izredno visoka hitrost premikanja, kot tudi dobra ponovljivost gibanja in točnost doseganja točk. SCARA robot ima dve rotacijski prostostni stopnji, ki delujeta v isti, horizontalni ravnini, tretji, translacijski sklep, pa omogoča premikanje vrha robota pravokotno na to ravnino. Prav ta struktura omogoča večjo podajnost (mehkobo) glede na sile, ki delujejo v ravnini prvih dveh sklepov. Tako je robot bolj fleksibilen, kar omogoča, da se upogne in s tem kompenzira nenatančno pozicioniranje pri nalogah, ki zahtevajo tesno prileganje delov za sestavljanje.

Slika 4 - Kartezični robot (vir: NASA)

Kartezični robot je robot, namenjen prestavljanju, sestavljanju ter celo obločemu varjenju. Robotska roka tega robota je zasnovana tako, da je gibanje možno le v smereh kartezičnih koordinat (v 3D prostoru, kjer so osi x (dolžina), y (širina) ter z (višina) pravokotne med seboj). Robot ima tri translacijske prostostne stopnje. Cilindrični robot se uporablja večinoma za rokovanje z izdelki ter točkovno varjenje. Prostostne stopnje robota so zasnovane tako, da tvorijo valjni (cilindrični) koordinatni sistem. Robot ima že eno rotacijsko stopnjo, ostali dve pa ostajata translacijski.

Slika 7 - SCARA robot

Artikulirani robot je robotski manipulator, sestavljen iz samih rotacijskih prostostnih stopenj oziroma sklepov ter ima vsaj dva zaporedna rotacijska sklepa, ki se gibljeta okrog paralelnih osi. Ti sklepi so ponavadi povezani v obliki odprte kinematične verige (vrh robota je povezan le z enim, prejšnjim sklepom), torej prejšnji sklep določa položaj naslednjega in ga obenem tudi podpira. Ti roboti imajo najširše območje uporabe in so primerni za veliko nalog, kot so varjenje, barvanja, sestavljanje, premikanje, poliranje in podobno. Slika 8 - Artikulirani robot – tipičen industrijski robot

Slika 5 - Valjni robot (vir: NASA)

Sferični robot, imenovan tudi polarni robot, saj osi gibanja tvorijo polarni oziroma krogelni koordinatni sistem. Robot ima dve rotacijski prostostni stopnji in le eno translacijsko, uporablja pa se predvsem za različne tipe varjenja.

Slika 6 - Polarni robot (vir: NASA)

10

Paralelni robot, pravimo mu tudi paralelni manipulator, je mehanizem v zaprtozančni kinematični verigi, kar pomeni, da je vrh robota povezan z vznožjem (bazo) robota preko več kinematičnih verig. Ti roboti so zaradi velikega števila “nog”, ki podpirajo vrh robota, zelo strukturno trdni in natančni, predvsem pa Zbornik DIR2010 - 98/2010

EVOLUCIJA, RAZVOJ IN PRIHODNOST ROBOTIKE

tudi izjemno hitri. Uporabljajo se praviloma za manipulacijo objektov na tekočem traku v kombinaciji z uporabo strojnega vida, trenutno pa je popularna delta oblika.

Poseben del servisne robotike so humanoidni roboti, ki s svojim gibanjem, obnašanjem in interakcijo z okoljem skušajo oponašati človeka. Ta del robotike je obenem svetu tudi najbolj znan in privlačen, saj odpira vrsto novih sila privlačnih aplikacij.

Slika 10 - Najnovejši industrijski roboti Motoman Slika 9 - Paralelni robot (vir: ABB Robotics)

Robotika danes Do današnjega dne se je razvilo mnogo različnih oblik robotov, za različne namene. Veliko robotov je bilo razvitih z namenom, da bi človeku olajšali delo, a nekateri služijo le enemu namenu – zabavi. Robotika se v osnovi deli pravzaprav le na dva dela – na industrijsko in na servisno robotiko. Zanimivo je, da različni tipi robotov lahko pripadajo katerikoli izmed teh kategorij, delitev pa je v veliki večini primerov odvisna le od naloge, ki jo robot opravlja. Tako pod industrijsko robotiko spadajo vsi roboti za delo v proizvodnji. Ker se uporaba robotov neprestano širi na različna področja storitev, je to področje uporabe zajeto z izrazom servisna robotika. Servisne robote neuradno definiramo kot tiste, ki delujejo polovično ali popolnoma avtonomno, služijo in pomagajo človeku ali vzdržujejo opremo, a ne delujejo v proizvodnji. Tako lahko v grobem servisne robote ločimo na tiste za uporabo doma, druge pa za profesionalno uporabo. Roboti za uporabo v domačem okolju večinoma opravljajo kakšno nalogo vzdrževanja gospodinjstva, kot je na primer sesanje, pomivanje tal, košenje trave in celo humanoidno butlerstvo. Največji del robotov za domačo uporabo predstavlja t.i. zabavna robotika, ki vključuje razne igrače ter druge zabavne aplikacije. Ti roboti lahko služijo tudi v namen izobraževanja. Najbolj pomemben del domačih servisnih robotov omogoča pomoč in rehabilitacijo indvalidnim osebam. Servisni roboti za profesionalne namene opravljajo mnogo različnih in zanimivih nalog. Pospešeno se uporabljajo v kmetijstvu, gozdarstvu, rudarstvu in seveda tudi v vesolju. Uporabljajo se pri čiščenju cevi, oken in tal ter kot vzdrževalni roboti v tovarnah, kanalizaciji ter drugih okoljih. So del logističnih sistemov, še posebej pa je njihova uporaba dobrodošla v medicini, kjer kot robotizirana orodja izločajo tresenje rok kirurga, preprečujejo gibanje v prepovedano območje in dovoljujejo predvsem vnaprej načrtovane korake operacije.

V začetku leta 2009 je bilo na svetu v proizvodnji delujočih kar 1.037.000 robotov, od tega kar 300.000 na Japonskem, 100.000 v Republiki Koreji in 60.000 na Kitajskem. Skupno število delujočih robotov v Evropi je bilo 344.000, največ v Nemčiji, kjer so imeli konec leta 2008 v proizvodnji aktivnih kar 146.000 robotov. V Sloveniji pa je bilo v začetku leta 2009 operativnih približno 1.500 robotov. Številke kljub ekonomski krizi rastejo, kar napoveduje svetlo prihodnost industrijske ter drugih oblik robotike. Zanimivo je tudi, da je v Evropi v proizvodnji aktivnih kar še enkrat večje število robotov kot v Severni Ameriki, v Aziji, predvsem na Japonskem in Koreji pa imajo kar trikrat več robotov od Severne Amerike. Z gotovostjo lahko trdimo, da so roboti med nami in jih bo vedno več, opravljali pa bodo vedno več novih nalog. Pa čeprav je imela beseda robot v preteklosti morebiti slab prizvok ali socialne skrbi zaradi morebitne izgube službe, je danes robotizacija tisto, kar omogoča napredek in razvoj tehnologije ter človeštva. Viri: 1. Lars Westerlund, The Extended Arm of Man, A History of the Industrial Robot, založba Informationsfȯrlaget, Stockholm, 2000. 2. Robert Malone, Ultimate Robot, DK publishing, Inc., New York, 2004. 3. Faith D’Aluisio, Peter Menezel, Robo Sapiens, Evolution of a New Species, MIT Press, Cambridge, Massachusetts, 2000. http://... • www.dir2010.si (Dnevi Industrijske Robotike 2010) • www.ifr.org (IFR International Federation of Robotics) • www.robotics.org (RIA Robotic Industries Association) • en.wikipedia.org (Wikipedia, the Free Encyclopedia) • www.engineershandbook.com/Components/robots.htm (Engineers’ Handbook) • prime.jsc.nasa.gov/ROV/types.html (NASA: Types of Robots) • www.worldrobotics.org (IFR Statistical Department) • www.worldrobotics.org/downloads/2009_executive_summary.pdf (IFR 2009 Executive summary) • www.darpa.mil (domača stran DARPA)

Zbornik DIR2010 - 98/2010

11

PREDAVANJE: VARNOST PRI DELU Z ROBOTI

Varnost pri delu z industrijskimi roboti

Predavatelj: izr. prof. dr. Roman Kamnik Fakulteta za elektrotehniko Ljubljana

Industrijski robot je pozicijsko vodena, programirljiva in večopravilna naprava, ki se giblje vzdolž več prostostnih stopenj v prostoru. Namenjen je manipulaciji materiala, obdelovancev in orodij pri izvajanju različnih delovnih nalog in programiranih gibov. Glede na zagotavljanje varnosti uvajanje industrijskih robotov v proizvodnjo predstavlja dva nasprotna si vidika. Na eni strani uporaba industrijskih robotov v nevarnem in človeku škodljivem okolju povečuje človekovo varnost. Uporaba robotov za avtomatsko varjenje, kovanje, peskanje, barvanje, itd. omogoča, da je človek umaknjen iz neprijaznega in nevarnega delovnega okolja. Na drugi strani pa lahko roboti med obratovanjem sami ogrožajo varnost delavcev.

Pri delu z roboti so možni nesrečni slučaji, lahko tudi tragični, če ni ustrezno poskrbljeno za zagotavljanje varnosti. Glavna nevarnost pri delu z roboti na človeka preti v robotovem delovnem prostoru. Robot je sposoben prostega gibanja v širokem prostoru, sposoben je hitrih nepredvidenih gibov in nagle spremembe konfiguracije. Navedeno lahko predstavlja neposredno ogrožanje varnosti osebe, ki dela ali stoji v bližini robota. Zato je potrebno pri vsaki robotski celici oceniti kakšno je tveganje za varnost in uvesti ukrepe za zmanjšanje možnosti nesreč. Nepričakovano gibanje robota lahko povzroči okvara sistema ali človeška napaka. Med te prištevamo: • Nepredvideno obnašanje robota, katerega vzrok je napaka v robotskem krmilnem sistemu. • Prekinitev pomembnih kabelskih povezav, ki je posledica robotskega gibanja. • Napaka pri prenosu podatkov, ki povzroči gib robota večji od pričakovanega. • Napaka ali okvara delovanja orodja, npr. varilne pištole. • Programske napake ali druge napake v delovanju. • Premajhna preciznost gibanja ali izraba. • Nekompatibilnost vpenjal in drugih orodij.

Nevarnosti pri delu z roboti V osnovi obstajajo tri potencialne nevarnosti pri delu z industrijskimi roboti: • Nevarnost trka, ki je možnost, da gibajoči se robot ali orodje, ki ga robot nosi, zadene operaterja. Trk je lahko posledica nepričakovanega giba robota ali izmeta/izpustitve obdelovanca. • Nevarnost stisnjenja je nevarnost, da robot med gibanjem v bližini objektov, ki so fiksni, kot npr. stroji, oprema, ali ograja, stisne operaterja. Nevarnost stisnjenja obstaja tudi pri delu ob vozičkih, tekočih trakovih, paletah in drugih transportnih mehanizmih.

12

• Ostale nevarnosti, ki so specifične posamezni robotski aplikaciji, kot npr. nevarnosti udara električnega toka, vplivov varilnega obloka, opeklin, strupenih snovi, sevanja, prekomernega zvoka, itd.

Slika 1: Nevarnost trka in nevarnost stisnjenja pri delu z industrijskimi roboti

Gornje nevarnosti izvirajo iz naslednjih vzrokov: • Nevarnosti krmilnega sistema: To so nevarnosti napak, ki se dogodijo v robotskem krmilniku, kot so npr. programske napake, napake zaradi interference signalov ter napake v hidravličnih, pnevmatskih ali električnih podsistemih povezanih z robotom. • Mehanske nevarnosti: V ta razred sodijo nevarnosti, ki so posledica mehanskih lastnosti obdelovancev ali orodij, ki jih prenaša robot. Te so npr. ostri robovi, večje mase ali nezastrte elektrode. Zaradi mehanskih napak lahko robotsko prijemalo nepredvideno izpusti obdelovanec. Vzroki

Zbornik DIR2010 - 98/2010

PREDAVANJE: VARNOST PRI DELU Z ROBOTI

mehanskih napak so prekomerna obremenitev, korozija, utrujanje materiala in pomanjkljivo vzdrževanje. •

Nevarnosti okolja: Uporaba robotov lahko v določenih situacijah povzroči tudi tveganja iz okolja. Tovrsten primer so varilne robotske celice od katerih se širijo varilni plini, varilno iskrenje ter leteči delci. Podobno tveganje predstavljajo tudi prah, vlaga, ionizirajoče in neionizirajoče sevanje, laserski žarki, ultravijolična svetloba ter gorljivi in eksplozivni plini. • Nevarnosti človeških napak: V večini robotskih celic mora operater delati v bližini robota ali vstopati v njegov delovni prostor. V tem primeru je izpostavljen nevarnosti trka ali stisnjenja, ki lahko nastopi med programiranjem, učenjem gibanja, vzdrževanjem, ali delom v bližini robota npr. vlaganjem ali jemanjem obdelovancev iz celice. Slabo poznavanje opreme je glavni vzrok za človeške napake pri delu z roboti. • Nevarnosti perifernih naprav: V večini robotskih celic robot dela v povezavi s perifernimi enotami, kot so obdelovalni stroji, tekoči trakovi, obdelovalna orodja, stiskalnice, itd. Tovrstna oprema prav tako lahko predstavlja varnostno tveganje, če so nevarni deli v dosegu operaterja in niso zaščiteni z varnostnimi ograjami. Poročila o nesrečah z industrijskimi roboti odkrivajo, da se večino nesreč dogodi, ko operater vstopi v robotski delovni prostor potem, ko se je robot predhodno ustavil ali se gibal počasi, nenadoma pa se je začel gibati in hitro pospeševati.

Zahteve in zagotavljanje varnosti pri delu z roboti Splošne zahteve za varno delovanje industrijske strojne opreme predvidevajo, da morajo biti vsi gibajoči se deli opreme, vsak del prenosnih sistemov in vsak nevaren del varno zakriti. Izjeme obstajajo v primerih, ko so ti deli v takšnem položaju ali so takšne konstrukcije, da so že sami po sebi varni kot da bi bili zakriti. Smernice za varno delovanje strojev so podane v direktivah o strojih 98/37/EC in 2006/42/EC. Pri klasičnih strojih so nevarni deli običajno vgrajeni v njegovi notranjosti. Delovanje strojev je pod popolno kontrolo človeka in so zato vzroki nesreč večinoma pripisani človeškemu faktorju. V nasprotju s stroji, pa je pri robotski celici lahko potencialno nevarna širša okolica robota, ki obsega celoten robotov delovni prostor, pa tudi bližnjo okolico v primeru letečih delcev ali kosov. Zaradi tega je potrebno skrbno preučiti do kod sega področje nevarnosti in tega ustrezno zaščititi. Pri tem je pomembna analiza potencialnih nevarnosti, ki mora biti izvedena na sistematični način. Standard, ki ureja var-

no delovanje robotskih celic, je novejši standard ISO 10218 (ang. naslov: Robots for industrial enviroments - Safety requirements). Standard ni obvezujoč, saj daje le praktična priporočila za zagotavljanje varnega delovanja. Robotska celica, ki je zgrajena skladno s priporočili, hkrati ustreza tudi direktivi o strojih. Zagotavljanje varnosti na nivoju strojne opreme Varnostna zaščita na nivoju strojne opreme se glede na priporočila standarda EN 954-1:1999 (ang. naslov: Safety of machinery, Safety-related parts of control systems, Part 1: General principles for design, ki je harmoniziran ISO 13849-1:1999) lahko izvaja na treh nivojih: Nivo 1 je nivo varovanja obsega celotne robotske celice. Običajno je varovanje izvedeno s fizičnim ograjevanjem s pomočjo kombinacije mehanskih ograj in vrat. Kot opcija so lahko uporabljene tudi naprave za zaznavanje prisotnosti ter zvočne in svetlobne opozorilne naprave, vendar le kot dodatek za zagotavljanje večje varnosti. Nivo 2 vključuje nivo varovanja človeka, ki se nahaja v delovnem prostoru robota. Običajno je varovanje izvedeno s pomočjo senzornih naprav za zaznavanje prisotnosti človeka. Z razliko s predhodnim nivojem, kjer gre predvsem za ograjevanje, je v tem primeru poudarek na zaznavanju prisotnosti operaterja. Nivo 3 je nivo varovanja človeka v neposredni bližini robota. Varovanje na tem nivoju se izvaja z zaznavanjem prisotnosti človeka ali ovir v bližini robota ali pa neposrednega stika z robotom ter posledično, s takojšnjo zaustavitvijo delovanja. Za ta namen so uporabljane naprave za merjenje položaja človeka in različni senzorji dotika, kot so npr. senzorji sil in momentov ali kontaktni senzorji dotika. V večini robotskih aplikacij je zahtevan vsaj en nivo varovanja. Glede na oceno tveganja, pa je mogoče izvajati več nivojev varovanja hkrati. Naslednje slike prikazujejo več primerov prvega nivoja varovanja, kjer operater praviloma ne vstopa v samo robotsko celico. Na sliki 2 je prikazano fizično ograjevanje robotske celice z ograjo z vrati. Operater lahko vstopi v robotsko celico samo v primeru, ko robot ni v obratovanju. Če vstopi med obratovanjem, stikalo na vratih izklopi delovanje. V drugem in tretjem primeru sta delovni prostor operaterja in robota popolnoma ločena. Vstavljanje obdelovancev in jemanje obdelovancev iz celice je izvedeno preko rotirajoče mize (glej sliko 3) ali pomičnih mehanizmov (glej sliko 4).

Zbornik DIR2010 - 98/2010

13

PREDAVANJE: VARNOST PRI DELU Z ROBOTI

Na drugem nivoju varovanja pri katerem operater lahko vstopa v robotsko celico, je varovanje izvedeno na osnovi senzorjev za ugotavljanje prisotnosti operaterja. To so običajno optični senzorji, ki delujejo na principu zaznavanja prekinitve žarka, postavljeni v formacijo optičnih zaves, kot je to prikazano na sliki 5. Alternativa je uporaba senzornih preprog, ki na osnovi izmerjenega tlaka na podlago, zaznavajo položaj operaterja. Slika 2 - Prvi nivo varovanja s fizično ograjo in vrati

Slika 5 - Drugi nivo varovanja s pomočjo optičnega senzorja za zaznavanje prisotnosti operaterja

V osnovi naj bi bili senzorji za ugotavljanje prisotnosti uporabljeni le kot sekundarna oblika zagotavljanja varnosti in to le v primerih, ko je nujno potreben omejen dostop do robota. Slika 3 - Prvi nivo varovanja s fizično ogrado in rotirajočo mizo

Sodobni trendi uporabe robotskih sistemov se razvijajo v smeri stalnega sodelovanja človeka in robota. Sistem varovanja mora omogočati hitro prilagajanje robotske celice novim aplikacijam. Fizično varovanje z mehanskimi ovirami se spreminja v elektronsko varovanje. Tako so ključni element za zagotavljanje varnosti na tretjem nivoju senzorji za zaznavanje objektov v delovnem prostoru robota. Razvijajo se novi optični senzorji, kot so umetni vid in laserski skenerji. Na sliki 6 je predstavljen laserski skener, ki zaznava prisotnost objektov v več merilnih področjih. Na ta način je mogoče programsko določiti in zaznavati kdaj se človek nahaja v varnem in kdaj v nevarnem območju robotske celice. Senzorji za zaznavanje trkov z robotom so nameščeni na robotske segmente ali na vrh robota. Zaznavanje dotika se uporablja v primerih celic z manjšimi roboti kjer operater med obratovanjem stoji v bližini robota. Signal, ki ponazarja dotik z robotom, povzroči hipno izključitev obratovanje robotske celice.

Slika 4 - Prvi nivo varovanja s fizično ograjo in pomičnimi mehanizmi

14

Tipka za izklop v sili je pomembna pri zagotavljanju varnosti, saj operaterju omogoča hitro zaustavitev gibanja robota. Tipka za izklop v sili je nameščena na več mestih v robotski celici in je nujno velika ter rdeče obarvana, da je lahko opazna in dosegljiva. Praviloma je nameščena na robotskem krmilniku, na enoti za

Zbornik DIR2010 - 98/2010

PREDAVANJE: VARNOST PRI DELU Z ROBOTI

robotski celici relativno blizu robotu. Med učenjem je zato za zagotavljanje varnosti potrebno biti pozoren na: • Operater, ki robot uči, mora biti za to dobro usposobljen, mora biti seznanjen s celotno aplikacijo in z vsemi potencialnimi nevarnostmi. Pri delu se mora zavedati, da lahko s programsko napako ali napako v konfiguraciji robota ustvari nevarne razmere. Zato mora upoštevati ukrepe za zagotavljanje varnosti. • Med učenjem gibanja se robot ne sme gibati z visokimi hitrostmi. Slika 6 - Laserski skener za zaznavanje prisotnosti operaterja s programabilnimi območji zaznavanja

• Operater mora imeti lahek in hiter dostop do tipke za izklop v sili.

ročno učenje ter na ograji robotske celice. Vse varnostne naprave, kamor spada tudi tipka za izklop v sili, so zaradi čim hitrejšega izklopa obratovanja s krmilnikom povezane preko ožičene logike in niso del programske opreme. Sodobni roboti imajo že vgrajene opcije elektronskega omejevanja gibanja osi (npr. ABB EPS) ali omejevanja hitrosti gibanja robota ob prisotnosti človeka (npr. ABB SafeMove).

• Operater mora v vsakem trenutku stati na mestu kjer je majhna možnost, da ga robot stisne k fiksnim objektom v celici ali da ga poškoduje v primeru okvare. Hkrati pa mora poskrbeti, da ima dober pregled nad obratovanjem.

Pomembne točke varnostnih priporočil standarda ISO 10218-1, ki zadevajo nove rešitve varovanja, so: 5.9

5.10

Priporočila za simultano delovanje več robotov, ki določajo pogoje za vodenje več robotskih manipulatorjev z enim krmilnikom. Zahteve in pogoji za skupno delovanje robota in človeka.

