حول تقنية البرمجة المستقلة لإعفاء تعليم الروبوت الصناعي

في إنتاج التصنيع الحديث، تعتبر اللحام واحدة من أهم طرق العملية، وهي تُستخدم على نطاق واسع في تصنيع الآلات، والصناعة النووية، والبتروكيماويات، والطيران الفضائي والعديد من المجالات الأخرى. لأن اللحام كـ "خياط صناعي"، هو وسيلة معالجة مهمة جدًا في الإنتاج الصناعي، وفي الوقت نفسه، بسبب وجود دخان اللحام، والقوس الكهربائي، وتناثر المعادن، فإن بيئة عمل اللحام تكون سيئة للغاية، ولهذا فإن جودة اللحام لها تأثير حاسم على جودة المنتج.

مع تطور تقنيات الروبوتات الصناعية، والاستشعار، والذكاء الاصطناعي، بدأت الروبوتات اللحام الصناعية في تحرير العمال من مواقع تشغيل اللحام المعقدة والقاسية وحتى الخطرة. وفقًا للمعلومات الصادرة عن IFR 2021، بلغ عدد الروبوتات الصناعية العاملة في المصانع حول العالم مستوى قياسي بلغ 3 ملايين روبوت، بزيادة نسبتها 10% سنويًا. ووفقًا لبيانات IFR 2018، يتم استخدام 40% من الروبوتات الصناعية في صناعة اللحام والقطع.

الروبوت اللحام منذ ظهوره وحتى الآن، مر تقريباً بثلاث أجيال: الجيل الأول هو نمط عمل الروبوت "التدريس-الإعادة" (Teaching and playing)، بسبب سهولة التشغيل، لا حاجة إلى نموذج البيئة، يمكن للتدريس تصحيح