5.12.3 Priporočila za programsko omejevanje gibanja osi in delovnega prostora, ki omogočajo uporabo elektronskih naprav in programskih orodij omejevanja delovnega prostora in hitrosti gibanja robota v smislu zagotavljanja varnosti. Nov standard ISO 10218-2 (ang. naslov Robots and robotic devices - Safety requirements Part 2: Industrial robot system and integration), ki je v pripravi, bo še podrobneje obravnaval sodelovanje človeka in robota. Zagotavljanje varnosti pri razvoju programske opreme Programiranje in učenje robotskega gibanja se izvaja s pomočjo ročnega vodenja robota preko položajev, ki jih robotski krmilnik pomni in jih nato v avtomatskem načinu izvaja. Za ta namen je uporabljena enota za ročno učenje. Možno je tudi učenje s fizičnim vodenjem vrha robota vzdolž trajektorije gibanja, ki si jo robotski krmilnik zapomni in izvaja. V obeh primerih se mora operater med učenjem nahajati v

• Priporočljivo je, da je pri učenju prisoten opazovalec, ki se nahaja izven delovnega področja robota, in ima dostop do takojšnjega izklopa v sili. • Kjer je to potrebno, operater mora nositi zaščitno opremo in zaščitno obleko. Zaščitna čelada je obvezna, če obstaja možnost poškodbe glave. • Ročna učna naprava mora biti izvedena tako, da omogoča gibanje robota samo v primeru, ko operater drži posebno tipko. Zagotavljanje varnosti v Laboratoriju za robotiko in biomedicinsko tehniko na Fakulteti za elektrotehniko Univerze v Ljubljani V Laboratoriju za robotiko in biomedicinsko tehniko na Fakulteti za elektrotehniko je za varno delo z roboti poskrbljeno na naslednji način: • Meje delovnega prostora robotov so označene na tleh z rumeno/črnim trakom. • Operater, ki vstopa v delovni prostor mora obvezno nositi zaščitno čelado. • Na vidnih mestih v vsaki celici se nahajajo tipke za izklop v sili. • Pri poskusnem zagonu se v delovnem prostoru ne sme nahajati nihče.

Zbornik DIR2010 - 98/2010

15

PREDAVANJE: ROBOTI V INDUSTRIJI

Roboti v industriji

Predavatelj: univ.dipl.inž.el. Darko Koritnik DAX d.o.o.

Uporaba robotov v slovenski industriji je v preteklih nekaj letih občutno narasla. Obstaja trdna povezava med ceno proizvodnega delavca in številom robotov v industriji. Ko letni strošek dela preseže mejo 12.000 EUR, postane robotizacija ekonomsko upravičena, ker je celotno aplikacijo možno amortizirati v enem do dveh letih. V Sloveniji je bil strošek proizvodnega dela v letu 2007 okrog 18.000 EUR, v letu 2008 pa že okrog 20.000 EUR. Dober pokazatelj stopnje avtomatizacije in uporabe robotov je tudi BDP na prebivalca. Meja BDP, ko začnejo podjetja sistematično vlagati v avtomatizacijo, je nekje okrog 12.000 EUR. Razumljiv je tudi podatek, da po nekem preseženem letnem strošku dela industrija pogosto poišče in izbere selitev proizvodnje v države z nižjo ceno dela.

V svetu je največ robotov na Japonskem, v Evropi pa v Nemčiji. V letu 2008 je delovalo v severni Ameriki 170.170 industrijskih robotov. V Aziji in Avstraliji so našteli 512.600 robotov. Na Japonskem jih je bilo 353.300. Število industrijskih robotov v Evropi je bilo v letu 2008 345.200, od tega v Nemčiji 145.200. Po oceni je v Sloveniji okrog 1000 delujočih robotov, od tega je majhnih Epson robotov 112 (leto 2008). V splošnem je v avtomobilski industriji največ robotov, v Sloveniji pa jih je največ v elektroindustriji.

na 10.000 proizvodnih delavcev. Bolj razveseljiv je podatek, da smo uvrščeni bliže evropskega vrha po številu novo instaliranih robotov (Tabela 1). V letu 2008 je prodaja industrijskih robotov v ZDA padla za 12%, na Japonskem za 8%, v Evropi pa je v povprečju stagnirala (Nemčija +4%, Italija -18%, Francija -5%). Pri tem velja omeniti, da je prodaja v vzhodni Evropi leta 2008 narasla za 22%. Za krizno leto 2009 velja ocena (poročila še ni), da je prodaja v svetu upadla v povprečju za 40%

(ZDA: -47%, Evropa: -36%, Azija: -40%). Vir: IFR Prehranska industrija je pomembno področje uporabe industrijskih robotov. Potrebna je fleksibilnost, visoka produktivnost, čisto delovno okolje, pogosto tudi klimatizirani prostori za predelavo občutljivih izdelkov. Slika 1. prikazuje uporabo industrijskega robota pri izdelavi plastičnih posodic za hrano. Robot nadomesti tri delavce na izmeno in omogoča nemoteno delovanje

Tabela 1 - Število letno instaliranih robotov v letu 2007 na 1.000.000 prebivalcev.

Nemčija Švedska Danska Italija Finska Slovenija Švica Španija Belgija Nizozemska Francija Norveška UK Madžarska Poljska Romunija

130.41 106.69 73.67 68.16 60.25 59.76 49.47 46.68 40.56 39.05 32.94 16.58 13.67 10.98 8.86 1.71

Na Japonskem deluje na 10.000 delavcev 1237 robotov, v Nemčiji jih je 552 in v ZDA 464. V Sloveniji je instaliranih 50 robotov

16

Slika1 - Robot v proizvodnji posod za živila

Zbornik DIR2010 - 98/2010

PREDAVANJE: SERVISNA ROBOTIKA

proizvodne linije, ki omogoča taktni čas 2.5 sekunde. Delovno okolje bi bilo za delavce nevarno zaradi možnosti mehanskih poškodb, hrupa in visokih temperatur. Stroj obratuje v treh izmenah, investicija se je amortizirala v samo nekaj mesecih.

Zaključek V Sloveniji je značilnost robotskih delovnih celic visoka integracija delovnih operacij. V preteklih letih je bilo ekonomsko upravičeno robotizirati le aplikacije, kjer je bilo možno združiti manipulacijo z meritvami in dodatnimi mehanskimi obdelavami. To pomeni zamenjavo več delavcev z enim robotom. Z višanjem

stroškov dela se odpirajo povsem nova področja, kar potrjujejo aplikacije robotov v svetu, kjer pogosto robot nadomesti samo enega delavca. Posebno pozornost je treba nameniti izobraževanju mladih inženirjev. Za učinkovito avtomatizacijo je potrebno celoten tehnološki proces načrtovati tako, da je postavitev robota na delovne postaje smiselna in učinkovita. Slovenija ima po naštetih merilih vse možnosti za povečanje števila robotov v naslednjih letih: primeren BDP, primerno ceno dela in usposobljene inženirje za postavitev robotskih aplikacij. Potrebujemo pa industrijo, ki se zaveda nujnosti avtomatizacije proizvodnje in potrebnih investicij.

Servisna robotika

Predavatelj: dr. Leon Žlajpah Inštitut Jožef Štefan

Povzetek predavanja... Čeprav se je začela robotska tehnologija uporabljati za avtomatizacijo vsakdanjih opravil že nekaj časa nazaj, se potencialovnih možnosti, ki jih nudi servisna robotika zavedamo še zadnja leta. Ko govorimo o servisnih robotih ne gre samo za razvoj novih robotskih sistemov, ampak predvsem za uporabo in integracijo robotov pri novih specifičnih nalogah, predvsem v okolju s človekom. V predavanju predstavljamo stanje na raznih področjih servisnih robotov: za profesionalno uporabo, za uporabo v domačem okolju in za zabavo. Izziv za 21. stoletje pa predstavljajo humanoidni roboti. Ti lahko zaradi človeku podobne zgradbe sodelujejo in pomagajo človeku na njemu podoben način. Na koncu bomo predstavili nekaj raziskovalne aktivnosti na področju servisne in humanoidne robotike, ki se izvajajo na Inštitutu Jožef Štefan...

Power Point prosojnice in posnetek predavanja bosta na voljo na zgoščenki AVTOMATIKA DVD - DIR2010!

Zbornik DIR2010 - 98/2010

17

APLIKACIJE Z ROBOTI MOTMAN

Svetovno prvenstvo z robotom

Industrijski partner: Motoman Robotec d.o.o. Aplikator: Luka Peternel

Nogometna mrzlica je zasegla tudi robote. Vsi bi brcali žoge in streljali na gol, nenazadnje pa tudi zmagali z veliko razliko v golih. Posebnost te aplikacije je 7-osni robot (Slika 1), ki ga odlikujeta izredna gibčnost ter vodljivost. Namen te vaje se je seznaniti s programiranjem 7-osnega robota, ki poteka nekoliko drugače kot pri običajnih 6-osnih robotih in seveda zadeti čim več golov.

1223

1630 145

610

125 0 B

R

215 0

U

425

A

0 125

370

L

Delovno področje Točka P

B S 560

1250

289

572

171

540

P

350

0 60

1250

1575

0 125

875

E

2025

T

C

Slika 1 - Robot VS50

Slika 2 - Dimenzije in doseg robota VS50

Opis robota Osi: 7 Nosilnost: 50 kg Vertikalni doseg: 2597 mm Horizontalni doseg: 1630 mm Ponovljivost: ±0,1 mm

Motoman-ov robot VS50 je predstavnik sedem-osnih industrijskih robotov. Je vitek in zmogljiv enoročni robot, ki omogoča izredno fleksibilnost, delo v omejenih prostorih in neverjetno svobodo gibanja. Idealen je za avtomatizacijo operacij kot so montaža, preverjanje, strega obdelovalnih strojev, varjenje itd.

Na sliki 2 je prikazan doseg robota in njegove fizične dimenzije. Modro po lje ponazarja delovno območje robota oziroma območje v katerem je možno gibati vrh robota.

Opis krmilnika

Slika 3 - Robot VS50

18

Odlikuje ga robustna PC arhitektura z izredno zmogljivim pomnilnikom. Sposoben je izvajati več nalog hkrati, z različno zmogljivostjo sinhronizacije v realnem času. Omogoča krmiljenje do 8 robotov hkrati oziroma do 72 osi. Funkcija Advanced Robot Motion (ARM) omogoča dinamično izračunavanje navora in obremenitve robotskih osi ter posledično: visoko natančnost izvajanja trajektorije, optimalno gibanje in hitrost, kontrolo vibracij in visoko občutljivo zaznavanje kolizije. Odlikuje ga tudi izredna varčnost med mirovanjem robota, kar omogoča 25% prihranek energije.

Zbornik DIR2010 - 98/2010

APLIKACIJE Z ROBOTI MOTMAN

ročne učne naprave vodimo robota v želene točke, ki opisujejo potek strela na gol. Te točke zabeležimo v program. Lahko je sprogramiranih več strelov na gol, pri čemer vsak strel aktiviramo s tipko na IFPANEL. Programe večih različnih strelov na gol lahko zaženemo v avtomatskem načinu in primerjamo, s katerim programom robot zadane več golov. Pomembnejši ukazi MOVJ: Ukaz MOVJ predstavlja učenje pomika vrha robota s sklepno interpolacijo. Primer: MOVJ P000 VJ=50 S tem ukazom naučimo robota pomika od začetne točke do prvega koraka. Parameter VJ definira hitrost sklepa v procentih (50 pomeni 50% maksimalne hitrosti). Primer je prikazan na sliki 6. Slika 4: Krmilnik DX100

Ročna učna naprava ali IF-PANEL Končna točka

Slika 5: Ročna učna naprava

Pot Korak 1

Aplikacija Pregled posameznih sklopov aplikacije: • Seznanitev z osnovnimi funkcijami robota ter novega robotskega krmilnika DX • Uporaba upo rab niškega vmesnika IFPANEL • Učenje pozicijskih spremenljivk • Pisanje trajektorij za 7-osnega robota • Vodenje robota preko spremembe kotov (novost DX krmilnika!) • Streljanje žoge na gol Razvoj naše aplikacije poteka v več stopnjah, ki se med seboj nadgrajujejo. Začnemo s preprostim spoznavanjem osnovnih funkcij premikanja robota. Ko osvojimo premikanje 7-osnega robota, se postopoma seznanimo s potrebnimi ukazi za izvedbo želenega programa. Spišemo program (»job«), v katerem so določene pozicije za približen strel na gol oziroma trajektorija, ki pripelje robota do žoge. Za nadaljnje delo se spoznamo s kreiranjem tipk na uporabniškem vmesniku IFPANEL. Naučimo se tudi nadzora nad vhodi in izhodi. Ko osnovna znanja rokovanja z IFPanelom osvojimo, preko uporabniškega vmesnika

Slika 6 - Primer ukaza MOVJ

MOVL: Ukaz MOVL predstavlja učenje pomika vrha robota z linearno interpolacijo. Primer: MOVJ VJ=50 //predstavlja pomik od Step 2 do Step 3 MOVL V=138 //predstavlja pomik od Step 3 do step 4 z linearno interpolacijo

Korak 2

Zbornik DIR2010 - 98/2010

Korak 3 Korak 4 Slika 7 - Primer ukaza MOVL

19

APLIKACIJE Z ROBOTI MOTMAN

MFRAME UF#(<številka sistema>) <Data1> <Data2> <Data3>

Parameter V predstavlja hitrost podano v centimetrih na minuto (za naš primer velja 138cm/min). Primer je prikazan na sliki 7, kjer je razvidno, da gibanje vrha robota od Step 3 do Step 4 poteka po premici. REFP: Je ukaz s pomočjo katerega definiramo oziroma določimo uporabniški koordinatni sistem. Potrebujemo torej ukaze REFP1, REFP2 in REFP3 za tri točke.

Smer stene

Primer: MFRAME UF#(1) PX000 PX001 PX002 DIN: Je I/O ukaz za čitanje in preslikavo vhodov v B spremenljivko. IF:

Je preprosta pogojna funkcija, ki primerja dva elementa. Njena sintaksa je sledeča: IF <primerjalni element 1> =, <>, <=, >=, <, > <primerjalni element 2>

Kjer so =, <>, <=, >=, <, > primerjalni operatorji. IF, ELSE funkcijo in CASE, SWITCH uporabimo tudi za izbiro trajektorije robota.

REFP1

Smer stene

SHCKSET: Funkcija, ki jo uporabimo za aktiviranje občutljivosti na dotik.

Pot

Napredna smer

REFP1

Slika 8 - Nastavitev točke REFP1

Na sliki 8 je prikazana nastavitev točke REFP1, slika 9 pa prikazuje nastavitev točke REFP2.

Smer stene REFP2

Smer stene

Pot REFP1

Napredna smer

Horizontalna smer

Slika 9 - Nastavitev točke REFP2

MFRAME: Ta ukaz ustvari uporabniški koordinatni sistem na podlagi pozicijskih podatkov: Data1, Data2 in Data3. Zgradba funkcije je naslednja:

20

Zbornik DIR2010 - 98/2010

APLIKACIJE Z ROBOTI MOTMAN

Zvezdniški podpis z robotom

Industrijski partner: Motoman Robotec d.o.o. Aplikator: Luka Peternel

Vse več je potrebe po lastnoročnih podpisih, vendar tehnika in znanost tudi tukaj kažeta svoj napredek. Vsem so znani digitalni podpisi, nekateri uporabljajo celo elektronske podpise, drugi pa se podpišejo kar s štampiljko. Ker so roboti čedalje bolj popularni, smo si zamislili narediti svoj podpis kar z njim. S pomočjo »off-line« programiranja v programskem paketu MotoSim bomo izrisali svoj podpis ter model kocke, na katero se bomo z robotom podpisali.

Opis robota Za to aplikacijo smo uporabili standardnega 6-osnega robota. Izmed artikuliranih robotov (roboti s samimi rotacijskimi sklepi), so 6-osni roboti najpogosteje uporabljeni roboti v industriji. Omogočajo večjo gibljivost in večje območje dosega ter so posledično lahko uporabljeni pri večih aplikacijah kot roboti z manj osmi.

4. os (R): Četrta os, v povezavi s peto osjo, omogoča pozicio ni ranje vrha robota. Gibanje četrte osi je ekvivalentno rota ciji našega zapestja. 5. os (B): Ta os omogoča zapestju robota premik gor in dol, kar je ekvivalentno premiku našega zapestja gor in dol. 6. os (T): Predstavlja zapestje robota in omogoča rotacijo vrha robota v krožnem gibanju. MotoSim Pri tej aplikaciji robota programiramo v programskem paketu MotoSim. Na sliki 2 lahko vidimo robota v virtualnem okolju.

Slika 1 - Predstavitev posameznih sklepov

Podrobna predstavitev posameznih osi 6-osnega robota (glej sliko 1):

Slika 2: Robot v virtualnem okolju

1. os (S): Prva os se nahaja v bazi robota in omogoča vrtenje za 180° levo ali desno od središčne lege, tako da omogoča premik robotske roke 360° okoli baze.

MotoSim je programski paket, ki omogoča »off-line« programiranje robota, 3D simulacijo v realnem času ter testiranje robota v virtualnem okolju.

2. os (L): Ta os omogoča spodnjemu delu robotske roke, da se stegne naprej ali nazaj.

Namen takega programskega paketa je, da skrajša čas učenja na trenutnem robotu, podpira izboljšanje storilnosti in zagotavlja varnost upravljavca tako, da omogoča učenje upravljanja robota na osebnem računalniku.

3. os (U): Tretja os poveča robotov vertikalni doseg. Omogoča zgornjemu delu robotske roke, da se dvigne ali sposti.

Zbornik DIR2010 - 98/2010

21

APLIKACIJE Z ROBOTI ABB

MotoSim uporablja enake kinematične modele, kot krmilnik robota ter INFORM jezik, ki omogoča ustvarjanje robotskih opravil brez povezave (off-line). Sistem ima vgrajeno knjižnico MOTOMAN izdelkov (roboti, pozicionerji, proge, itd.) tako, da je robotsko celico mogoče ustvariti hitro in natančno, vključno z natančnim izračunom časa cikla, analizami dosega in zaznavanja bližine naleta na ostale dele opreme ali osebe (varnost). Potek aplikacije

Pomembnejši ukazi MOVJ: Ukaz MOVJ predstavlja učenje pomika vrha robota s sklepno interpolacijo. Primer: MOVJ P000 VJ=50 S tem ukazom naučimo robota pomik od začetne točke do prvega koraka. Parameter VJ definira hitrost sklepa v procentih (50 pomeni 50% maksimalne hitrosti). Primer je prikazan na sliki 4.

Pregled posameznih sklopov: • ��� • • •

Seznanitev z osnovnimi funkcijami robota ter robotskega krmilnika Uporaba uporabniškega koordinatnega sistema Učenje točk (ukazi MOVJ, MOVL) na realnem objektu-kocka »Import« programov v programski paket MotoSim Kreiranje podpisa ter trajektorij po kocki v MotoSim-u

Začnemo s spoznavanjem osnovnih funkcij premiknja robota. Ko jih osvojimo, se seznanimo še z osnovnimi ukazi, ki so potrebni za samo izvedbo naše aplikacije. Nato spišemo program (»job«), v katerem so definirane pozicije (točke) oglišč kocke, na katero z robotom pišemo naše lastnoročne podpise. Nadaljujemo s spoznavanjem simulacijskega paketa MotoSim in njegovih funkcij. Nato program, ki smo ga malo prej napisali, uvozimo v programski paket MotoSim. Glede na naučene točke narišemo model kocke in ga postavimo v virtualni prostor tako, da se točke modela ujemajo z naučenimi točkami. V MotoSim-u ustvarimo repliko našega lastnoročnega podpisa in določimo ploskev kocke, na katero se bo robot podpisal. Na sliki 3 vidimo kako poteka delo v programskem paketu MotoSim. Naj poudarimo, da morajo biti podpisi kar najbolj enostavni ter zadovoljivo kratki, napisani na A4 formatu papirja, da lahko ustvarimo podpis v virtualni obliki.

Končna točka

Pot Korak 1

Slika 4 - Primer ukaza MOVJ

MOVL: Ukaz MOVL predstavlja učenje pomika vrha robota z linearno interpolacijo. Primer: MOVJ VJ=50 //predstavlja pomik od Step 2 do Step 3 MOVL V=138 //predstavlja pomik od Step 3 do step 4 z linearno interpolacijo Parameter V predstavlja hitrost podano v centimetrih na minuto (za naš primer velja 138cm/min). Opisani primer je prikazan na Sliki 5.

Korak 2

Korak 3 Korak 4 Slika 5 - Primer ukaza MOVL

Slika 3 - Delo s programskim paketom MotoSim

22

Zbornik DIR2010 - 98/2010

APLIKACIJE Z ROBOTI ABB

Vodenje robota skozi labirint

Industrijski partner: ABB d.o.o. Aplikator: Martin Sever

Aplikacija prikazuje pomen koordinatnih sistemov delovnih objektov. Robota z ročno učno napravo naučimo potovanja skozi labirint, nato pa mu labirint poljubno prestavimo. S pomočjo induktivnih senzorjev robot poišče tri točke na labirintu, na podlagi tega ugotovi nov položaj labirinta in poskuša ponovno poiskati ustrezno pot skozenj.

Tabela 1 - Osnovne specifikacije robota IRB 1600

Horizontalni doseg

1,45 m

Nosilnost nominalna/maksimalna

7/10 kg

Ponovljivost pozicioniranja

0,05 mm

Teža

250 kg

Število osi

6

Napajanje

200-600 V 50/60 Hz

Opis robota ABB-jev robot IRB 1600-7/145 je robot s šestimi prostostnimi stopnjami gibanja antropomorfne konfiguracije. Antropomorfni roboti so sestavljeni iz samih rotacijskih osi, ki se po načinu gibanja lahko primerja s človeško roko. Robot je namenjen izvajanju različnih operacij v industrijskem okolju, kot so npr.: manipulacija objektov, varjenje, lakiranje ali nanašanje lepila.

Slika 2 - Konfiguracija robota IRB 1600

Ročna učna naprava Flex Pendant

Slika 1 - Delovni prostor robota IRB 1600

FlexPendant oziroma ročna učna enota je naprava za upravljanje z mnogimi funkcijami, ki so potrebne za upravljanje robotskih sistemov, izdelavo in urejanje programskih aplikacij ter seveda premikanje samega robota. Flex Pendant vsebuje strojno opremo kot so tipke in krmilna palica (joystick) ter programsko opremo. Preko integriranega kabla in priključnega modula je povezan s krmilnim modulom.

Zbornik DIR2010 - 98/2010

23

APLIKACIJE Z ROBOTI ABB

Poleg načinov premikanja točk je pomembna tudi natančnost doseganja vmesne točke. Manipulatorju lahko določimo, da neko vmesno točko doseže povsem natančno, ali pa jo zgolj preleti z določeno natančnostjo (via točka). Glede na določeno aplikacijo določimo kakšno natančnost pozicije v via točki potrebujemo.

A Konektor B Zaslon občutljiv na dotik (Touch Screen) C Tipka za izklop v sili D Omogočitvena tipka E Krmilna palica za ročno vodenje F “Hold-to-Run” gumba G Uporabniško programirljive tipke H Tipke za testno izvajanje programa: Start, korak naprej, korak nazaj, stop

Slika 5 - Premikanje brez preleta in s preletom

Slika 3 - Deli učne naprave FlexPendant

Osnovni ukazi gibanja robota Za programsko vodenje uporabljamo tri osnovne ukaze, ki se med seboj razlikujejo po krivulji, ki jo naredi vrh robota pri premikanju iz začetne v končno točko. Ukaz MoveJ je ukaz, pri katerem je izvršen gib v končno točko po najlažji poti za manipulator, ki pa ni vedno znana in jo uporabljamo le, če smo gotovi, da na tej poti in v bližini ni nobenih ovir, zato preciznost ni potrebna. Ukaz MoveL izvrši premik v končno točko po premici. Ukaz MoveC pa izvrši premik v končno točko preko vmesne točke po krožnici.

Poleg ukazov gibanja potrebujemo še ukaz za iskanje novega koordinatnega sistema. Osnova je ukaz SearchL, ki je načeloma ukaz za linearno premikanje robota v neko točko, poleg tega pa se med izvajanjem premika opazuje še stanje digitalnega vhodnega signala (na primer signala iz induktivnega senzorja). Ko na vhodu zaznamo predpisano spremembo signala (npr. induktivni senzor zazna bližino kovinskega predmeta), se položaj robota ob spremembi stanja shrani. S tremi odčitavanji z ukazom SearchL lahko določimo novo lego objekta.

Gibanje v ročnem načinu V osnovnem meniju izberemo Hitri meni (Quickmenu), nato pa v podmeniju izberemo ikono robota in možnost Show Details.

Slika 6 - Dostop do hitrega menija in možnosti Show details

Slika 4 - Različne trajektorije pri različnih ukazih

24

Slika 7 - Opcije podmenija Show details

Zbornik DIR2010 - 98/2010

APLIKACIJE Z ROBOTI ABB

V naslednjem podmeniju lahko izbiramo mehansko enoto, ki jo želimo premikati (robot, pozicioner, tračnica...), način gibanja (po sklepih – axis jog, linearno – linear, reorientacija – reorient) in koordinatni sistem v katerem želimo premikati robota (globalni – world, bazni – base, koordinatni sistem delovnega objekta – work object CS, koordinatni sistem orodja – tool CS). Ustvarimo lahko več različnih delovnih objektov in orodij, med katerimi prav tako izbiramo v tem podmenuju. Z drugo ikono v Hitrem meniju vključimo inkrementalno gibanje. Izbiramo lahko med koraki 0,05 mm (small), 1 mm (medium) in 5 mm (large), lahko pa nastavimo tudi poljubno vrednost med 0,05 mm in 5 mm (user). Opcija Show Values nam prikaže velikost koraka v mm za linearne gibe in v radianih za gibanje po sklepih in reorientacijo.

Koordinirano delovanje dveh robotskih manipulatorjev

Industrijski partner: ABB d.o.o. Aplikator: Martin Sever

Aplikacija je namenjna spoznavanju osnov delovanja večih robotov na istem krmilniku. Najprej bomo sprogramirali robota, da se bo gibal okoli ovir, pritrjenih na zunanjo os, medtem, ko se bo ta premikala. Skupaj z robotom se bo premikala še ena serija ovir, okoli katerih pa se bo premikal drugi robot.

Za premikanje robota v ročnem načinu moramo obvezno do polovice pritisniti omogočitveno tipko (Enabling device)!

Izvedba aplikacije Trajektorijo sestavimo s pomočjo točk, med katerimi se bo robot gibal linearno. Pod menijem ABB menu Program Editor T_ROB1 New_Module ustvarimo nov modul in na podoben način še novo rutino. S pomočjo ukazov MoveL, MoveC in MoveJ lahko sedaj spišemo program za pot robota skozi labirint. Labirint nato premaknemo. Naša naloga je, da spišemo še program za iskanje novega uporabniškega koordinatnega sistema, tako da robot s senzorjem zazna novo lego labirinta. Kljub premaknitvi bi moral naš program sedaj spet delovati pravilno. Uporabniški koordinatni sistem je točka v prostoru, podana s pozicijo in orientacijo. Ko enkrat določimo to točko, lahko naučimo robota, da jemlje točko kot izhodišče za njegove premike vrha.

Slika 1 - Gibanje robotov ABB v načinu Multimove

Vaja se bo izvajala na robotih IRB 140 in IRB 1600, ki je opisan v prejšnji aplikaciji.

Opis robota ABB-jev robot IRB 140 je predstavnik šestosnih industrijskih antropomorfnih robotov. Je najmanjši predstavnik ABB-jevih antropomorfnih robotov, z nosilnostjo 6 kg in dosegom 0,81 m.

Slika 2 - Robot ABB IRB 140

Zbornik DIR2010 - 98/2010

25

APLIKACIJE Z ROBOTI ABB

V menuju »Modules« nato izberemo ustvarjeni modul in pritisnemo »Show Module«. Odpre se nam novo okno v katerem izberemo jeziček »Routines«. Moduli so sestavljeni iz rutin (Routines) in v njih vpisujemo naš program. Podobno, kot smo ustvarili modul, ustvarimo še dve novi rutini in jih poimenujemo »Rutina_1« in »Rutina_2«. Znotraj rutine lahko začnemo s programiranjem.

Osnovni ukazi gibanja robota

Slika 3 - Delovni prostor robota IRB 140

Ročna učna naprava Flex Pendant FlexPendant oziroma ročna učna enota je naprava za upravljanje z mnogimi funkcijami, ki so potrebne za upravljanje robotskih sistemov, izdelavo in urejanje programskih aplikacij ter seveda premikanje samega robota. Flex Pendant vsebuje strojno opremo kot so tipke in krmilna palica (joystick) ter programsko opremo. Preko integriranega kabla in priključnega modula je povezan s krmilnim modulom.

A B C D E F G H

Konektor Zaslon občutljiv na dotik (Touch Screen) Tipka za izklop v sili Omogočitvena tipka (stisk do polovice!) Krmilna palica za ročno vodenje “Hold-to-Run” gumba Uporabniško programirljive tipke Tipke za testno izvajanje programa: Start, korak naprej, korak nazaj, stop

Za programsko vodenje uporabljamo tri osnovne ukaze, ki se med seboj razlikujejo po krivulji, ki jo naredi vrh robota pri premikanju iz začetne v končno točko. Ukaz MoveJ je ukaz, pri katerem je izvršen gib v končno točko po najlažji poti za manipulator, ki pa ni vedno znana in jo uporabljamo le, če smo gotovi, da na tej poti in v bližini ni nobenih ovir, zato preciznost ni potrebna. Ukaz MoveL izvrši premik v končno točko po premici. Ukaz MoveC pa izvrši premik v končno točko preko vmesne točke po krožnici.

Slika 5 - Različne trajektorije pri različnih ukazih

Programiranje

Poleg načinov premikanja točk je pomembna tudi natančnost doseganja vmesne točke. Manipulatorju lahko določimo, da neko vmesno točko doseže povsem natančno, ali pa jo zgolj preleti z določeno natančnostjo (via točka). Glede na izbrano aplikacijo določimo kakšno natančnost pozicije v via točki potrebujemo.

Najprej ustvarimo nov modul na naslednji način: ABB menu  Program Editor  T_ROB1  New_ Module Poimenujemo ga »ABB_DIR«.

Poleg ukazov gibanja potrebujemo še ukaz za iskanje novega koordinatnega sistema. Osnova je ukaz SearchL, ki je v načeloma ukaz za linearno premikanje robota v neko točko, poleg tega pa se med izvaja-

Slika 4 - Deli učne naprave FlexPendant

26

Zbornik DIR2010 - 98/2010

APLIKACIJE Z INDUSTRIJSKIMI ROBOTI EPSON

njem premika opazuje še stanje digitalnega vhodnega signala (naprimer signala iz induktivnega senzorja). Ko na vhodu zaznamo predpisano spremembo signala (npr. induktivni senzor zazna bližino kovinskega predmeta), se položaj robota ob spremembi stanja shrani. S tremi odčitavanji z ukazom SearchL lahko določimo novo lego objekta.

Slika 7 - Premikanje brez preleta in s preletom

Gibanje v ročnem načinu V osnovnem meniju izberemo Hitri meni (Quickmenu), nato pa v podmeniju izberemo ikono robota in možnost Show Details.

Multimove Sinhrono koordinirano gibanje: Več robotov lahko obdeluje isti premikajoči se obdelovanec. Pozicioner ali robot, na katerem je pritrjen koordinatni sistem ter roboti, ki so programirani za delovanje v tem koordinatnem sistemu, morajo imeti sinhronizirane gibe. To pomeni, da se vsi programi odvijajo simultano. Pri MultiMove-u so na en krmilni modul lahko priklopljeni štirje pogonski moduli, na vsak pogonski modul pa lahko priključimo enega robota in tri zunanje osi (zunanje osi so preprosti pozicionerji z zgolj eno prostostno stopnjo, vendar jih je mogoče programirati na enak način kot robotske manipulatorje). Na ta način prihranimo na opremi, hkrati pa nam to omogoča napredno koordinirano gibanje med roboti in drugimi mehanskimi enotami. Multimove torej ponuja poleg standardnega gibanja vsakega robota posebej še dva dodatka. Koordinirano gibanje –robot deluje z ozirom na drugega tako, da glede nanj ohranja lego. Sinhronizacija – časovna uskladitev v izvajanju operacij večih robotov. Lahko se opravlja za vsak ukaz posebej ali pa le na določenih točkah. SyncMoveOn: SyncMoveOn se uporablja za vklop sinhronega gibanja. Ukaz SyncMoveOn čaka, da vsi programi pridejo do tega ukaza. V vseh programih se ukazi od te točke naprej odvijajo simultano, dokler ne pridejo do ukaza SyncMoveOff. Točka pred ukazom SyncMoveOn mora biti končna točka (brez cone).

Slika 8 - Opcije podmenija Show details

V naslednjem podmeniju lahko izbiramo mehansko enoto, ki jo želimo premikati (robot, pozicioner, tračnica...), način gibanja (po sklepih – axis jog, linearno – linear, reorientacija – reorient) in koordinatni sistem v katerem želimo premikati robota (globalni – world, bazni – base, koordinatni sistem delovnega objekta – work object CS, koordinatni sistem orodja – tool CS). Ustvarimo lahko več različnih delovnih objektov in orodij, med katerimi prav tako izbiramo v tem podmenuju. Z drugo ikono v Hitrem menuju vključimo inkrementalno gibanje. Izbiramo lahko med koraki 0,05 mm (small), 1 mm (medium) in 5 mm (large), lahko pa nastavimo tudi poljubno vrednost med 0,05 mm in 5 mm (user). Opcija Show Values nam prikaže velikost koraka v mm za linearne gibe in v radianih za gibanje po sklepih in reorientacijo. Za premikanje robota v ročnem načinu moramo obvezno do polovice pritisniti omogočitveno tipko (Enabling device)!

SyncMoveOff: SyncMoveOff se uporablja za izklop sinhronega gibanja. Ko vsi programi pridejo do ukaza SyncMoveOff, lahko nadaljujejo z nesinhronim načinom. Točka pred ukazom SyncMoveOff mora biti končna točka (brez cone). WaitSyncTask: Če želimo programe večih robotov sinhronizirati le v določenih točkah (želimo, da roboti počakajo najpočasnejšega) uporabimo ukaz WaitSyncTask. Program bo počakal na tej točki, dokler vsi programi z enakim ukazom ne pridejo do njega. Izvedba aplikacije Prvi del: Program napišemo tako, da se 1. robot giba okoli ovir pritrjenih na zunanjo os, medtem ko se le-ta premika. Ukazi, ki jih uporabimo so MoveL, MoveJ in MoveC. Drugi del: Program drugega robota napišemo tako, da se robot giblje okrog ovir pritrjenih na prvem robotu, medtem, ko se prvi robot še vedno premika okoli ovir pritrjenih na zunanjo os. Poleg MoveL, MoveJ ter MoveC uporabimo še ukaze SyncMoveOn in SyncMoveOff.

Zbornik DIR2010 - 98/2010

27

APLIKACIJE Z INDUSTRIJSKIMI ROBOTI EPSON

Postavljanje in podiranje domin

Industrijski partner: DAX d.o.o. Aplikator: MATIC Mašat

Namen aplikacije je, da se spoznamo s 4-osnim EPSON robotom v SCARA konfiguraciji, programskim vmesnikom Epson RC+ 4.1.4 in programskim jezikom SPEL. Najprej se bomo spoznali z ročnim učenjem točk robota in povezovanjem le-teh s pomočjo jezika SPEL. Nato bomo spoznali še dodatne, naprednejše ukaze, kot so ustvarjanje funkcij in for zanke, s katerimi bomo lahko postavljali domine v ravno vrsto ali v obliki polkroga, ter tako ustvarili krivulje, sestavljene iz domin. Ko bomo opravili prve tri kratke naloge in če bo čas dovoljeval, bomo lahko prostovoljno izbirali postavitev domin in se zabavali pri podiranju.

Opis robota in krmilnika Epson E2S651 je 4-osni robot tipa SCARA srednje velikosti. Sestavljajo ga trije rotacijski sklepi in en translacijski sklep. Najpomembnejše prednosti so hitrost, natančnost in preprosta namestitev ter programiranje (PC-based kontroler). Roboti SCARA konfiguracije se predvsem uporabljajo za tako imenovane »Pick and Place« operacije, torej za pobiranje in prestavljanje lažjih predmetov v proizvodnji.

Model robota

E2S651

Oblika

SCARA 4 Axis AC Servo 5 kg 650 mm 170/320 mm +/- 360 ° 6300 mm/s 1100 mm/s 1870 °/s +/- 0,015 mm +/- 0,01 mm +/- 0,020 ° 0,477 s 0,120 kg·m2 20 kg; 22 kg multimount 15 Electric, 3 Pneumatic, Hollow Quill

Maksimalna obremenitev Doseg osi T1+T2 Z U Hitrost T1+T2 Z U Ponovljivost T1+T2 Z U Čas cikla Vztrajnostni moment Masa Uporabniška vodila

Tabela 1 Specifikacije robota

Slika 1 - Podiranje in postavljanje domin

Krmilnik robota je zasnovan na industrijskem PC-ju. Osi robota krmilijo neodvisni namenski procesorji, uporabniški vmesnik Epson RC+, ki predstavlja delovno okolje za vse robote Epson, pa teče pod operacijskim sistemom Windows 2000. Vse komponente krmilnika, vključno s končnimi stopnjami ojačevalnikov, se nahajajo v standardnem 19” ohišju. Pisanje robotskih aplikacij poteka v programskem jeziku SPEL, ki nudi tudi široke možnosti komunikacije in vpenjanja v aplikacije, razvite s splošnonamenskimi programskimi jeziki (vmesnik ActiveX, TCP/IP itd.). Izvedba aplikacije

Slika 2 - Epson E2S651

28

Izgled in opis vmesnika: Na sliki 3 je prikazan programski vmesnik RC+, s katerim upravljamo in programiramo Epson robote. Na levi strani se nahaja seznam vseh pomembnejših datotek, ki so potrebne za naš projekt. Zbornik DIR2010 - 98/2010

APLIKACIJE Z INDUSTRIJSKIMI ROBOTI EPSON

Najpomembnejši sta Main.prg v katerem se nahaja koda na desni strani, ter robot1.pnt v kateri se nahaja seznam točk z njihovimi imeni in koordinatami. V desno okno pišemo ukaze robotu s pomočjo programskega jezika SPEL, spodaj pa se nahaja debugger, ki nam ob začetku prevajanja kode javi mesto napake. Celoten seznam SPEL ukazov, ki jih bomo potrebovali za izvedbo nalog, imamo na voljo v tabeli 2.

Slika 3 - Programski vmesnik RC+

Na sliki 4 je prikazano okno Jog and Teach, s katerim lahko neposredno premikamo robota (brez prevajanja kode) in ga učimo točk (odpremo ga s klikom na ikono v zgornjem meniju). Na levi strani se nahajajo gumbi za premikanje robota v vseh treh smereh (X, Y, Z) ter rotacijo prijemala okoli Z osi (U). Pod njimi se nahaja tudi možnost pošiljanja robota v že shranjene točke. Premaknemo ga lahko tako, da izberemo vrsto premika (Motion Command) ter kliknemo Execute. Odpre se nam okno, kjer izberemo točko in pritisnemo . V desnem delu okna, lahko nastavljamo intervale, za koliko se bo robot premaknil ob pritisku gumbov na levi strani, ter odčitavamo trenutno lego vrha robota.

Slika 4 - Jog and Teach okno

Spodaj pa imamo možnost učenja in brisanja točk robota. Robota naučimo točke tako, da ga pripeljemo v želeno točko (ročno ali posamično po oseh), ji določimo zaporedno številko (Point #), ime (Point name) ter pritisnemo gumb Teach P0. Točke se shranjujejo v datoteko robot1.pnt, kjer jih lahko tudi urejamo in brišemo. Ko zaključimo s pisanjem programa, ga moramo prevesti. To storimo s klikom na ikono . Če imamo napake v kodi, se program ne prevede, javi pa nam napako v debugger oknu. V oknu, ki se nam odpre, imamo možnost pognati program (Start main), lahko pa ga tudi ustavimo (Pause), nadaljujemo (Continue) ali prekinemo (Abort All). 1. del – Učenje točk: Cilj prve naloge je, da se naučimo učenja točk robota ter da napišemo funkcijo, ki bo robota pošiljala po nove domine v podajalnik. Robota ročno ali s pomočjo Jog and Teach okna pripeljimo v poljubni točki in ju shranimo. Prav tako robota pripeljemo tik nad domino v podajalniku in točko shranimo. Ko smo točke shranili in poimenovali, napišemo funkcijo za pobiranje domin iz podajalnika. Funkcija bo poslala robota v točko nad podajalnik z ukazom Jump. Za premikanje v točke lahko sicer uporabimo dva ukaza - Go ali Jump. Razlika med njima je, da Jump dvigne predmet po Z osi, jo prenese in nato spusti, medtem ko Go predmeta ne dvigne, le prenese ga v novo točko. Sledi ukaz Wait, ki ga vključimo zato, da ima robot čas zapreti prijemalo preden začne premik v novo točko (uporabimo zakasnitev 0,1). Ko je robot v pravi točki, prijemalo zapremo z ukazom On oz. razpremo z ukazom Off (za izhod izberemo vrata 0). Ponovno uporabimo ukaz Wait in s tem je funkcija zaključena. Ta del kode smo vključili v funkcijo zato, ker bomo robota večkrat pošiljali po nove domine. Da bo naloga opravljena, moramo v glavno funkcijo še napisati ukaze, ki bodo poslali robota po domino (za klic funkcije uporabimo ukaz Call), jo premaknemo v prvo točko, pošljemo robota po novo domino in jo premaknemo v drugo točko. Ker bomo pogosto razpirali prijemalo, lahko potrebne ukaze za razpiranje prijemala vključimo v funkcijo. 2. del – For zanka in ukazi za premikanje točk: Cilj te naloge je, da s pomočjo for zanke postavimo določeno število domin v ravno vrsto. Ker smo pri prejšnji nalogi ustvarili funkciji za pobiranje novih domin in razpiranje prijemala, ju lahko uporabimo pri tej nalogi. Najprej robota naučimo točke, kjer bo začel s postavljanjem domin. V glavni funkciji nato deklariramo novo spremenljivko (tipa integer), ki bo štela število ponovitev for zanke. V for zanki se nahaja ukaz za zajem novih domin iz podajalnika, ter ukaz za premik domin v ravni črti. To lahko dosežemo z ukazom X (obstajajo tudi ukazi Y, Z in U), ki neki začetni točki prišteje oz. odšteje premik v x smeri (za premik uporabimo 20 mm in to vrednost pomnožimo z zaporedno številko iteracije). Katero operacijo bomo uporabili (+ ali –) se lahko prepričamo v Jog and Teach oknu.

Zbornik DIR2010 - 98/2010

29

APLIKACIJE Z INDUSTRIJSKIMI ROBOTI STÄUBLI

3. del – Ustvarjanje polkroga: Zadnja naloga je malo kompleksnejša, njen cilj pa je, da s pomočjo prej spoznanih ukazov napišemo program, ki ustvari polkrog oz. krožnico, s katero lahko ustvarimo bolj dinamične krivulje. Najprej naučimo in shranimo točko, ki bo predstavljala središče kroga, pri tem pa moramo biti pozorni na orientacijo (U os) prijemala (mora biti vzporedna z navpično oz. vodoravno premico, ki gre skozi središče), ki je odvisna od tega, kje želimo, da se začne postavljanje polkroga. Poleg točke bomo potrebovali tudi funkciji za zajem novih domin in razpiranje prijemala, ki smo jih ustvarili pri prvi nalogi. Sedaj lahko začnemo pisati program v main funkciji. Najprej deklariramo spremenljivko, ki bo vsebovala polmer kroga in spremenljivko za štetje ponovitev for zanke kot integer, ter zamik okoli U osi tipa double. Nato shranimo polmer kroga v spremenljivko (število je v mm) in izračunamo, koliko domin potrebujemo za postavitev polkroga. To lahko storimo z naslednjo enačbo: Št. domin = (2··r)/20 (to nam poda število domin za celoten krog, za polkrog je pol manj). Preden začnemo s pisanjem for zanke še izračunamo zamik okoli U osi in ga shranimo v spremenljivko, ki smo jo definirali na začetku. Enačba za zamik: zamik = 180/št. domin (za celoten krog uporabimo 360). Vrednosti zamika ne zapišemo direktno v spremenljivko, ampak jo prevedemo v radiane (Sin in Cos sprejemata vrednost v radianih), za kar uporabimo funkcijo DegToRad. Nato še zapišemo for zanko, ki naj se izvaja od vrednosti 0 do št. domin, v kateri najprej zajamemo novo domino, nato pa izračunamo odmik po X, Y in U osi od središča (ukazi X, Y, U). To storimo z enačbami: • x = r·sin(zamik·št. iteracije) • y = r·cos(zamik·št. iteracije) • u = zamik· št. iteracije Pri vrednosti u moramo zamik prevesti nazaj v stopinje z ukazom RadToDeg. Vse kar nam preostane je, da premaknemo prijemalo v pravo točko (prištevamo oz. odštevamo ukaze X, Y in U od središčne točke) in kličemo funkcijo za izpust domine.

Seznam potrebnih SPEL ukazov Če želite opis ukaza, ki ga ni na spodnjem seznamu, si oglejte Pomoč v programskem okolju RC+. Integer ime_spre- Spremenljivko definiramo kot menljivke celoštevilčen tip Double ime_spre- Spremenljivko definiramo kot decimenljivke malno število Go ime_točke

Ukaz, ki robota premakne v izbrano točko, ne da bi predmet dvignil po Z osi

Jump ime_točke

Ukaz, ki robota premakne v izbrano točko, tako da predmet dvigne po Z osi, se premakne in nato predmet spusti nazaj po Z osi

Wait število_ sekund

Ustavi izvajanje programa za določeno št. sekund

On N, Off N

Vklop oz. izklop digitalnih vrat N

Function ime_ funkcije ... koda ... Fend

Deklariranje funkcije z imenom ime_funkcije

Call ime_funkcije

Ukaz s katerim pokličemo funkcijo

For i = zač_vred To Izvajanje for zanke od zač_vred do končna_vred končne_vred (spremenljivka i se ob ... koda ... vsaki zanki poveča za 1) Next X(vrednost), Y(vrednost), Z(vrednost), U(vrednost)

Ukazi, ki premaknejo točko za vrednost v določeno smer

Sin(kot), Cos(kot)

Izračun sinusa in kosinusa podanega kota (kot mora biti podan v radianih)

DegToRad(kot), RadToDeg(kot)

Ukaza, ki vam prevedeta kot iz stopinj v radiane oz. obratno

Slika 5: Skica postavljanja domine

30

Zbornik DIR2010 - 98/2010

Tabela2 - Tabela SPEL ukazov

APLIKACIJE Z INDUSTRIJSKIMI ROBOTI STÄUBLI

Manipulacija različnih kosov v različnih koordinatnih sistemih

Industrijski partner: DOMEL d.o.o. Aplikator: Miha Pagon

Namen aplikacije je prikazati osnovne principe programiranja robotskega manipulatorja Stäubli TX60. Pokazali vam bomo dva načina programiranja: z ročno učno napravo ter s programskim paketom Stäubli Robotics Suite. Poudarek je na delu z ročno učno napravo. V obeh bomo kreirali koordinatne sisteme, točke po katerih bo manipulator potoval, ter program, ki bo te točke povezoval. Končni cilj je rešitev uganke Tower of Hanoi (http://en.wikipedia.org/wiki/Tower_of_Hanoi) s pomočjo robotskega manipulatorja.

Opis robota Robotski manipulator Stäubli TX60 odlikujejo njegova majhnost ter hitrost. Ker je njegovo ogrodje popolnoma zaprto, je idealen za uporabo v neprijaznih okoljih. Namestimo ga lahko na tla, steno ali strop, kar nam omogoči izvedbo veliko različnih aplikacij: paletizacijo, pakiranje, podajanje, manipulacijo, pregledovanje, itd.

Model

TX60

Prostostne stopnje Nominalna obremenitev Maksimalna obremenitev

6 3,5 kg 9 kg

Doseg

670 mm

Možnost montaže Natančnost

tla/stena/strop ± 0,02 mm

Stäubli CS8 series controller

CS8C

Tabela 1 - Specifikacije robotskega manipulatorja

Osnovni ukazi gibanja robota moveJ(točka1, orodje, mdesc): je najbolj preprosta oblika premika (premik po sklepih), robot se iz trenutne lege premakne v lego, podano kot parameter (točka1), po njemu najlažji poti, ki pa nam ni znana. Torej mora imeti dovolj prostora okrog sebe, da ne pride do trčenja. Prednost tega ukaza je, da je najhitrejši ter vedno izvedljiv.

Slika 1 - Robotski manipulator Stäubli TX60

moveL(točka1, orodje, mdesc): je ukaz za premik po ravni črti (linearni premik) od trenutne lege do lege, podane kot parameter (točka1). Ta gib je počasnejši od premika po sklepih. Pride lahko do primera, ko robot neke točke v prostoru ne more doseči z linearnim premikom. (Primer: končna lega je na drugi strani robota kot trenutna lega. Robot bi moral skozi samega sebe.) Dobra stran te vrste premika je, da je pot vrha robota popolnoma določena. moveC(točka1, točka2, orodje, mdesc): je ukaz za premik vrha robota po krožnici, ki je definirana s tremi točkami (trenutno lego, končno lego ter eno vmesno lego). Rešitev ne obstaja, če je kot med začetno lego in lego točke točka1 ali med točkama točka1 in točka2 večji kot 180°.

Slika 2 - Programska oprema Stäubli Robotics Suit

appro(točka1, {x,y,z,rx,ry,rz}): vrne točko, ki je od točke točka1 oddaljena za x, y in

Zbornik DIR2010 - 98/2010

31

APLIKACIJE Z INDUSTRIJSKIMI ROBOTI STÄUBLI

z ter se njena rotacija od rotacije točke točka1 razlikuje za rx, ry in rz. To je zelo priročno, ko pobiramo objekte, saj moramo kos pobrati preko točke, ki je nad objektom, ne pa iz poljubne točke. točka1/točka2: je točka, v katero naj se robot premakne orodje: predstavlja orodje, ki je vpeto na vrhu robotskega manipulatorja (v orodju so definirani odmiki vrha orodja od vrha robotskega manipulatorja) mdesc: opis maksimalnih hitrosti, pospeškov, s katerimi se lahko robot giblje x, y, z: koodinate v nekem koordinatnem sistemu rx, ry, rz: rotacije okoli osi nekega koordinatnega sistema

13. Podobno kot pod številko 4. Le da tu z enim gumbom spreminjamo sklep/koordinatno os, z drugim pa spreminjamo pozicijo. Ustvarjanje točke/koordinatnega sistema: Točko ustvarimo tako, da v ročnem načinu na učilni napravi pritisnemo F1 (New). Nakar se nam odpre okno v katerem lahko vpišemo ime točke/koordinatnega sistema, pod Type pa izbiramo med točko (point) ali koordinatnim sistemom (frame), ko vpišemo ime pritisnemo F8 (Ok). Odpre se novo okno, kjer lahko vpišemo koordinate točke/koordinatnega sistema. Ko končamo z vpisom koordinat, ali če jih hočemo definirati kasneje pritisnemo F8 (Ok).

Ročna učna naprava ter nekaj uporabnih operacij Ročna učna naprava je naprava, ki se uporablja pri delu z robotom. Vgrajene ima vse potrebne funkcije, ki bi jih pri tem lahko uporabljali. Torej lahko z njo pišemo, spreminjamo, preizkušamo/zaganjamo programe, definiramo točke ali koordinatne sisteme ter seveda premikamo robota.

Slika 4 - Prikaz v ročnem načinu

Definicija točke: Točko definiramo tako, da v ročnem načinu postavimo vrh robota v lego, ki jo hočemo shraniti in izberemo točko, v katero jo hočemo shraniti. Nato pritisnemo F1 (Here), v oknu, ki se nam odpre, so prikazani podatki o poziciji. Tu pritisnemo F8 (Ok).

Slika 3 - Ročna učna naprava

Pomen tipk na ročni učni napravi: 1. Izbira načina delovanja robota: ročni način, način za testiranje, vodenje na daljavo, avtomatski način 2. Gumb za vklop moči motorja 3. Gumb v sili 4. Gumbi za premikanje robota po sklepih ali koordinatnih oseh izbranega koordinatnega sistema 5. Izbira načina vodenja robota: po sklepih, po koordinatnem sistemu, po točkah 6. Gumba za spreminjanje hitrosti robota 7. Funkcijski gumbi 8. Tipkovnica za vpisovanje imen, ukazov,... 9. Gumbi za pomikanje po menijih 10. Gumbi za upravljanje z aplikacijami (zagon, pavza, stop) 11. Tri-stopenjsko stikalo za vklop (če spustimo to stikalo ali ga preveč stisnemo, se robot ustavi) 12. Gumbi za upravljanje izhodnih naprav (prijemala,...)

32

Programiranje: Najprej moramo priti do našega programa. Do njega pridemo tako, da pritisnemo Menu. V glavnem meniju izberemo Application Manager → naša aplikacija → Programs. Tu izberemo našo funkcijo. Odpre se nam okno, v katerem je napisan naš program, nakar ga lahko spreminjamo z preprostim vtipkavanjem ukazov.

Slika 5 - Meni v katerem lahko pregledamo vse podatke/funkcije našega programa (prikazane so točke)

Definicija koordinatnega sistema: Za definicijo koordinatnega sistema najprej pritisnemo Menu, da pridemo do glavnega menija. Tam

Zbornik DIR2010 - 98/2010

APLIKACIJE Z INDUSTRIJSKIMI ROBOTI STÄUBLI

izbiramo Application Manager → naša aplikacija → Global Data → Izberemo koordinatni sistem, ki ga hočemo spremeniti ter pritisnemo F2 (Teach). Odpre se nam okno, v katerem lahko na več načinov spreminjamo koordinatni sistem: Direktno ali s tremi točkami. Pri direktnem načinu preprosto vpišemo podatke o legi baze koordinatnega sistema, v primeru, da so ti podani. Z načinom s tremi točkami pa si pomagamo, ko teh podatkov nimamo. Tu moramo podati tri točke, bazo (origin), eno točko v smeri x-osi iz baze ter eno v smeri iz y-osi iz baze. To storimo tako, da vrh robota pripeljemo v ustrezno točko, ki jo nato shranimo.

Danes je podjetje Domel d.d. eden vodilnih svetovnih proizvajalcev sesalnih enot. Na evropskem trgu dosegamo preko 65 % tržni delež, na svetovnem pa preko 40 %. Prelomnega pomena za programsko usmerjenost podjetja je bil prodor s sesalnimi enotami na nemški trg v letu 1975. Proizvodnja elektromotorjev je polno zaživela in je v vseh letih rasla. Največji delež trenutnega proizvodnega programa predstavljajo prav sesalne enote za suho in mokro sesanje, ki jim sledijo univerzalni kolektorski motorji, motorji s trajnimi magneti ter profesionalne izvedbe elektronsko komutiranih sesalnih enot in motorjev. Podjetje se je začelo ukvarjati tudi z drugimi programi, kot so to proizvodi za avtomobilsko industrijo, program prezračevalne in ventilatorske tehnologije, ukvarjamo pa se tudi s produkti za proizvodnjo alternativnih virov energije. Prvi kontakti Domela z novo hitro razvijajočo tehnologijo gorivnih celic segajo približno sedem let nazaj k sodelovanju z nemško firmo v projektu Opel Zafira. Prvi resnejši projekt pa je prišel iz podjetja Hydrogenics iz Kanade, za katerega je podjetje Domel na inovativen način razvilo EC puhalo za dovod zraka v gorivno celico in navdušilo naročnika z rešitvijo, ter si tako na široko odprlo vrata na ta trg. Danes smo prisotni v vseh pomembnejših svetovnih podjetjih, ki se ukvarjajo s to napredno vodikovo tehnologijo.

Slika 6 - Meni za spreminjanje koordinatnega sistema

Spreminjanje orodja ter koordinatnega sistema v načinu ročnega vodenja: V ročnem načinu lahko izbiramo, po katerem koordinatnem sistemu se bomo premikali. To naredimo tako, da v ročnem načinu pritisnemo F8 (Sel.), v oknu, ki se odpre, izberemo orodje, v naslednjem pa koordinatni sistem. Izvedba aplikacije V prvi fazi razvoja aplikacije ustvarimo nekaj poljubnih točk. Zatem napišemo preprost program, v katerem uporabimo različne ukaze za premikanje robota in opazujemo razlike v premikanju robota. V drugi fazi bomo premaknili en obroč iz začetne lege v neko drugo lego. Ker je postavitev kosa nagnjena glede na referenčni koordinatni sistem robota, ustvarimo nov koordinatni sistem, ki je vzporeden z ravnino, v kateri se nahaja obroč. V tem koordinatnem sistemu določimo točko, v kateri ga lahko primemo. Določimo tudi točko v kateri bomo obroč odložili. Ta točka naj bo v referenčnem koordinatnem sistemu. Zatem moramo napisati program, ki bo šel do točke za pobiranje, prijel obroč, ga nesel v točko za odlaganje ter ga spustil. Tu si pomagamo s funkcijo appro, saj ne smemo iz katere koli lege v točko za pobiranje ali odlaganje, ampak moramo to narediti iz lege, ki se nahaja malo nad to točko. Tretja faza je demonstracija celotne rešitve uganke Tower of Hanoi, saj je program, uporabljen za to rešitev, predolg, da bi ga napisali v času, ki nam je namenjen, uporablja pa enake principe, kot smo jih uporabili v prejšnjih dveh fazah.

Poslovna enota PC OZI

Programsko preoblikovanje podjetja je botrovalo ustanovitvi nove poslovne enote v okviru Domela, katere glavna naloga je uvajanje avtomatizirane proizvodnje. V Domelu od leta 1989 zastopamo priznani nemški podjetji. Prvo je proizvajalec servo pogonov in linearne tehnike Bosch Rexroth (v začetku Indramat in Star), drugo pa proizvajalec koračnih motorjev Phytron. Velika pridobitev za oddelke je bila sklenitev pogodbe v letu 2006 z nemškim proizvajalcem robotov Staübli, o zastopanju teh robotov na slovenskem trgu. Ker so vsi omenjeni proizvodi nosilni elementi avtomatizacije je bilo seveda samoumevno, da se v novo organizirano enoto vključi tudi oddelek zastopstva. Tako lahko trgu ponudimo široko paleto proizvodov, namenjenih avtomatizaciji proizvodnje: Bosch Rexroth servo pogoni, krmilna in regulacijska tehnika Bosch Rexroth proizvodi linearne tehnike Staübli štiri in šest osni roboti Phytron koračni motorji, krmilniki, končne stopnje posamezne proizvodne naprave ali celotne proizvodne linije Oddelek, ki se ukvarja z izdelavo opreme za avtomatizacijo proizvodnih procesov v Domelu deluje že več kot 30 let. Gre predvsem za montažne linije ali posamezne naprave, ki se uporabljajo v procesu sestave različnih vrst elektromotorjev. Potreba po tovrstni opremi je vedno večja, zato je bilo smiselno oddelek reorganizirati v samostojno poslovno enoto. V večji meri smo do sedaj izdelovali to opremo predvsem za potrebe matičnega podjetja. Z širitvijo prodajnega programa na robotiko pa smo se tudi na tem področju usmerili na zunanji trg. Sposobni smo ponuditi kompleksne rešitve po željah in potrebah posameznih kupcev. Oddelek lahko s svojimi izkušnjami in znanjem uspešno kljubuje najnovejšim zahtevam trga pri uvajanju avtomatizacije: krajši proizvodni procesi, zagotavljanje proizvodnje brez napak, krajši pretočni časi, fleksibilni procesi, sledenje proizvodnje izdelka. V enoti razpolagamo z lastno konstrukcijo in elektroniki – programerji. Njihova strokovna usposobljenost je zagotovilo kvalitetnih izdelkov. Pri svojem delu se povezujemo z zunanjimi partnerji s Fakulteto za Strojništvo in Fakulteto za Elektrotehniko iz Univerze v Ljubljani, z Institutom Jožef Stefan, s Tehnološkim centrom TECES …

Zbornik DIR2010 - 98/2010

www.domel.si

33

APLIKACIJE Z INDUSTRIJSKIMI ROBOTI STÄUBLI

Vodenje robota Stäubli RX90 položajno in po sili

Industrijski partner: DOMEL d.o.o. Aplikatorja: Luka Ambrožič, Leon Panjtar

Aplikacija služi namenu spoznavanja položajnega vodenja in vodenja robota po sili, torej gibanja glede na silo, ki deluje na vrh robota (konec robotske roke). Programiranje poteka v okolju Matlab Simulink, osnovni del aplikacije pa predstavlja preprost regulacijski algoritem, ki na gibanje vrha vpliva z določanjem njegove hitrosti (smeri in velikosti). V programu imamo vedno na voljo povratno informacijo o sili, s katero deluje okolica na vrh robota, trenutni položaj ter trenutno hitrost vrha robota. Vodenje načrtamo z uporabo teh informacij.

Opis robota

Senzor sil in navorov JR3 85M35A-I40, ki je nameščen na vrh robota, omogoča vodenje po sili. Karakteristike senzorja prikazuje tabela 2. Tabela 2 - Lastnosti senzorja sil in navorov

Veličina

Razpon

Resolucija

Sila X, Y (Fx, Fy)

200 N 400 N

0,05 N

Sila Z (Fz) Navor X, Y, Z (Mx, My, Mz)

12 Nm

0,003 Nm

0,10 N

Slika 1 - Robot Stäubli RX90

Aplikacijo razvijamo za robot Stäubli RX90, ki ga krmilimo s programsko opremo xPC Target, dodatnim modulom programskega paketa Matlab. Stäubli RX90 je robot antropomorfne (členkaste, artikulirane, takšne, ki spominja na človeško roko) konfiguracije s šestimi prostostnimi stopnjami. Uporablja se kot industrijski robot s pozicijskim vodenjem za najrazličnejše naloge, pri dani aplikaciji pa je uporabljen kot haptični robot, voden po sili (na vrhu ima nameščen senzor sil in navorov (slika 2)). Robota odlikuje odlična ponovljivost. Tabela 1 - Lastnosti robota Stäubli RX90

Model robota

RX90

Največja obremenitev Število prostostnih stopenj Doseg zapestja

6 kg / 11 kg 6 985 mm

Ponovljivost

±0,02 mm

34

Slika 2 - Senzor sil in navorov, nameščen na vrh robota

Programsko okolje Matlab in Matlab Simulink Program aplikacije izvajata regulator in krmilnik, ki tečeta znotraj okolja Matlab. Naš algoritem bomo vključili v regulacijsko zanko regulatorja, ki skrbi za vodenje robota. Znotraj ukaznega prostora Matlab Workspace odpremo model regulatorja robota in na mestu, kjer nastavljamo želene hitrosti vrha robota, vstavimo funkcijo, s katero opišemo regulacijski algoritem. Celoten program regulatorja nato s pomočjo prevajalnika prevedemo v programski jezik C in pošljemo na krmilnik, kjer se program izvaja.

Zbornik DIR2010 - 98/2010

APLIKACIJE Z INDUSTRIJSKIMI ROBOTI STÄUBLI

neke spremenljivke, trenutna vrednost, razliko med tema pa predstavlja pogrešek

ex = xr - x. Če to napako ustrezno povečamo s faktorjem Kp, ki predstavlja ojačenje, dobimo regulirno veličino Ux. Ta v našem primeru predstavlja neko hitrost vrha robota, ki vpliva na smer in hitrost vrtenja motorjev, ti pa premikajo robota. Takšen princip se uporablja pri vodenju glede na položaj robota, kot tudi pri vodenju po sili na vrhu robota. Slika 3 - Mesto v blokovni shemi regulatorja, kamor pišemo naš algoritem

Zagon regulatorja, ki vsebuje naš algoritem vodenja

Vsakega izmed naših programov lahko simuliramo na virtualni različici robota Stäubli RX90 in tako brez tveganja preverimo, če program vsebuje morebitne napake, kajti zagon hroščatega programa na robotu samem je lahko nevaren. V pomoč si oglejmo nekaj osnovnih značilnosti programskega jezika matlab, v katerem bomo pisali naš algoritem. Senzor sile pošilja podatke v program združene v vektorju, kjer vsak element predstavlja eno od koordinatnih osi koordinatnega sistema vrha.

Z ukazom uiopen('ime_modela_regulatorja.mdl',1), ki ga vpišete v ukazno vrstico programa Matlab, odprete shemo regulatorja. Z dvojnim klikom na rdeč blok rtForceControl (Slika 3) se vam odpre urejevalnik programske kode Embedded MATLAB Editor, prikazan na Sliki 5.

Vektor sil F je v programu označen kot F=[F(1) ;F(2) ;F(3)]; kjer so F(1) - sila v smeri osi x F(2) - sila v smeri osi y F(3) - sila v smeri osi z posamezne vrstice vektorja. Posebej pozoren velja biti na zaključke vrstic (;), saj ti preprečijo, da se ob vsakem vzorčnem intervalu v delovno okolje izpišejo vrednosti nezaključenih vrstic. Znak ; znotraj oglatih oklepajev [ ] pa pomeni mejo med dvema vrsticama matrike (vektorja). Enako velja tudi za vektor trenutne lege vrha x_s ter vektor trenutne hitrosti vrha v_s. Regulacijski algoritem Algoritem za vodenje robota se poslužuje spremenljivke želene hitrosti vrha robota vd kot regulirne veličine. To pomeni, da bo glede na vrednost te spremenljivke krmilnik krmilil motorje, ki premikajo posamezne sklepe robota. Regulacija je izvedena na način, prikazan na sliki 4, kjer je xr želena vrednost

Slika 5 - Odprta predloga v programskem urejevalniku Embedded Matlab Editor

Naš algoritem za regulacijo napišemo v tem oknu in funkcijo shranimo s pritiskom na ikono Save (tretja z leve). Regulator je sedaj pripravljen in čas je, da ga zaženemo. Preden pa ga pošljemo v izvajanje na krmilnik, ga je potrebno prevesti v programski jezik C. To nam omogoča okolje Matlab in sicer z ukazom slbuild('ime_modela'). Ko se regulator prevede, ga moramo poslati na krmilnik in zagnati uporabniški vmesnik. To storimo z ukazom initall. Uporabniški vmesnik ter vmesnik krmilnika robota Adept Windows PC sta prikazana na sliki 6. Če želimo le simulacijo delovanja krmilnika, je potrebno zagnati še vizualizacijo robota (z ukazom uiopen('ime_modela_vizualizacije',1)).

Slika 4 - Proporcionalna regulacija robota

Če želimo delovanje krmilnika preveriti na robotu, moramo ob zagonu krmilnika vključiti tudi motorje

Zbornik DIR2010 - 98/2010

35

APLIKACIJE Z INDUSTRIJSKIMI ROBOTI STÄUBLI

robota. To storimo tako, da v uporabniškem vmesniku odkljukamo možnost Simulacija in pritisnemo gumb Start Stäubli. Nato v oknu Adept Windows PC vtipkamo črko e. Na kontrolni plošči robota (slika 8) začne utripati zelen gumb. Za zagon robota ga pritisnemo. V uporabniškem vmesniku izberemo še način vodenja Force Control, kar pomeni, da se za vodenje uporablja naš regulacijski algoritem. S pritiskom na gumb Start Control zaženemo krmilnik in regulacijo. Robot se giblje glede na naš regulacijski algoritem.

Robot se ob zagonu nahaja v koordinatnem izhodišču koordinatnega sistema robota. Tipka, ki gori zeleno, ko je robot pripravljen za gibanje. Ko tipka utripa zeleno, jo K je potrebno pritisniti.

T Tipka zasilnega ustavljanja rrobota Slika 8 - Kontrolna plošča l šč robota b t Stäubli Stä bli

1.del: Regulacija položaja vrha robota Želimo, da bi vrh robota krožil po krožnici v ravnini YZ z nekim radijem in določeno frekvenco. Enačba krožnice v krogelnih koordinatah se glasi: x=rcost y=rsint =2f Slika 6 - Adept Windows PC (levo) in Stäubli uporabniški vmesnik (desno)

Ker regulacijo izvajamo preko hitrosti vrha in ne položaja, je potrebno te enačbe odvajati. S tem dobimo ustrezne enačbe, preko katerih lahko določamo referenčno hitrost vrha. Razliko med trenutno in referenčno hitrostjo robota še ustrezno ojačimo (Kp < 0.1) in tako dobimo regulirno veličino, ki regulira položaj vrha robota. 2.del: Vodenje robota po sili in virtualna omejitev delovnega prostora Naš algoritem je napisan tako, da v programu dostopamo do vektorja sile na vrh robota. Če želimo, da se vrh robota giblje glede na silo na vrhu robota, mora biti regulirna veličina tej sili proporcionalna. Tako se robot giblje glede na velikost in smer sile na vrhu. Določimo tudi prostor, zunaj katerega je hitrost vrha robota enaka nič (robot miruje). 3.del: Pisanje trajektorije po tabli

Slika 7 - Vizualizacija simulacije gibanja robota

Izvedba aplikacije Aplikacija, ki jo načrtujemo, temelji na dveh principih vodenja. V prvem delu želimo napisati algoritem, ki bo krmilil gibanje vrha robota tako, da se bo le-ta premikal po neki geometrijski krivulji. Temu pravimo pozicijsko vodenje. V drugem delu pa odčitavamo silo, ki deluje na vrh robota in na podlagi le-te določamo gibanje robota. Takšno vodenje se imenuje vodenje po sili (ang. Force Control).

36

Če želimo, da se robot, ki ima na vrh pritrjeno pisalo, iz začetne lege približa tabli sam in nanjo izrisuje želeno trajektorijo, ki smo jo izbrali v prvem delu, moramo uporabiti kombinacijo vodenja po sili ter pozicijskega vodenja. V osi, ki določa položaj robota v smeri robot tabla, uporabimo vodenje po sili, saj le tako lahko ugotovimo, kdaj vrh robota doseže tablo (ko sila v tej smeri preseže neko vrednost). Tablo lahko tako po želji premikamo bližje ali jo oddaljujemo, saj bo program vedno deloval. V oseh, ki predstavljata površino table, pa robota krmilimo položajno, tako da izrisuje želeno krivuljo. Vedno, ko spremenimo program/algoritem in ga shranimo, je za izvajanje potrebno regulator ponovno prevesti in naložiti v krmilnik.

Zbornik DIR2010 - 98/2010

APLIKACIJE Z INDUSTRIJSKIMI ROBOTI FANUC

Fanuc: Tekoči trak in umetni vid

Industrijski partner: FANUC ROBOTICS Aplikator: Rok Vuga

Aplikacija je zasnovana tako, da predstavlja praktičen primer, pred katerega je postavljen zaposleni v podjetju, ki posodablja svojo proizvodnjo z robotom. Cilj aplikacije je razpoznavanje in lovljenje objektov, ki potujejo po tekočem traku. Delo poteka s pomočjo namenske programske opreme podjetja Fanuc, ki je uporabniku prijazna in primerna tudi za tiste, ki se z robotiko šele spoznavajo.

Slika 1 - Fanuc LRM 200iC

Tabela 1 - Lastnosti robota

Opis robota Robot LR Mate 200iC je kompakten industrijski robot proizvajalca FANUC. V naši robotski celici je uporabljen skupaj s strojnim vidom in tekočim trakom. Robot ima šest rotacijskih prostostnih stopenj in lahko služi različnim opravilom. Robota poganjamo s krmilnikom R-30A Mate. Gre za zelo majhen krmilnik te družine z integriranim 2D sistemom vida, ki se lahko razširi na 3D sistem ali, kot v našem primeru, 2D Line-Tracking. To je sistem, ki nam omogoči, da razpoznavamo in manipuliramo predmete medtem, ko se gibljejo po tekočem traku. Tehnične lastnosti robota LR Mate 200iC so predstavljene v tabeli 1.

Sklep 1 (baza) Sklep 2 Sklep 3 Sklep 4 Sklep 5 Sklep 6 (vrh)

Max. obtežitev Doseg Število osi

5 kg 704 mm 6

Maksimalne hitrosti sklepov: 350°/s 350°/s 400°/s 450°/s 450°/s 720°/s

Maksimalno območje gibanja sklepa: 340° / 360° 200° 388° 380° 240° 720°

in vsa druga »pamet« pa je uporabniškim očem skrita za ličnim uporabniškim vmesnikom. Nekaj osnovnih pojmov, potrebnih za razumevanje navodil: Work area – (delovno območje) je območje na tekočem traku, v katerem robot opravlja neko nalogo. Na primer, robot predmet pobere iz Work Area 1 in ga odloži v Work Area 2. Line – (tekoči trak) je zaporedje delovnih območij. Z drugimi besedami, to je v računalniški logiki predstavljen naš tekoči trak. Sensor task – je robotski program, ki s kamero detektira predmet na traku, ga pobere in prestavi. Program je že napisan, za potrebe posamezne aplikacije pa so dovolj minimalni popravki.

Slika 2 - Krmilnik R-30A Mate

Preden začnemo…

Aplikacija

Končni uporabniki robotske rešitve so običajno nevešči specifičnih znanj s področja robotike in programiranja, zato je uporabniška prijaznost bistvena lastnost uspešnega proizvoda. Tako bomo našo aplikacijo postavili skoraj izključno s »klikanjem«, vsi težavni izračuni, transformacije, programske funkcije in vsa

Ko hardverski del (kamera, tekoči trak z enkoderjem, omrežna povezava s krmilnikom, itd) uredimo, je potrebna nastavitev delovnega procesa v naslednjih korakih: 1. Z računalnikom se povežemo na krmilnik.

Zbornik DIR2010 - 98/2010

37

APLIKACIJE Z INDUSTRIJSKIMI ROBOTI FANUC

2. Nastavimo linije (lines). V meniju izberemo »Visual Tracking Config« in pritisnemo ikono »new«. Pod »type« izberemo »line« in vpišemo ime. Na primer Linija1. Izberemo OK. 3. Nastavimo delovna območja (work areas). Dvokliknemo pravkar narejeno linijo. Pokaže se okno, v katerem izberemo gumb »new«. Izpolnimo vse podatke in pritisnemo OK. Postopek ponovimo za vsa delovna območja, ki jih moramo definirati. 4. Nastavimo »območje sledenja« (tracking frame). V tem koraku robotu pokažemo, kje se fizično nahajaja to, kar smo mu predstavili z abstraktnimi pojmi line in work area. Kalibracijo tekočega traku in enkoderjeveje skale opravimo tako, da na tekoči trak položimo predmet, ki se ga z vrhom robota lahko dotaknemo. Poženemo »Tracking frame setup wizard«. Postopek poteka tako, da najprej s pomočjo ročne učne naprave robota pripeljemo do izbrane točke na traku, nato trak premaknemo malo naprej in se spet dotaknemo iste točke, na koncu pa robota zapeljemo še malo v pravkotni smeri (90° levo gledano v smeri traku), da določimo še y-smer koordinatnega sistema našega traku. Ko smo to opravili, se moramo vrniti k nastavitvam naših delovnih območij. Nastaviti moramo še parametre: Upstream in Downstrwam boundary (meja območja na traku, v katerem bo robot operiral s predmeti), Distribution line (pozicija elementa na traku, ob kateri se robotu pošlje podatek o razpoznavi predmeta) in Discard line (pozicija na traku, po prehodu katere robot ne lovi več predmeta). 5. Nastavimo robotski vid – kalibriranje kamere, učenje razpoznavanja obdelovancev... V tem koraku izberemo iRVision – Vision setup – Camera setup tools. Kliknemo na ikono »new«. V oknu Type izberemo progressive scan camera in vpišemo ime, na primer »kamera1«. Dvokliknemo, kar smo pravkar ustvarili. Na trak, v vidno polje kamere, postavimo obdelovanec in s pomočjo rdečega in zelenega gumba preverimo zajem slike. Nato se vrnemo v okno »Setup main« in izberemo »Camera calibration tools«. Kliknemo »new«. V »type« izberemo »Camera Calib Vis. Track«, vpišemo ime in kliknemo OK. Ustvarjeno dvokliknemo in izpolnimo s podatki naše kamere. Nato poženemo »Calibration wizard«. Nastavitveni čarovnik nas vodi skozi nastavitve kamere. Uporabiti moramo ročno učno napravo ter kalibracijsko polje s pikami. Ko se čarovnik zaključi, se vrnemo v okno »Setup main« in izberemo »Vision Process Tools«. S klikom na ikono ustvarimo nov vision proces. Za »type« izberemo »Single-view Visual Tracking«, potrdimo

38

in vpišemo želene nastavitve. Preostane nam še učenje oblike objekta oziroma objektov. Izberemo »GPM Locator Tool 1« (GPM - geometric pattern match). Enostavno postavimo naš obdelovanec v vidno polje kamere, pritisnemo rdeči gumb in izberemo »teach pattern«. Če imamo več različnih tipov obdelovancev, ki jih moramo zaznati, lahko to uredimo s klikom na »new GMP locator tool«. 6. Za naše potrebe modificiramo robotski program. Program je že napisan za splošen primer, ko imamo dva tekoča traka, robot pa prenaša obdelovance iz enega na drugega. Sestavljen je iz glavnega programa in ločenih programov za pobiranje in spuščanje predmeta. Vse težavno delo s sistemom umetnega vida in tekočega traku za nas opravita funkciji VSTKGETQ.PC in VSTKACKQ.PC. Program se piše s pomočjo ročne učne naprave. 7. Učenje referenčne pozicije V tem koraku robotu pokažemo transformacijo med koordinatnim sistemom kamere ter robotovega prijemala. Na ročni učni napravi izberemo »menus«  »setup«. Pod »type« damo »track sensor«. Ustavimo trak in izberemo »ref_pos«. Postavimo obdelovanec v vidno polje kamere in pritisnemo »find«, nato pa še »finish«. Trak poženemo in ga spet ustavimo, ko je obdelovanec v delovnem območju robota. Robota ročno pomeknemo v položaj za pobiranje (ali odlaganje) obdelovanca. 8. Po potrebi opravimo fine popravke. Ostane nam še fina nastavitev prijemanja obdelovancev na delujočem traku. V robotski program vrinemo ukaz »wait« takoj za pozicijo za prijemanje ter poženemo trak in program. Ko robot predmet pobere, se program začasno ustavi in takrat popravimo pozicijo in prepišemo prejšnjo nastavitev. Postopek ponovimo tolikokrat, dokler nismo zadovoljni. 9. Zagon aplikacije. Na videz zapleteno in za razumevanje težko tehnološko rešitev poženemo v nekaj enostavnih korakih, ne da bi tratili čas z matematično teorijo.

Zbornik DIR2010 - 98/2010

INDUSTRIJSKI ROBOTI IN STROJNI VID

Prepoznavanje pozicije kompleksnega objekta s pomočjo strojnega vida in odlaganje v predpisano lego

Industrijski partner: FDS RESEARCH Aplikator: Simon Reberšek

Dani izziv je sestaviti robotsko celico za vstavljanje SMD (surface-mount device) komponent na tiskanino. Aplikacija je sestavljena iz večih delov: postavitve orodij na robota, določitev delovnih prostorov, avtomatske kalibracije orodij, izgradnjo modela elementa, razpoznave elementa v naključni legi in pisanja robotske rutine za pobiranje in odlaganje elementa na vezje.

dustrijski robot kompakten dizajn, ima sposobnost prenašati sorazmerno velika bremena do največ 5 kg. Poleg tega omogoča največji vztrajnostni moment 0,1 kg m2, kar dovoljuje široko paleto različnih prijemal in aplikacij.

Slika 2 - Robot Denso HS-5555 Tabela 1 - Podatki o robotu

Število osi

4

Nosilnost Doseg Maks. hitrost

5 kg 550 mm 7100 mm/s

Ponovljivost

20 kg

Slika 1 - Osnovna konfiguracija

Opis kamere Programska rešitev je zasnovana v okolju FDS Imaging Software (FIS) in programski komponenti FDS Vision robot commander (FVRC). FIS je uporabljen za zajem in analizo slik (vključno s krmiljenjem svetilnih virov in aktivatorjev – elektropnevmatski ventil), FVRC pa za krmiljenje robotske roke. Opis robota Robot Denso HS5555 spada v serijo kompaktnih štiriosnih robotov konfiguracije SCARA, ki ponuja najvišjo hitrost (z osnovnim ciklom 0,35 s) in ponovljivost v svojem razredu. Čeprav ima ta majhen in-

Sony XC-HR58 je CCD kamera, z ločljivostjo 767 x 580 slikovnih elementov s hitrostjo 50 slik/s. Zaradi svojih majhnih dimenzij jo lahko namestimo praktično kamorkoli, ob predpostavki, da potrebuje 1 lux osvetljenosti pri vrednosti zaslonke F1.4. Primerna je za pregled polprevodniških elementov, za linije za hitro sestavljanje itn.

Izvedba aplikacije V prvem delu je potrebno pritrditi orodja (Tool) in ustrezna svetila na robota, prav tako je potrebno določiti

Zbornik DIR2010 - 98/2010

39

INDUSTRIJSKI ROBOTI IN STROJNI VID

delovna območja (Workspace) za prijemanje in odlaganje SMD komponent. Kamero za zajem slike elementov bomo namestili na vrh zadnje osi robota, orodje za prijemanje pa bomo namestili na dno, ekscentrično glede na z os zadnjega segmenta. Splošno o določanju orodja Med dvema koordinatnima sistemoma v kartezičnem koordinatnem prostoru obstaja homogena transformacijska matrika H, ki opisuje rotacijo, translacijo in perspektivo drugega koordinatnega sistema, glede na prvega. Za določitev orodja je potreben izračun te matrike. V našem primeru imamo na voljo robota konfiguracije SCARA, kar nam olajša delo, saj lahko ta robot deluje le v ravnini. Poiskati moramo samo vektor ter njegov kot med vrhom robota in orodjem. To storimo tako, da orodje pripeljemo v isto točko z vsaj dvema različnima legama robota. Iz razlike obeh leg robota izračunamo podatke, ki jih potrebujemo za vektor. Robota lahko v dve različni legi pripeljemo s pomočjo ročne učne naprave ali pa z algoritmom avtomatskega premika v željeno točko.

Določanje orodij Za kamero je pomembna orientacija, zato moramo izračunati kot med koordinatnim sistemom kamere in baznim koordinatnim sistemom robota. Prijemalo je krožno simetrično, torej je potreben le izračun pozicijskega dela transformacijske H matrike. Strojno razpoznavanje elementa V prvem koraku uporabljamo presvetlitveno tehniko za hitro odkrivanje objektov na sliki, zato je potrebno narediti matematični model elementa. Za formulacijo modela pa potrebujemo dobro sliko, ki jo nato obdelamo z različnimi operatorji. Najprej uporabimo Gauss-ov filter za glajenje, nato pa s Canny-jevim operatorjem poiščemo vse robove na sliki. Na model namestimo še krožno masko, ki vrača svojo pozicijo in orientacijo.

Premik kalibracijske točke v center kamere Algoritem v izbrani legi posname sliko in si zapomni koordinate točke, z robotom naredi enotski premik v baznem koordinatnem sistemu po osi x, nato ponovno posname sliko in pridobi nove koordinate točke. Zaradi možnosti levosučnega koordinatnega sistema kamere nato izvede še enotski premik robota v smeri y baznega koordinatnega sistema.

Slika 4 - Generiran model SMD komponente

Za iskanje elementa zajamemo sliko, jo ustrezno obdelamo s Gauss-ovim in Canny-jevim filtrom in dobimo črno belo sliko z ustreznimi robovi.

Slika 3 - Razpoznana točka za kalibracijo

Iz podatkov izračuna vektor premika proti središču, pretvorbeni faktor iz pixlov v mm in tudi orientacijo koordinatnega sistema kamere glede na bazni koordinatni sistem robota.

40

Zbornik DIR2010 - 98/2010

Slika 5 - Najdeni robovi na sliki

INDUSTRIJSKI ROBOTI IN STROJNI VID

Na sliki poiščemo ujemanje posameznih robov z osnovnim izgrajenim modelom in kot rezultat dobimo pozicijo, orientacijo in stopnjo ujemanja določenega elementa.

Uporaba FDS Robot Commander Uporabljamo ga za komunikacijo z robotom, kjer lahko robota na različne načine naučimo točk. Omogoča uporabo profilov, s katerimi lahko izvajamo tudi kompleksnejše naloge.

Slika 8 - Osnovno okno Robot Commander-ja

Za premikanje robota ustvarimo različne profile: pobiranje in odlaganje elementa, premik v home pozicijo, iskanje vezja, premiki za kalibracijo itd.

Slika 6 - Razpoznani element

Drugi korak je namenjen določanju orientacije ±. Zato potrebujemo novo sliko z detajli na vrhu čipa. Na voljo imamo čipe z vdolbino na vrhu, ki se na sliki ob primerni osvetlitvi z vrha vidi kot bela pika. To piko je potrebno zaznati. Vsak čip je lahko poljubno orientiran na mizi, zato je treba vsako sliko najprej zavrteti za kot, ki ga vrne krožna maska, nato pa z dvema pravokotnima oknoma, ki se postavita na zgornji in spodnji del čipa, preverimo še povprečno sivino vsakega izmed njiju. Na ta način lahko določimo točno orientacijo elementa na mizi.

Slika 9 - Okno za določevanje profilov

Za izvedbo programa definiramo različne točke: točke za generiranje delovnih območij in orodij, dinamično spremenljive točke za pobiranje in odlaganje elementa, točke, kjer naj išče vezje, točko za home pozicijo itd.

Slika 7 - Določevanje vdolbine na vrhu čipa Slika 10 - Pregled in urejanje točk robota

Zbornik DIR2010 - 98/2010

41

INDUSTRIJSKI ROBOTI IN STROJNI VID

Pobiranje in odlaganje elementov Za pobiranje in odlaganje moramo definirati delovna območja in jih izbrati tako, da so v priročnem delovnem prostoru robota. S tem lahko robot doseže vsako točko v poljubni legi. S kamero poiščemo v preddefiniranem območju robove, ki nam predstavljajo za pobiranje ploskovno osvetlitev in za odlaganje tiskano vezje. Na podlagi presečišča štirih robov dobimo dva vogala iskanega objekta, iz tega pa izračunamo premico, s katero definiramo posamezno delovno območje.

Pobiranje in odlaganje elementov izvedemo s pomočjo fiksnih profilov in točk, ki jih je mogoče dinamično spreminjati. Smiselno je razdeliti nalogo na dva dela. Robot ima v konfiguraciji SCARA ukaze depart in approach, zato lahko za pobiranje izberemo eno točko, ki ji dinamično spreminjamo koordinate. Pri tem upoštevamo tudi kot rotacije elementa tako, da imamo na prijemalu element vedno v isti legi. V primeru, ko je odlagalni prostor zraven prostora pobiranja in vmes ni nobenih ovir, lahko izvedemo odlaganje z enim profilom in točko, ki jo, podobno kot prej, določamo dinamično z branjem iz datoteke, kjer so zapisane lege posameznih elementov.

Uporabniški vmesnik Aplikacija je sestavljena iz posameznih operacij, ki si morajo slediti v zaporedju. Na začetku je potrebno kalibrirati orodja – kamero in prijemalo. Ta koraka sta medsebojno neodvisna. Potrebno je določiti delovne prostore za pobiranje in odlaganje elementov. Prav tako sta medsebojno neodvisna tudi koraka nalaganja pozicij iz tekstovne datoteke in generiranje modela elementa, ki sledita. Na koncu sledi še pobiranje elementov.

Slika 12 - Okno za izbiro operacij

Slika 11 - Določanje delovnega območja odlaganja elementov

Uporabniški vmesnik ima dodane možnosti za testiranje slike obeh kamer in pošiljanja robota v home pozicijo. Vmesnik je zasnovan zelo enostavno, za vsako rutino ima svoj gumb.

Visok tehnološki nivo dokazujemo s projekti in izdelki, ki jih razvijamo za podjetja kot so Sony, Kuka in Denso. Dejavnost družbe FDS Research d.o.o. je razvoj celovitih rešitev na področju računalniškega vida. Razvijamo lastno programsko opremo, optične postopke ter pripadajoče periferne sklope. Naročnikom nudimo rešitve po sistemu na ključ. Smo eksperti in hkrati vodilno slovensko podjetje za področje zagotavljanja kontrole vizualno izražene kakovosti s postopki optičnega zaznavanja. Svojo prihodnost gradimo na visokem tehnološkem nivoju, nenehnem razvoju ter profesionalnem odnosu do naših partnerjev. Razvili in postavili v obratovanje smo večino v Sloveniji apliciranih sistemov za optično kontrolo izdelkov. Naša programska oprema poganja delujoče rešitve na vseh kontinentih sveta in dnevno pregleda stotine milijonov kosov raznovrstnih izdelkov. Kot primer, v vsakem v Evropi izdelanem avtomobilu je vgrajenih nekaj deset različnih sestavnih delov, ki so bili pregledani z sistemi za optično kontrolo, ki jih je postavilo naše podjetje.

42

Zbornik DIR2010 - 98/2010

www.fdsresearch.si

ROBOTSKA STREGA Z ROBOTI MOTOMAN

Robotska aplikacija strege linije FlowLink pri postopku kataforeze

Industrijski partner: MOTOMAN Robotec d.o.o. Avtorja: Hubert Kosler, univ. dipl.inž. hubert.kosler@motomanrobotec.si Primož Primec, dipl.inž. str. rimoz.primec@motomanrobotec.si

In recent years we have witnessed exceptional quick development in the field of industrial automation and robotization. Today robots as well as industrial controllers are distinguished for their reliability and for their exceptional efficiency. The market offers wide range of robots with different capacity and different field of activity. In this way optimal choice for each concrete application is made possible. In Motoman Robotec d.o.o. we realize that the quality and integrity of the offer does not include only the sale of robots but also advise, development of whole application and reliable service activity. One of the numerous examples of whole robotic solution in the field of process automation, which were applied by Motoman Robotec d.o.o., is a cell for handling FlowLink line at E-coating procedure. This project is described below.

(AVTOMATIKA 73/2007)

Uvod

Namen in izvedba robotske celice

V Sloveniji v zadnjih letih beležimo izjemen porast investicij na področju avtomatizacije in robotike v različnih industrijskih vejah. Podjetje MOTOMAN ima v svoji ponudbi široko paleto robotov, ki omogočajo najbolj optimalen izbor za posamezno aplikacijo.

Kataforeza je tehnološki postopek površinske zaščite kovinskih delov z elektronanosom. Postopek kataforeze je sestavljen iz sledečih tehnoloških faz: razmaščevanje, spiranje z vodo, po potrebi jedkanje, spiranje z vodo, aktivacija, spiranje z vodo, spiranje z demivodo, kataforejsko lakiranje (katodni elektronanos), spiranje z ultrafiltratom, spiranje z demivodo, sušenje v peči in hlajenje v hladilnem tunelu. Postopek kataforeze je v grobem sestavljen iz priprave kovinskih delov za barvanje, barvanja, sušenja in hlajenja kosov.

Naj omenimo nekatere aplikacije, kjer so se roboti že izkazali za optimalna rešitev: • obločno varjenje • uporovno varjenje • strega strojev • brušenje • poliranje • paletiranje • montaža • lasersko in plazemsko rezanje Vse več podjetij stremi za večjo produktivnostjo, optimizacijo in zniževanjem proizvodnih stroškov. Integracija industrijskih robotov zelo učinkovito rešuje naloge logistike in strege med posameznimi stroji. Za nemoteno in stabilno delovanje celovitega sistema, taka rešitev zahteva ureditev ustrezne infrastrukture. Zelo pomemben je tok materijala skozi proces - način dovajanja vhodnih komponent, katere robot v procesu strege odvzema in pa mesto kamor te komponente na koncu procesa vstavlja oz. odlaga. Visoko usposobljeni inženirji v podjetju Motoman Robotec d.o.o. svojim kupcem nudijo optimalne rešitve tudi na področju robotske strege.

Slika 1 - Robot Motoman EPL 500

Z inovativnimi pristopi so v letu 2006 pridobili in izvedli projekt robotske strege konvejerja (FlowLink) na liniji za lakiranje po postopku kataforeze (E-coatink).

Prvotno je bil projekt zamišljen tako, da bosta na liniji dve delovni mesti, in sicer eno tam, kjer operater z

Zbornik DIR2010 - 98/2010

43

ROBOTSKA STREGA Z ROBOTI MOTOMAN

ročno napravo naloži obešala s surovimi (nepobarvanimi) podsklopi na voziček FlowLinka, drugo pa tam, kjer drugi operater razloži obešalo z že pobarvanimi podsklopi. Na podlagi inovativnega predloga inženirjev v MOTOMAN ROBOTECU pa se je kupec odločil za robotsko strego. Mesto nalaganja in razlaganja obešal je skupno, strego obešal pa opravlja robot MOTOMAN EPL 500, ki lahko prenaša bremena, težka do 500 kilogramov.

Opis posluževanja z robotsko celico

Zasnova rešitve in delovanje celice Odločitev o uvedbi robotske strege je vplivala tudi na spremembo koncepta priprave dela. Mobilne enote (vozičke), na katere se obešajo roofi s surovimi izdelki, je bilo potrebno prilagoditi za potrebe avtomatizacije celotnega procesa. Prav tako je bilo potrebno izvesti veliko sprememb na adapterju Flow Linka. Pri snovanju mobilne enote je sodeloval tudi švedski dobavitelj obešalnih sistemov in elementov za linije kataforeze. Ker je celotni sistem zelo zahteven tudi glede krmiljenja in nadzora, je bilo potrebno usklajeno delo na področju razvoja programske opreme z vsemi dobavitelji informacijskega sistema in avtomatizacije. Velika prednost uvedbe robotske celice v proces kataforeze je poleg zvišanja produktivnosti tudi povezava na sistem SAP, s tem pa zagotavljanje sledljivosti in nadzor nad celotnim procesom. Tako sta bili doseženi racionalizacija in humanizacija strege FlowLink-a. Opis delovanja robotske celice V robotski celici je paletirni robot EPL500 z nosilnostjo mmax = 500 kg, opremljen s specialnim robotskim prijemalom. V sami celici sta dve postaji. V vsaki so po 3 pozicionirna mesta za vozičke z obešali. Robotska celica lahko deluje v različnih režimih. V stacionarnem režimu robot prazni in polni adapterje na liniji FlowLink. Medtem ko robot razlaga vozičke na prvi postaji, operater na drugi opravi menjavo mobilnih enot (vozičke s pobarvanimi izdelki odstrani iz postaje in vstavi nazaj vozičke z nepobarvanimi izdelki). Pri projektiranju robotske celice so bili upoštevani vsi varnostni predpisi, tako da kompletna celica zagotavlja varno delo za operaterje.

Voziček na na liniji Flowlink se pripelje iz kataforeze z pobarvanimi kosi. Robot odvzame roof z pobarvanimi izdelki in ga odloži na prazen voziček. Iz sosedenjega polnega vozička robot nato odvzame roof z nepobarvanimi –surovimi izdelki in jih prenese do linije Flowlink, kjer roof vloži v predhodno izpraznjeno mesto. Ko sta dva vozička na prvi postaji napolnjena s pobarvanimi izdelki, se odprejo dvižna vrata. Operater odstrani oba polna vozička ter jih nadomesti z nepobarvanimi izdelki. V tem času robot manipulira na drugi postaji.

Opis komponent Opis robota Motoman EPL500 Industrijske robote Motoman odlikuje lita aluminijasta konstrukcija, izmenični pogoni vseh robotskih osi, izredna hitrost ter dinamika podajalnih gibov. Zaradi svoje kinematike imajo odlično fleksbilnost. Glede na konstrukcijo so roboti 4 osni, kar jim omogoča velik delovni prostor in veliko statično in dinamično reprodukcijo. Tabela 1 - Osnovni tehnični podatki robota Motoman EPL500

število osi:

Robni pogoji robotske celice

max. polmer dosega:

Robni pogoji delovanja robotske celice so bili sledeči: • tri-izmensko delovanje robotske celice v industrijskem okolju • robotsko celico poslužujeta dva operaterja • robotsko prijemalo mora omogočati prenašanje bremen do mase 300kg • časovni cikel delovanja FlowLink sistema je 3 minute, s tem da se posamezen adapter nahaja na poziciji za nakladanje in razkladnanje 2,5 minute, 30 sekund je potreben čas, da se na pozicijo premakne naslednji adapter • roofi morajo biti označeni z identifikacijsko kodo (bar kodo), ki omogoča komunikacijo s sistemom SAP

44

Slika 2 - Sistem pozicionirnih mest z mobilnimi enotami

4 3160 mm

nosilnost:

500kg

postavitev:

stoječa

ponovljiva natančnost:

±0.5 mm

teža:

2300 kg

priključna moč:

11 kVA

Robotski krmilnik Motoman NX100 • Multitasking (istočasno izvajanje do 8 programov) • istočasno krmiljenje 36 osi (4 robotov in 12 zunanjih osi) • 32-bitni procesor

Zbornik DIR2010 - 98/2010

ROBOTSKA STREGA Z ROBOTI MOTOMAN

• • • • • •

• • • • • • •

integriran PLC visoka zmogljivost preko industrijskega PC zagonski čas: max. 40sec avtomatska (samodejna) kalibracija Komunikacija: Ethernet, RS232C (serijsko) Krmilnik podpira Web (ftp, opc) server in omogoča povezavo z sledečimi standardnimi komunikacijami (opcija): Profibus DP, Interbus-S, Remote I/O, Interbus-S/LWL, Device Net, Modbus Plus, ControlNet, ASI-Bus, CanOpen, USB (2x), Motoman Link, Mechatro Link M-I Digitalni vhodi/izhodi: 40DI in 40DO (serijsko); možnost razširitve na 1024DI in 1024DO Analogni vhodi/izhodi do 40 kanalov (opcija) Pozicionirni sistem: absolutni encoder/serijski interface Spomin: 60.000točk, 10.000ukazov in 10.000PLC točk Koordinatni sistem programiranja: pravokotni/ cilindrični, glede na smer orodja, uporabniški, programiranje posameznih osi Nastavitev hitrosti: Možnost finih nastavitev med delovanjem ali v teach mode-u Gibanje robota: po posamezni osi, linearno, cirkularno, po krivuljah

Robotsko prijemalo Konstrukcija robotskega prijemala omogoča dviganje bremena maksimalne mase mmax= 300 kg, pri tem zagotavlja ustrezno togost, ki je nujno potrebna za zagotavljanje ponovljivosti na mestih prijemanja-vpe-

Slika 3 - Robotsko prijemalo

Pobarvani izdelki Slika 4 - Lyout robotske celice

Zbornik DIR2010 - 98/2010

45

ROBOTSKA STREGA Z ROBOTI MOTOMAN

njanja in odlaganja-izpenjanja roof-a. Robotsko prijemalo se sestoji iz nosilne jeklene konstrukcije in jeklenih namenskih nosilnih vilic, katerih nosilnost je 2400kg, vilice so dimenzij 80 x 40 x 1000 (vilice so privijačene na nosilno konstrukcijo prijemala). Neto masa prijemala znaša 150kg. Prijemalo omogoča tudi aretacijo, oziranje zaklepanje pozicije po operaciji prijemanja. Zaklepanje pozicije na prijemalu je nujno potrebno zaradi morebitnega izpada šipke iz pozicionirne prizme med operacijo robotske strege. Operacija zaklepanja sledi operaciji prijemanja-vpenjanja, operacija odklepanja pa sledi opearciji odlaganja-izpenjanja. Zaklepanje in odklepanje pozicije je rešeno preko dveh pnevmatskih cilindrov, dveh jeklenih drsnikov in distančne ploščice. Layout postavitve robotske celice

tili vsem zahtevam in robnim pogojem. V izjemno kratkem času nam je uspelo zasnovati, izdelati in predati v redno proizvodnjo zelo kompleksno robotsko postrojenje.

Zaključek V članku je predstavljena robotska aplikacija strege linije FlowLink pri postopku kataforeze, ki jo je podjetje Motoman Robotec d.o.o. izdelalo za podjetje TPV d.d. v Veliki Loki. Celica je le eden od številnih inovativnih primerov izdelave celovite rešitve na področju robotizacije proizvodnih procesov. O tem pričajo številne reference, ki jih ima podjetje doma in v tujini. Kakovost svojih storitev podjetje Motoman Robotec d.o.o. zagotavlja s stalnim izobraževanjem ter zaposlovanjem ustrezno usposobljenih kadrov kakor tudi z ustrezno opremljenostjo svojih proizvodnih in razvojnih enot. Osnovna filozofija podjetja pa je usmerjenost h kupcu!

Layout postavitve je prikazan na sliki 4.

Rezultati Realizaciji projekta od naročila do zagona in redne proizvodnje je trajala 3 mesece. V celoti smo zados-

46

Odraz stalnih prizadevanj za zagotavljanje celovite kakovosti pa je poslovanje po sistemu ISO 9001. Certifikat ISO 9001 ima podjetje že od leta 1999, v letu 2003 pa je bilo podjetje certificirano po standardih ISO 9001: 2000.

Zbornik DIR2010 - 98/2010

PREDSTAVITEV: ZLATI POKROVITELJ

TEVEL, d.o.o. je podjetje z dolgoletnimi izkušnjami in znanjem pri načrtovanju in izvajanju tehnične varnosti v industriji in rudarstvu. Bogate izkušnje s področja načrtovanja in izvajanja protieksplozijske zaščite kot podjetje za inženiring, konstruiranje, proizvodnjo, preizkušanje in servisiranje so nas vodile k skupnim ciljem NAŠA KVALITETA – VAŠA VARNOST. Naši izdelki so namenjeni predvsem uporabnikom, ki si želijo varnosti delavcev in objektov med delovanjem, tudi v najbolj ekstremnih pogojih delovanja.

Podjetje ima lasten razvojni oddelek, kateri deluje že od ustanovitve podjetja. Prodajni program podjetja obsega: • Sistemi za detekcijo eksplozivnih, strupenih plinov in kisika tako za domačo uporabo kot tudi za industrijo in javne ustanove. • Eksplozijsko varne naprave: detektorji eksplozivnih in strupenih plinov, merilniki temperature, pretoka zraka, nivoja tekočin, krmilno-nadzorne enote, ločilna vezja, pozicijska tipala, naprave za zvočno in svetlobno alarmiranje, sistemi za zajemanje in prenos podatkov. Vse naprave so pridobile certifikat o eksplozivni varnosti. • Detekcija ogljikovega monoksida v garažnih hišah. • Celostna ponudba avtomatizacije tehnoloških procesov, predvsem za plinsko varno okolje • Prenosni detektorji eksplozivnih in strupenih plinov ter kisika • Dihalni aparati, Naglavne svetilke, • Oprema za tekoče trakove (tehtnice, detektorji kovin, kontrolnik presipa) • Inženiring, Servis, Termovizija PROIZVODNJA Sodobna proizvodnja zahteva od proizvajalcev vedno večje zahteve po boljši kvaliteti in zanesljivosti izdelkov. V izdelke vgrajujemo najsodobnejše ter hkrati bolj zmogljive elemente. Vsi ti elementi pa so majhni (SMD tehnologija) ter občutljivi na elektrostatično razelektritev (ESD). Sodobna proizvodnja linija nam omogoča visoko tehnološko proizvodnjo, ki je sestavljena iz naslednjih faz: • Podajalec komponent KARDEX • Robotska roka tip H80332 • Stroj za izdelavo tiskanih vezij LPKF • Stroj za assembliranje SMD sklopov LPKF • Avtomatski spajkalni stroj ERSA z optično kontrolo - SAKI • Sistem za čiščenje tiskanih vezij ColdJet • Stroj za vakumiranje in sušenje in testiranje končnih izdelkov KAMBIČ • Klimatska komora WEISS: namenjena preizkušanju vzorcev materialov pod spremenljivimi vremenskimi vplivi

TEVEL, d.o.o., Borovniško naselje 7, 1412 Kisovec, Telefon: 03 56 72 050, http://www.tevel.si, info@tevel.si Zbornik DIR2010 - 98/2010

47

PREDSTAVITVE INDUSTRIJSKIH PARTNERJEV

Podjetje MOTOMAN ROBOTEC d.o.o. je bilo ustanovljeno leta 1990, kot mešano podjetje z japonsko-nemškim renomiranim partnerjem Motoman Robotec Europa. Ustanovljeno je bilo s ciljem ponuditi kompleksne rešitve na področju industrijske robotizacije na slovenskem trgu. Po šestih letih delovanja pa je bilo na osnovi dobrih medsebojnih odnosov z našim partnerjem Motoman Robotec Europa ustanovljeno še proizvodno podjetje Ristro d.o.o., kjer se v celoti izdelujejo robotski sistemi za evropsko avtomobilsko industrijo. Motoman Robotec je odgovoren za: • • •

Inženiring in razvoj aplikacij prodajo na domačem trgu marketing

S sedežem v Ribnici in mnogimi inovativnimi projekti je podjetje vodilno na področju robotizacije v slovenski industriji, velik delež pa prispeva tudi k celotni evropski robotizaciji.

www.motoman.si

DAX electronic systems d.o.o. je podjetje, ustanovljeno leta 1991. Od tedaj dalje razvijamo in proizvajamo T/M opremo, robotizirane in avtomatizirane proizvodne linje za specifične aplikacije. Naš cilj je zapolniti luknjo na T/M trgu z opremo, ki ni na voljo na tržišču. Naše znanje in izkušnje temeljijo na več kot 20-letnem delu s polprevodniki, belo tehniko, električnimi motorji, varovalkami, proizvodnjo stikal in mnogimi drugimi projekti, ki smo jih opravili v preteklih letih. Podjetje ima potencial, znanje in izkušnje da izpolni vse zahteve naših kupcev. DAX nudi celovite rešitve in izvedbo najbolj zahtevnih projektov, ki združujejo znanje mehanike, elektrotehnike, elektronike in računalništva. Naša proizvodna hala nudi možnosti sestavljanja in proizvodnje mehaničnih in električnih delov ter zmožnosti maloserijske proizvodnje PCB-jev (tiskanih vezij). DAX je uradni distibuter EPSON industrijskih robotov in magnetizacijske opreme Laboratorio Elettrofisico Milano za območje Republike Slovenije. www.DAX.si Tel.: (+386)-03-5630-500 Fax: (+386)-03-5630-501 Mobile: (+386)-041-706-750

48

Zbornik DIR2010 - 98/2010

PREDSTAVITVE INDUSTRIJSKIH PARTNERJEV

FANUC je podjetje, ki je prisotno na vseh področjih industrijske avtomatizacije, s svojimi proizvodi pokriva tako področja PLC krmilnikov, visoko zmogljivih NC strojev in krmilj zanje, strojev za brizganje plastike in seveda industrijskih robotov. FANUC Robotics se že dolgo ukvarja tudi z zagotavljanjem integriranih robotskih rešitev za proizvodnjo. Že od svoje ustanovitve leta 1982, ponuja najboljše, najbolj zanesljive robote, krmilnike in programsko opremo, ki jo podpira tehnično osebje z izkušnjami in znanjem inženiringa. Našim strankam nudimo rešitve avtomatizacije za širok spekter aplikacij v industriji, vključno z varjenjem, barvanjem/končno obdelavo, nanosom materiala, paletizacijo, pakiranjem, manipulacijo, razkladanjem/nakladanjem strojev in odvzemanjem materiala. Roboti FANUC so legendarni po svoji zanesljivosti; uporabnik lahko vedno računa, da mu je robot na razpolago 99,99% delovnega časa, roboti pa zmorejo obremenitve od 2 do 1200 kg. V kateremkoli poslu ste, FANUC Robotics vam lahko pomaga izpolniti vaše proizvodne izzive. Ne glede ali potrebujete enega robota ali pa avtomatizacijo celotnega proizvodnega procesa , vselej bomo uporabili vso svoje znanje, izkušnje in zanesljivo tehnologijo, da vam priporočimo ustrezno robotsko rešitev. Vsi roboti FANUC so že tovarniško pripravljeni za uporabo strojnega vida, hitro in enostavno pa se lahko prilagodijo specifičnim potrebam uporabnikov,

Smo vodilni proizvajalec robotov in robotskih rešitev. Nudimo vam standardno opremo: od robotov, varilnih celic, in ostale opreme do programske opreme. Po vaših potrebah jo integriramo v želeno aplikacijo. Naš lokalni servis skrbi za nemoteno delovanje vaših robotskih celic. ABB je vodilni v svetu na področju energetike in avtomatizacije. Našim kupcem omogoča izboljšati poslovanje in zmanjševati negativne vplive okolja. ABB je prisoten v več kot 100 državah in ima preko 103.000 zaposlenih.

naprimer z uporabo senzorja sile, sistemom sledenja trasportnim trakovom, kolizijsko zaščito, itd. Zadovoljevanje potreb naših strank je prva prioriteta. Naša pozornost do poprodajne podpore je glavni razlog, zakaj je toliko strank izbralo FANUC Robotics za svojega dobavitelja komponent industrijske avtomatizacije. Od izobraževanja, storitev na mestu in rezervnih delov, smo pripravljeni podpirati vaš sistem 100%.

www.fanucrobotics.si Sedež ABB je v Zurichu, v Švici. Trgovanje z ABB delnicami poteka na borzah v Londonu, Zurichu, Stockholmu, Frankfurtu in New Yorku. ABB ustvari več kot polovico svoje realizacije na evropskih trgih, skoraj petino v Aziji, Srednjem Vzhodu in Afriki, približno četrtino realizacije na trgih Severne in Južne Amerike. Skupina ABB je bila ustanovljena leta 1988, ko sta se združili švedsko podjetje Asea in švicarsko podjetje BBC Brown Boveri pod skupnim imenom ABB. Zgodovina podjetja Asea sega v leto 1883. Podjetje BBC pa je bilo ustanovljeno leta 1891. Skupina ABB je prišla v Slovenijo 1. januarja leta 1992, ko je bilo v Ljubljani ustanovljeno predstavništvo za Slovenijo. ABB je bilo eno prvih mednarodnih podjetij, ki je s tem priznalo samostojnost Slovenije. Danes ima podjetje ABB Slovenija (ABB d.o.o.) skupino zaposlenih z vizijo, kot je oskrba kupcev in partnerjev z znanjem, rešitvami in sistemi.

www.ABB.si Zbornik DIR2010 - 98/2010

49

POKROVITELJI IN INDUSTRIJSKI PARTNERJI

GENERALNI POKROVITELJ DOGODKA DIR2010 JE

POKROVITELJ IN DONATORJI DIR2010 Pokrovitelji dogodka:

Medijski pokrovitelji:

edina prava revija za mlade | www.student.si

Industrijski partnerji

50

Zbornik DIR2010 - 98/2010

DIR2010 - ZAHVALA

Zahvala Letošnje načrtovanje Dnevov Industrijske Robotike - DIR 2010 je bilo vse prej kot enostavno. Priprave so potekale kar nekaj mesecev in veliko truda je bilo vloženega v pripravo aplikacij, gradiv, oglasnega materiala, spletne strani, pridobivanja pokroviteljev ter še mnogo drugega. Ne glede na prepreke, tesne roke in gospodarsko krizo ( :) ) so se vsi sodelujoči odlično izkazali, zato menim, da bodo letošnji Dnevi Industrijske Robotike nekaj posebnega. Vsi tisti, ki so jih pomagali ustvariti, pa si zaslužijo pohvalo. V tem duhu bi se želel zahvaliti za odlično opravljeno grafično in spletno oblikovanje ter programiranje Leonu Panjtarju, Maticu Mašatu, Matiji Urhu in Mihi Pagonu, kajti za pripravo spletne strani in celostne podobe dogodka ter prihajajočega DVD-ja so žrtvovali kar nekaj neprespanih, poznih ur. Obenem ne smemo pozabiti tudi na naš »finančni oddelek«, Sebastjana Šlajpaha in Roberta Simčiča, ki sta za dogodek pripravila predstavitveni material in uspešno privabila pokrovitelje ter uredila finančni aspekt DIR 2010. Pravtako bi se zahvalil Juriju Jemcu, ki mi je bil v veliko pomoč pri preverjanju pravopisa in slovnice materiala letošnjih DIR 2010, hkrati pa je tudi odlično izpeljal logistično akcijo priprave prizorišča in robotov. Vsem aplikatorjem, Luki Peternelu, Tadeju Koprivcu, Martinu Severu, Roku Vugi, Simonu Reberšku ter ponovno Leonu, Mihi ter Maticu moram čestitati za odlične prispevke o aplikacijah in pripravi le-teh, ter za pomoč, ko je bila ta potrebna. Posebna zahvala gre tudi tehniškemu sodelavcu Laboratorija za robotiko in biomedicinsko tehniko, ki se je v našem imenu boril z birokracijo ter električno in pnevmatsko napeljavo, Janezu Šegi. Predstojniku laboratorija, prof. dr. Marku Munihu se zahvaljujem za mentorstvo, pobudo in usmerjanje ter odgovore na neskočno število e-poštnih izmenjav, za pomoč in nasvete pa bi želel hvaležnost izkazati tudi dr. Janezu Podobniku, izred. prof. dr. Matjažu Mihelju ter mlademu raziskovalcu Tomažu Koritniku in ostalim članom laboratorija. Zahvala gre tudi Fakulteti za elektrotehniko ter dekanu prof. dr. Janezu Nastranu za možnost uporabe prostorov fakultete. Seveda ne smem pozabiti na predavatelje, prof. dr. Tadeja Bajda, dr. Leona Žlajpaha, izred. prof. dr. Romana Kamnika ter univ. dipl. ing. el. Darka Koritnika, ki so graciozno darovali svoj dragoceni čas, da so pripravili predavanja ter povzetke za zbornik. Najlepša hvala za vaš čas in posredovanje znanja in izkušenj udeležencem DIR 2010. Za vložen trud in vselej dobro voljo pri pripravi zbornika DIR 2010 v sklopu revije Avtomatika pa je posebna mera hvaležnosti namenjena tudi glavnemu in tehničnemu uredniku zbornika, g. Draganu Selanu. Nenazadnje pa bi se zahvalil tudi vsem finančnim ter medijskim pokroviteljem in industrijskim partnerjem DIR 2010 , ki so znatno prispevali k izvedbi dogodka in brez katerih dogodka ne bi bilo mogoče izpeljati. Še enkrat najlepša hvala, Luka Ambrožič

Zbornik DIR2010 - 98/2010

51

KAZALO/SEZNAM OGLAŠEVALCEV

Seznam oglaševalcev

AVTOMATIKA INFO

3 3 4 5 6

IMPRESSUM Uvodnik KAZALO SEZNAM OGLAŠEVALCEV STROKOVNJAKI SVETUJEJO

DOGODKI IN PRIREDITVE

7

00.012-1.1.11.13.

8 9 16

52

Izjemno uspešen strokovni dogodek za Obrtno podjetniško zbornico Slovenije Uspešna patenta kemijskega inštituta v Ljubljani Nanosvetovi in umetnost 31. KOTNIKOVI DNEVI

www.jumo.si E-mail: info@jumo.si Tel: 02/42 15 183, Fax: 02/42 00 264 98/2010

STROKOVNJAKI SVETUJEJO

VIŠJI NIVOJI VODENJA

AVTOMATSKA IDENTIFIKACIJA

mag. Marijan Vidmar, INEA d.o.o. Stegne 11, 1000 Ljubljana e-pošta: marijan.vidmar@inea.si Svetuje: Zahtevnejše rešitve s FactoryLink SCADA paketom. Dvonivojske in trinivojske aplikacije strežnik-odjemalec. Komunikacijski protokoli za povezavo na SCADA paket. Vprašanja lahko pošljete po elektronski pošti ali pa pokličete po telefonu: 01/513 81 00.

VARNOSTNI ELEMENTI-SENZORIKA

Strokovnjak za sisteme za avtomatsko identifikacijo, mobilno računalništvo, tehnologijo črtne kode, RFID in uvajanje sistemov v proizvodnjo.

Svetuje na področjih uporabe: PLC in DCS krmilniških sistemov v klasičnih in šaržnih procesih; recepturni sistemi po standardu ISA S8801; OPC tehnologije za prenos podatkov na višje nivoje vodenja in v MES; izvedba, kvalifikacije in dokumentiranje programskih rešitev po standardih za farmacevtsko industrijo (GAMP).

OPTIČNA KONTROLA IZDELKOV IN PROCESOV

Svetuje pri izboru in pravilni namestitvi varnostnih elementov kot so svetlobne zavese, svetlobne mreže, "muting" sistemi, dvoročni vklopi, izklopi v sili in varnostna stikala, senzorika. Pokličete ga lahko po telefonu ali pošljete vprašanje po e-pošti.

ELEKTRONSKA REGULACIJA ELEKTROMOTORJEV

Branko Nikolić, ing., SINABIT d.o.o., tel. 01 56-36-300, branko.nikolic@sinabit.si

Vaša vprašanja lahko pošljete na naslov: ales.habic@spica.si

Damijan Jager, univ. dipl. inž., Tipteh d.o.o. tel.: 01/200-51-50 e-pošta: damijan.jager @tipteh.si

dr. Saša Sokolić, univ. dipl. inž., direktor marketinga in prodaje, Metronik d.o.o., tel. 01/514-08-14 e-pošta: sasa.sokolic@metronik.si

Je vrhunski strokovnjak na področju računalniškega vida in direktor mednarodno priznanega podjetja. Svetuje pri uvajanju in integraciji sistemov računalniškega vida (tudi termovizije) v industrijske procese.

Je specialist za sisteme za upravljanje in nadzor (SCADA sistemi - programska oprema). Pokličete lahko vsak torek med 10. in 12. uro ali pošljete vprašanje po e-pošti.

Janez Kokalj, univ.dipl.inž., tehnični direktor ELSING d.o.o., tel. 01/562-60-44 splet: www.elsing.si e-pošta: janez.kokalj@elsing.si

Tel: 05 689 20 24 E-pošta: ivan.morano@robotina.si Svetuje pri zaščiti in krmiljenju asinhronskih elektromotorjev ter pri dimenzioniranju ostale nizkonapetostne stikalne opreme.

Svetuje glede uporabe frekvenčnih regulatorjev, mehkih zagonov, zaščite motorjev, meritev nivojev.

EIB INTELIGENTNE INSTALACIJE

Dosegljiv je na zgornjem telefonu ali po e-pošti.

AVTOMATIZACIJA PROC. - IZVEDBA SISTEMOV

Janez Mohorič, univ. dipl. inž., Elsyst d.o.o., tel. 01/83-10-425. splet: www.elsyst.si Ukvarja se s sistemom inteligentnih elektroinstalacij (EIB instalacije) v vseh fazah od projektiranja do izvedbe. Po telefonu vam bo svetoval vsak ponedeljek med 8. in 10. uro.

VODENJE INDUSTRIJSKIH PROCESOV

Se že dlje časa ukvarja z vodenjem industrijskih zveznih in šaržnih procesov. Svetoval vam bo s področja regulacij vsak ponedeljek od 11. do 12. ure na telefonu: 01/513-81-91, 041/694-742 ali pošljete vprašanje po e-pošti.

INFORMATIZACIJA PROIZVODNJE Maks Tuta, univ. dipl. ing., Sinabit d.o.o. Tel. 041 765 785, e-pošta: maks.tuta@sinabit.si, splet: www.sinabit.si Svetuje pri avtomatizaciji zajemanja podatkov v proizvodnji, posredovanju podatkov v poslovne informacijske sisteme in pri posredovanju podatkov za krmiljenje proizvodnje iz poslovnega informacijskega sistema v proizvodnjo ter pri avtomatizaciji strojev in naprav.

VARNOSTNE SVETLOBNE ZAVESE Matej Šimon, FBS Elektronik d.o.o., tel. 03/89-83-700 ali e-pošta: fbselektronik@siol.net Svetuje na področju varovanja in zaščite s svetlobnimi zavesami varnostnega nivoja 4 in varnostnega nivoja 2. Pokličete ga lahko na telefon: 03 - 89 83 712

SENZORJI ZA AVTOMATIZACIJO

mag. Janez Žmuc, univ. dipl. inž., teh. direktor, Metronik d.o.o., tel. 01/514-08-00,

Alojz Vipavc, FBS Elektronik d.o.o., tel. 03/89-83-712 ali

e-pošta: janez.zmuc@metronik.si.

e-mail: fbselektronik@ siol.net

G. Žmuc je specialist z bogatimi izkušnjami z izvedbo sistemov/projektov avtomatizacije. Pokličete ga lahko vsak torek med 10. in 12. uro ali pošljete vprašanje po e-pošti.

Svetuje s področja uporabe induktivnih, kapacitivnih in opto senzorjev za uporabo v avtomatizaciji industrijskih procesov. Pokličete ga lahko na telefon: 03 - 89 83 713. E-pošta: fbselektronik@siol.net

AVTOMATIZACIJA STROJEV - SERVO POGONI

mag. David Čuk, direktor poslovne enote vodenje procesov v INEA d.o.o. e-pošta: david.cuk@inea.

NADZORNI SISTEMI - SCADA

dr. Francelj Trdič, FDS Research, Computer Vision Group, tel. 01/589-75-81, splet: www.fdsresearch.si e-pošta: francelj.trdic@fdsresearch.com.

AVTOMATIZACIJA PROCESOV IN STROJEV

Ivan Morano, univ. dipl. ing. el., vodja projektov v Robotina d.o.o.

VODENJE INDUSTRIJSKIH PROCESOV

mag. Aleš Habič, Špica International d.o.o., tel. (01) 5680 884

Kristan Corn, PS, d.o.o., Logatec, tel: 01-750-85-10, e-mail: ps-log@ps-log.si Splet: www.ps-log.si Svetuje s področja uporabe servo pogonov, frekvenčnih pretvornikov in pozicijskih krmilnikov. Pokličete ga lahko na telefon 01-750-85-10 ali pošljete vprašanje po elektronski pošti.

ENERGIJSKO VARČNE ZGRADBE Marjan Strnad, univ. dipl. inž. el., vodja oddelka Energijsko varčne, inteligentne in prijazne zgradbe v Robotina d.o.o. Tel. 040 191 441 ali e-mail: marjan.strnad@robotina.si Svetuje glede pravilne izbire, vgradnje in zagona sistemov prezračevanja, toplotnih črpalk in sončnih kolektorjev.

ELEKTROMOTORNI POGONI Slavko Senica, univ. dipl. ing. el., Sistemi IN ES d.o.o., tel: 07 81 62 070, e-pošta: slavko.senica@sis-ines.si

Svetuje pri načrtovanju in izvedbi avtomatizacij na področjih krmiljenih in reguliranih elektromotorskih pogonov poljubnih izvedb.

AVTOMATIZACIJA ZGRADB - ODPRTI•SISTEMI Vito Koprivnikar, ing, tehnični direktor SILON d.o.o., tel.: 01/42-33-796, e-pošta: vito.koprivnikar@silon.si g. Koprivnikar je specialist za načrtovanje in izvedbo odprtih sistemov avtomatizacije zgradb in procesov. Svetuje vsak ponedeljek med 8. in 10. uro ali po elektronski pošti.

INTELIGENTNI SISTEMI ZA ZGRADBE Goran Kocjančič d.i.e., Robotina d.o.o. vodja programa avtomatizacije stavb Tel: 05 689 20 28, goran.kocjancic@robotina.si Svetuje pri projektiranju inteligentnih sistemov za upravljanje in nadzor sodobnih zgradb (GSM nadzor, WEB nadzor, daljinsko upravljanje, HVAC sistemi, razsvetljava, kontrola pristopa, ...).

REGULACIJSKI VENTILI IN ARMATURA Anton Zupan, univ. dipl. ing., vodja prodaje procesnih in parnih armatur v GIA-S d.o.o. Tel: 01 7865 301, e-mail: industrija@gia.si Svetuje pri izbiri izvršilnih členov oz.regulacijskih ventilov z ali brez pomožne energije za Vaš kemijski proces, energetsko aplikacijo, kmiljenje pare ali preprost ogrevnoprezračevalni sistem. Na podlagi dolgoletnih izkušenj s profesionalnimi armaturami lahko pomaga z ustrezno strojno rešitvijo.

Brezplačni oglas

98/2010

53

OGLASNA SPOROČILA

OMRON Varnostni senzorji -senzorji z enojnim žarkom -varnostne svetlobne zavese -varnostne svetlobne zavese za veèja obmoèja

Varnostna omrežja

-varnostni krmilniki (DeviceNet) -V/I enote

Varnostne moduli in releji -univerzalni moduli -krmilniki za dvoroèni vklop -slim moduli

Varnostna stikala za vrata -blokirna stikala -brezkontaktna stikala -stikala za teèaje

Ostala varnostna tehnika

-konèna stikala -stikala za izklop v sili -varnostni releji -roèna in nožna varnostna stikala

Tel.: 03 898 57 50 54

98/2010

MIEL Elektronika, d.o.o., Efenkova 61, SI - 3320 Velenje, Tel.: +386 3 898 57 50, Faks: +386 3 898 57 60, info@miel.si

Varnostna tehnika

KAKOVOSTNE CENOVNO KONKURENČNE ELEKTRO KOMPONENTE IZ ZALOGE

31. KOTNIKOVI DNEVI

.

ELEKTROTEHNIŠKO DRUŠTVO MARIBOR

NAMEN

KOTIZACIJA

Izobraževanje s podroþja moþnostne elektrotehnike in sodobnih elektriþnih inštalacij, 31. KOTNIKOVI DNEVI, je namenjeno strokovnjakom elektroenergetike s podroþja vzdrževanja, projektiranja, investicijske dejavnosti, predavateljem strokovnih šol in zainteresirani javnosti. Letos bomo predstavili novosti s podroþja alternativnih virov elektriþne energije in njihovo vkljuþevanje v elektroenergetske sisteme, nove standarde SIST na podroþju elektriþnih instalacij in njihova uporaba v praksi, problematiko, izkušnje, pomanjkljivosti pri uporabi obstojeþih veljavnih standardov, predstavitev velikih tehnoloških projektov in novosti s podroþja elektriþnih instalacij, uþinkovita raba EIB inteligentnih elektriþnih instalacij, dosedanje izkušnje, investitorjev, uporaba in vpliv LED razsvetljave na elektriþne instalacije, delo pod napetostjo na nizkonapetostnih instalacijah ter vzdrževanje in ekologija na podroþju elektroenergetike, vplivi na okolje. V avli hotela bo prikaz proizvodnih programov s podroþja elektriþnih inštalacij, merilnih inštrumentov in opreme za elektroenergetske naprave.

Kotizacija znaša 280,00 EUR na udeleženca, z vkljuþenim 20 % DDV, za izvedbo izobraževanja in zbornik referatov. Znesek nakažite na naš transakcijski raþun. Raþun prejmete po izvedenem izobraževanju.

Povzetki referatov so objavljeni na spletni strani http://www.ed-mb.si/

GRADIVO Zbornik in CD prejmejo udeleženci na izobraževanju.

ROK PRIJAVE Do 10. marca 2010.

PRIJAVNICE POŠLJITE Po pošti: ELEKTROTEHNIŠKO DRUŠTVO NARIBOR Glavni trg 17b 2000 Maribor po faksu: 059 121 871; e-mail: kotnikovidnevi@ed-mb.si; prijava-obrazec: www.ed-mb.si

NASLOV ORGANIZATORJA

STROKOVNA PRIPRAVA Marjan ZORMAN, univ. dipl. ing. el. GSM: 041/647 733

ORGANIZACIJA IN PRIJAVE Inge , Rajko ROJS tel./fax: 02/471 39 51 GSM: 051/393 195

PRIKAZ PROIZVODNEGA PROGRAMA Drago HAUC GSM: 040/374 897 Drago ýERNOGA tel.: 059 121 870; fax.: 059 121 871; GSM: 040/836 961 e-mail: kotnikovidnevi@ed-mb.si

56

ELEKTROTEHNIŠKO DRUŠTVO MARIBOR Glavni trg 17b 2000 Maribor Indetifikacijska številka: SI31299245 Davþni zavezanec: DA TTR: SI 56 0417-3000-0733-805 - Nova KBM

REZERVACIJA HOTELA ZDRAVILIŠýE RADENCI - služba rezervacij Do 10. marca 2010. Zdraviliško naselje 12, 9252 Radenci Telefon: 02/ 520 27 20 Fax: 02 520 27 23 terme@zdravilišþe-radenci.si

98/2010

31. KOTNIKOVI DNEVI - PROGRAM

PROGRAM – Āetrtek 25. 03. 2010 16 30 – 16 45 Odmor PRIKAZ PROIZVODNEGA PROGRAMA

10 00 - 13 30 Predstavitev referatov 09 30 ZaĀetek posvetovanja Tomo Štumpfl 1. VPLIV NOVE GENERACIJE ELEKTRIýNIH PORABNIKOV NA KAKOVOST ELEKTRIýNE ENERGIJE V ELEKTRIýNIH INŠTALACIJAH mag. Andrej Orgulan 2. VPLIV UVAJANJA LED TEHNOLOGIJ NA SVETLOBNO ONESNEŽEVANJE IN KAKOVOST ELEKTRIýNE NAPETOSTI

dr. Jože Pihler, mag. Darko Koritnik 8. ELEKTRIýNI OBLOK – TEORETIýNE IN PRAKTIýNE ZAKONITOSTI mag. Mitja Koprivšek 9. ZAŠýITA ENOSMERNIH TOKOKROGOV V FOTOVOLTAIýNIH ELEKTRARNAH

20 00 Družabni veĀer s plesom

Marko Kotnik 3. TEMELJNA NAýELA IN SKUPNI VIDIKI ZA NIZKONAPETOSTNO ELEKTRIýNO INŠTALACIJO IN OPREMO

PROGRAM – petek 26. 03. 2010 09 30 – 13 00 Predstavitev referatov

11 30 – 11 45 Odmor PRIKAZ PROIZVODNEGA PROGRAMA

Rado Isakoviþ, Jure Strmec 10. TEHNIýNA IN EKONOMSKA PRIMERJAVA MED 110 KV KABLOVODI IN NADZEMNIMI VODI

mag. Maja Gerkšiþ Lah, Vasilij Grilanc, Gorazd Opaškar 4. NOVOSTI V STANDARDIZACIJI NA PODROýJU NIZKONAPETOSTNIH ELEKTRIýNIH INŠTALACIJ V ZADNJEM LETU

Marko Maver 11. NOVE TEHNOLOŠKE MOŽNOSTI ZMANJŠANJA VPLIVOV NA OKOLJE – POVDAREK NA ELEKTROENERGETIKI V INDUSTRIJI

Ervin Mahoriþ, Boštjan Lavuger, Primož Mahoriþ 5. VARNOST IT SE ZAýNE Z NAýRTOVANJEM »VF OZEMLJEVANJA IN OKLAPLJANJA

mag. Vinko Božiþ 12. HRANILNIKI ENERGIJE V SISTEMIH Z NEPREKINJENIM NAPAJANJEM

13 30 – 15 00 Kosilo PRIKAZ PROIZVODNEGA PROGRAMA

10 45 – 11 00 Odmor PRIKAZ PROIZVODNEGA PROGRAMA

15 00 – 18 00 Predstavitev referatov

mag. Viktor Lovrenþiþ, Marko Pirc, Mirko Javeršek, Matjaž Lušin 13. ENOLETNE IZKUŠNJE DELA POD NAPETOSTJO NA NIZKI NAPETOSTI V NEK IN SEL

mag. Dejan Matvoz 6. NAVODILO SODO ZA PRESOJO VPLIVOV NAPRAV NA OMREŽJE Thomas Smatloch, Andrej Štrukelj 7. EXAMPLES AND TECHNICAL BACKROUND FOR THE INSTALLATION OF LIGHTNING CURRENT ARRESTERS IN FRONT OF THE METER IN LOW VOTAGE INSTALLATIONS IN GERMANY

dr. Zvonko Toroš 14. KAKOVOST IN VLAGANJA V DISTRIBUCIJSKI ELEKTROENERGETSKI SISTEM

PRIMERI TER TEHNIýNO OZADJE VGRADNJE ODVODNIKOV TOKA STRELE ( SPD TIP 1 ) V MERILNO PRIKLJUýNIH OMARICAH NN OMREŽJA V NEMýIJI

13 00 ZakljuĀek posvetovanja

98/2010

57

OPREMA ZA AVTOMATIZACIJO Vir informacije: Bogdan Rojc BECKHOFF Avtomatizacija d.o.o.

Vhodni moduli z lastnostmi digitalnega multimetra

P

odjetje Beckhoff napoveduje nove vhodne module z lastnostmi digitalnega multimetra. Moduli bodo v izvedbi za Beckhoff E-bus sistem (EtherCAT), pričetek proizvodnje je predviden v prihodnjih tednih. Kasneje se jim bodo pridružile še izvedbe za Beckhoff K-bus sistem.

Moduli pod oznako KL3681 in EL3681 omogočajo zelo natančno in hitro merjenje napetosti do 300V in toka do 1 A z avtomatsko izbiro območja (‘autorange’). Za tokovne meritve imajo moduli še ločen merilni kanal za meritve do 10 A. Meriti je mogoče tako enosmerne kot tudi izmenične veličine, slednje s true RMS načinom. Merilni rezultat je primerljiv z dobrimi ročnimi inštrumenti. Moduli imajo visoko imunost na interferenčne motnje, saj je merilni del vezja galvansko ločen. Novi moduli omogočajo integracijo funkcij digitalnega multimetra v V/I sistem in povezavo preko številnih področnih vodil, ki jih podpirajo komunikacijski vmesniki in krmilniki Beckhoff. Tako lahko izmerjeno vrednost obdela lokalni krmilnik ali pa se jo pošlje preko področnega vodila v centralni krmilnik ali nadzorni sistem in podobno. Z robustnimi industrijskimi računalniki in krmilniki, zmogljivo programsko opremo TwinCAT, s hitrim vodilom (npr. EtherCAT) in s širokim naborom V/I modulov podjetje Beckhoff ponuja tehnologijo, ki omogoča hitre, točne in natančne meritve in tudi njihovo obdelavo. Več podatkov o novih modulih najdete na www.beckhoff.si ali pri podjetju Beckhoff Avtomatizacija d.o.o.

58

98/2010

| EK11-04SLO |

EtherCAT: hitro Ethernet vodilo Beckhoff PC krmilniki in EtherCAT oprema

EtherCAT pogoni Pogoni z visoko dinamiko Vgrajena hitra kontrola zank

EtherCAT V/I moduli

PC krmilniki

Ethernet v realnem času do vhodno-izhodnih modulov Velika izbira modulov za različne signale

EtherCAT področno vodilo direktno na Ethernet priključek PLK in krmilnik pogonske tehnike na enem PC-ju

www.beckhoff.si/EtherCAT-system IPC

V/I

Pogonska tehnika

Avtomatizacija

Beckhoff EtherCAT komponente: Hitre, fleksibilne, precizne, z odličnim razmerjem cena/zmogljivost Beckhoff ponuja komponente za EtherCAT sisteme: Industrijski računalniki: zmogljivi, robustni in zanesljivi računalniki za avtomatizacijo Embedded CX računalniki: Modularni računalnik za montažo na DIN letev z neposredno montažo V/I modulov EtherCAT IP20 moduli: V/I moduli za montažo na DIN letve EtherCAT IP 67 Box moduli: V/I moduli za montažo v zahtevnejšem okolju EtherCAT pogoni: pogoni z visoko dinamiko TwinCAT: zmogljiva programska oprema za PLK in pogonsko tehniko TwinSAFE: možnost integracije varnostnih modulov

Beckhoff Avtomatizacija d.o.o., Zbiljska cesta 4, 1215 Medvode Telefon: 01 361 30 80, Fax: 01 361 30 81, info@beckhoff.si www.beckhoff.si

BECKHOFF New Automation Technology

SISTEMI VODENJA Informacije: Simon Čretnik, Siemens d.o.o.

Inteligentni sistem upravljanja z energijo za SIMATIC WinCC in PCS 7

P

omanjkanje energentov in vse večja cena zahtevajo inteligentne sisteme upravljanja. Tak sistem za SIMATIC WinCC in PSC7 skozi optimalni nadzor in kontrolo na dolgi rok zagotavlja učinkovito rabo energije.

Tri stopnje integracije zagotavljajo večjo fleksibilnost: 1. Osnovno spremljanje energije z integracijo SENTRON PAC multifunkcijskih instrumentov in njihovih GSD datotek. Konfiguracija prikaza podatkov s standardnimi WinCC in PS7 orodji. 2. Hitra in obsežna integracija SENTRON PAC multifunkcijskih instrumentov z blokovnimi knjižnicami za WinCC in PCS7 brez funkcije upravljanja z energijo. Sestavni deli: • SIMATIC S7 funkcijski bloki • Vnaprej konfigurirani objekti (širok nabor možnosti prikaza in spremljanja vrednosti merjenih s SENTRON – PAC instrumenti) 3. Popoln integriran sistem upravljanja z energijo preko programskih dodatkov SIMATIC powerrate za WinCC in PCS7 Delovanje: • Zajem moči/energije (npr. električna energija, plin, voda) in prikaz s pomočjo objektov ali grafičnih ogrodij • Prikaz profila obremenitve • Upravljanje obremenitve: Spremljanje močnostnih limit glede na procesno in uporabniško definirane specifikacije • Nastavljiva poročila, izvoz in prikaz podatkov porabe v MS excel (stroškovni centri, serijski izdelki, neprekinjene krivulje, krivulje obremenitve)

60

• Snemanje poraba energije vezane na serijske izdelke • Prikaz merjenih vrednosti in spremljanje SENTRON PAC instrumentov • Prikaz statusa in oddaljena kontrola stikal SIMATIC powerrate za WinCC in PCS7 standardizira, prikazuje in arhivira zahteve po moči in energiji in zago -

98/2010

Slika 1: Zajem podatkov

SISTEMI VODENJA

tavlja časovne žige za izbrana obdobja. Z integracijo SENTRON PAC merilnih instrumentov preko DPV1 komunikacije, je možno spremljati določene izmerjene vrednosti kot so efektivna moč, tokovi, napetosti. Integracija stikal preko digitalnih vhodov in izhodov omogoča prikaz statusa stikal in njihovo upravljanje na daljavo s pomočjo pripravljenih objektov. Skozi krivulje prikazane v WinCCju ali PCS7 je možno dobiti hiter in natančen pregled porabe.

primer, da pride do prekinitve komunikacije). V WinCC in PCS7 sistemu so podatki jasno prikazani in shranjeni tako v WinCC kot tudi v PCS7 arhivsko bazo.

Uporabniku prijazna analiza Poročila pripravljena na osnovi Excela se lahko ustvarjajo ročno ali avtomatično (ob določenih terminih) o npr. razporeditvi porabe energije po posameznih strošSlika 2 - Primer objektov: spremljanje in parametriranje kovnih centrih ali proizvodnih serijah. Na ta način je možno primerjati in analizirati porabo in stroške, ter opredeliti možne prihranke energije. Poleg transparentnosti na nivoju celotnega podjetja na osnovi stroškov, sistem b.data prikazuje tudi možne prihranke in tako zagotavlja osnovo za optimizacijo planiranja in izvajanja nalog ter posledično učinkovitega znižanja stroškov. Varno spremljanje Integriran sistem upravljanja z energijo pomaga pri ohranjanju povprečne porabe energije na periodo v skladu z dogovorom z dobaviteljem. Do 100 bremen (z nastavitvami) je možno spremljati na prioritetni listi. V orodju HMI sistema je možno določiti specifične parametre kot so min./maks. vhodni in izhodni časi. Slika 3 - Upravljanje bremen

Dobro premišljena arhitektura sistema Programska oprema zbira podatke o porabi tovarn preko industrijskih mrež. SIMATIC S7 podatke kompresira (povprečne vrednosti) in jih tudi snema (za

Več na spletni strani: http://www.automation.siemens.com/MCMS/LOW-VOLTAGE/EN/SOFTWARE/POWERRATE/WINCC-POWERRATE/Pages/default.aspx

98/2010

61

OPREMA ZA AVTOMATIZACIJO

Avtor: Erik Lakner, produktni vodja Kolektor Synatec, d. o. o.

Nov industrijski računalnik IPPC-8151S z inox čelno ploščo in inox ohišjem

P

odjetje Advantech je predstavilo nov industrijski računalnik IPPC-8151S, ki izpolnjuje stroge standarde za prehrambeno, kemično in farmacevtsko industrijo: ohišje in čelna plošča sta izdelana iz nerjaveče pločevine 316L.

Stik med ohišjem in čelno ploščo je opremljen z gumijastim tesnilom, ki je primerno za prehrambeno industrijo. Na dotik občutljiv zaslon

pa je odporen na korozijo in kemične agense. Z ohišjem, ki je brez ventilacijskih rešetk in zatesnjen, dosežemo razred zaščite IP66 (NE-

Slika 1 – Nov industrijski računalnik IPPC-8151S

62

MA4x). Kot opcijo pa pri Advantechu ponujajo tudi posebno ploščo z uvodnicami za komunikacijske vmesnike in napajanje, s katero na

Slika 2 – IPPC-8151S je mogoče s pomočjo VESA-nosilca montirati na mizo, zid ali strop

98/2010

OPREMA ZA AVTOMATIZACIJO

 LASTNOSTI:  Nerjaveča pločevina 316L in tesnila, primerna za prehrambeno industrijo  Robusten in brezventilatorski industrijski računalnik, ki omogoča zanesljivejše delovanje  Zaslon na dotik, ki je odporen na korozijo in kemična sredstva  Zaščitni razred NEMA4X (IP66)  15-palčni zaslon LCD TFT  Procesor Intel Celeron M 1GHZ z 1 GB notranjega spomina  Dva Gigabit Ethernet vmesnika  Velika izbira različnih vmesnikov in ena PCI-reža  Montaža na VESA-nosilce (opcija)  Ohišje iz nerjavečega jekla 316L in pribor z IP66-zaščitnim razredom (opcija)  Možnost uporabe posebne plošče za vmesnike, s katero dosežemo zaščitni razred IP66 (opcija)

računalniku ne spremenimo razreda zaščite. Poleg panelne vgradnje je mogoče IPPC-8151S montirati tudi s pomočjo VESA-nosilca na mizo, zid ali strop (slika 2). Razred zaščite IP66 Razred zaščite IP66 (slika 3) pomeni, da je računalnik v ohišju odporen proti vodnemu curku in prahu. To nam zagotavlja zanesljivo delovanje v najzahtevnejših industrijskih okoljih. Poudariti je potrebno, da je razred zaščite IP66 zagotovljen za celoten segment računalnika: čelno ploščo, ohišje in uvodnice za vhodno-izhodne enote.

Antikorozivno ohišje z zaslonom na dotik, ki je odporen na kemijske substance Veliko industrijskih aplikacij zahteva ohišja in čelne plošče, izdelane iz nerjaveče pločevine, saj z njimi minimalizirajo kontaminacijo prostora in izpolnjujejo stroge higienske zahteve. V podjetju Advantech uporabljajo nerjavečo pločevino 316L, ki je bolj odporna na korozijo in kemijske agense kot nerjaveča pločevina 403, ki se jo uporablja običajno. Ker je celotno ohišje vodotesno, lahko za čiščenje in dezinfekcijo uporabimo tudi močan vodni curek. Poleg tega je IPPC-8151S z ohišjem inox primeren tudi za uporabo v prašnih prostorih. Prav tako pa so vsa tesnila certificirana pri ameriški agenciji za prehrano

Slika 3 – Razred zaščite IP66

Slika 4 – Širok nabor komunikacijskih vmesnikov

98/2010

63

OPREMA ZA AVTOMATIZACIJO

FDA, ki zahteva visoke higienske standarde. Zaslon na dotik je mogoče čistiti z detergenti in dezinfekcijskimi sredstvi. Visoko zmogljiv, brezventilatorski računalnik Industrijski računalnik IPPC-8151S (slika 4) je opremljen s 15-palčnim LCD-zaslonom. Uporablja Intelov Celeron M 1GHz procesor, z 1 MB cache spominom in

64

1 MB DDR2 spomina, s čimer je uporaben za večino aplikacij. Brezventilatorska zasnova računalnika zagotavlja dolgo življenjsko dobo in e zaradi svoje odpornosti na vibracije in šok dobra izbira za zelo zahtevna okolja. S CompactFlash in PCI-režo vam SATA HDD IPPC-8151S ponuja veliko različnih možnosti konfiguriranja.

98/2010

OPREMA ZA AVTOMATIZACIJO

Predvlakna za optične reflektometre Za nemoteno delovanje optičnega reflektometra (OTDR-ja) potrebujemo pred-vlakno. Pred-vlakno je obvezno na začetku, oziroma na strani svetlobnega izvora. Lahko postavimo še eno, rečemo mu po-vlakno, na koncu merjenega vlakna. Tako se slepo področje pri zaznavanju dogodkov (Event Dead Zone) in odboji, ki nastanejo kot posledica proženja svetlobnega žarka v vlakno, preselijo iz merjenca v pred-vlakno. Vgrajujemo G.651, G.652B, G.652D, G.653, G.655, ali druga vlakna. Dolžina je v sorazmerju z dolžino trase, od 150m do 1.000m ali več. Predvlakno ima vgrajene priključne kable s konektorji po izbiri, ali pa ima vgrajena dva spojnika. Dolžina priključnega kable je 0.7m. Plašč priključnega kabla iz poliuretana (TPU) daje kablu prožnost in trajnost. Ščitniki ferule so povezani s plaščem kabla in se tako ne izgubijo. Izvedba pred-vlakna brez priključnih kablov ima vgrajene kvalitetne FC ali FCAPC spojnike s kvadratno prirobnico. Ohišje je izdelano iz črnega ABS-sa. Zunanje dimenzije ohišja (obroča) so 116 x 116 x 24 mm. Teža pred-vlakna je približno 150 gramov. Dobava iz zaloge ali v 5 dneh. Več infprmacij je na voljo v Optičnem središču podjetja EZŽ d.o.o., www.ezz.si.

Merjenje in regulacija temperature o Tipala PT 1000 - PVC (105ºC) o Tipala PT 1000 - SILIKON (180ºC) o Tipala PT 100 - PVC (105ºC) o Tipala PT 100 - SILIKON (180ºC) o Tipala KTY 81 - PVC (105ºC) o Tipala KTY 81 - SILIKON (150ºC) o Pretvorniki signalov o Merilno-regulacijski inštrumenti

Visokotemperaturna tipala - po naročilu kupca

FBS Elektro nik, d.o.o . Cesta Františka Foita 10 3320 VELENJE

Tel: 03 – 8983 701 Fax: 03 – 8983 718 Email: fbselektronik@siol.net

98/2010

65

OGLASNA SPOROČILA

66

98/2010

OGLASNA SPOROČILA

„The world relies on ABB Automation products“

ABB d.o.o. Koprska ulica 92 1000 Ljubljana, Slovenija www.abb.si

68

98/2010

OPREMA ZA STROJEGRADNJO Avtor:

C4000 Fusion:

David Vidmar, dipl. inž. el., SICK d.o.o.

Varovanje na stroju z razločevanjem človekmaterijal v zahtevnih industrijskih pogojih

N

ova C4000 Fusion SICK-ova varnostna zavesa, načrtovana za uporabo v kritičnih pogojih, uspešno združuje maksimalno zaščito na delovnem mestu z optimalno produktivnostjo, ergonomijo in gospodarnostjo. Izločanje neželjenih motenj znotraj varovanega območja; možnost nastavljanja ločljivosti za varovanje rok ali celotnega telesa; kot tudi redundantna, optična sinhronizacija oddajnega in sprejemnega dela svetlobne zavese, zagotavlja maksimalo možno razpoložljivost zaščitne naprave in tako skrajša čase izpada stroja in proizvodnje. C4000 Fusion varnostna svetlobna zavesa je optoelektronska zaščitna naprava, ki izponjuje performančni nivo »e« po EN ISO 13849 in SIL po IEC 61508 in dovoljuje uporabo za horizontalno ali vertikalno zaščito nevarnega območja. Tak pristop dopušča ekonomično in specifično varovanje dostopa na stroju in omogoča integrirano vgradnjo v avtomatski transportni sistem pri katerem je zanesljivo razpoznavanje med človekom in materialom bistvenega pomena. C4000 Fusion se osredotoča na aplikacije, kjer je zaradi narave procesa zaželjeno optoelektronsko varovanje, brez fizičnih pregrad, vendar zdajšnje rešitve ne zagotavljajo zadostne razpoložljivosti procesa in obstaja nevarnost prekinjanja svetlobnih žarkov, zaradi vplivov okolja. To velja, na primer, za lesno predelovalno industrijo: večino nalog, ki vključujejo transportne sisteme se da učinkovito rešit s C4000 Fusion, tako v smislu varnosti kot samega procesa, kljub nevarnosti posameznih prekinitev svetlobnih žarkov ali problemov zaradi letečih lesnih opilkov, žagovine ali trsk. Inteligentni način delovanja za maksimalno razpoložljivost Na prvi pogled C4000 Fusion deluje kot vse ostale varnostne svet-

lobne zavese: »varnostno zaščitno polje« ki ga ustvari sprejemnik in oddajnik zazna osebo ali okončine in takoj izklopi delovanje stroja. Izklop je sprožen s prekinitvijo enega ali več svetlobnih žarkov – tak princip delovanja hitro pripelje »običajne« svetlobne zavese do njihovih omejitev pri uporabi v kritičnih pogojih, ko so izpostavljene visokemu tveganju neželjenih prekinitev svetlobnih žarkov. Posledice: nekontrolirani odzivi varnostne opreme, manjša razpoložljivost stroja in na koncu nevarnost poškod zaposlenih pri premoščanju varovalne opreme zaradi nezadostne sprejemljivosti. To ne velja pri uporabi C4000 Fusion! Tri prednosti ali funkcije zagotavljajo maksimalno razpoložljivost: proces večkratnega skeniranja, zmanjšana ločljivost in redundantna sinhronizacija med sprejemnikom in oddajnikom. Večkratno skeniranje temelji na povečanem številu skeniranj za posamezen žarek, kar pomeni stalno poizvedovanje za posameznimi oddajnimi elementi, ter inteligentno spremljanje skeniranih rezultatov. To omogoča, da sistem zanesljivo loči ali prekinja posamezni žarek zaščitnega polja roka oziroma telo človeka ali na primer padajoči lesni opilki. Poleg tega, omogoča sistem zmanjšanje

98/2010

ločljivosti zaščitnega polja do 300 mm, in tako dovoljuje glede na proces in ergonomsko prilagoditev, uporabo iste svetlobne zavese za zaščito telesa ali roke. Prednost: seganje z roko v stroj zaradi delovnih operacij je toleriran medtem, ko nagibanje z zgornjim delom telesa privede do varne zaustavitve stroja. Redundantna sinhronizacija C4000 Fusion, ki prispeva k maksimalni razpoložljivosti zaradi elektronskega usklajevanje med oddajnim in sprejemnim modulom, pa poteka znotraj zavese preko več svetlobnih žarkov. Stroškovno učinkovita in dolgoročna investicija v varovanje Dandanes, si ne moremo predstavljati ocenjevanja funkcionalne varnosti in procesno orientirane prilagodljive varnostne rešitve gledano s tehničnega vidika, brez preučevanja gospodarnosti. C4000 Fusion izpolnjuje zahteve za minimiziranje celotnih stroškov v življenski dobi stroja na več načinov. Sistem v celoti sestoji samo iz dveh komponent , oddajnik in sprejemnik, z vgrajenim krmiljem. Za razločevanje med človekom in materialom niti ne potrebujemo dodatnih senzorjev, krmilniških modulov ali dru-

69

OPREMA ZA STROJEGRADNJO

70

gih signalnih elementov. To prispeva k velikim prihrankom med vgradnjo in električnim ožičenjem sistema, še posebej ker sinhronizacija obeh komponent sistema ne potrebuje nobenih kablov, ampak je dosežena optično.

v prihodnosti, se lahko tako sistemski integratorji, kot tudi končni uporabniki zanesejo na maksimalno varnost investicije in zaščito za prihodnost pri uporabi inovativnih tehnologij vodilnega proizvajalca na tržišču.

Za čim lažje začetno nastavitev sistema, kot tudi kasneje med samim delovanjem, poskrbi vgrajen laserski pripomoček za poravnavo (aktivira se enostavno z dotikom sprednjega stekla na oddajniku, kjer se nahaja tudi sam laserki oddajnik) in 7-segmentni prikazovalnik, ki uporabniku zagotavlja prijazen prikaz statusnih in diagnostičnih informacij. Ker se strokovni nivo SICK-ovih senzorjev in aplikacij stalno posodablja in je na voljo tudi za rešitve zahtev

Dosedanje vgradnje kažejo, da C4000 Fusion zasnova uspešno zagotavlja stabilno varovanje nevarnega področja v umazanem in prašnem okolju. Veliko število nalog v povezavi z opremo pri transportu, kot so tračne žage in sortiranje desk, v številnih žagah in lesno predelovalnih obratih je bilo rešenih z zaznavno-tolerantno svetlobno zaveso, tako v smislu varovanja kot procesne učinkovitosti.

98/2010

HEADER

17. konferenca

DNEVI SLOVENSKE INFORMATIKE »Uravnote`ite nalo`be, tveganja in razvoj za uspeh« Ne zamudite

Prisluhnite vrhunskim slovenskim predavateljem, ki bodo predstavili izkušnje in novosti v naslednjih sekcijah, ki bodo letos v celoti prenovljene: Poslovne aplikacije Poslovna inteligenca in mened`ment informacij Mened`ment poslovnih procesov Upravljanje informatike Poslovno-informacijska arhitektura Storitvene in dogodkovne arhitekture ter ra~unalništvo v oblaku Informacijska varnost in upravljanje tveganj Vodenje projektov in upravljanje odnosov z izvajalci Podpora odlo~anju in operacijske raziskave Informatika v javni upravi

Udele`ili

! m a en

se boste lahko »hands-on« delavnic.

s e t i u`

Poleg tega:

r d i r P

pestre razprave na okroglih mizah, dru`abni dogodki, in še mnogo ve~ ...

Najpomembnejša neodvisna slovenska IT konferenca Prireditelj konference

Ve~ informacij poi{~ite na spletni strani

www.dsi2010.si

Organizator konference

www.marschner-kuehn.de

Spodbude za prihodnost avtomatizacije

Turneja rešitev (Solutions Tour) 2010: svet poln rešitev SICK-ovi senzorji so vsepovsod: v sistemih in strojih na razliānih podroājih po vsem svetu. Na Turneji rešitev (Solutions Tour ) 2010, SICK nadaljuje s predstavitvijo obsežnih strokovnih rešitev: senzorske rešitve vzete neposredno iz dejanskih situacij v industrijski avtomatizaciji, avtomatizaciji v logistiki in procesni avtomatizaciji.

Obišāite www.sick-solutions-tour.com

SICK d.o.o. | Ljubljana | Slovenija | www.sick.si


AVTOMATIKA 98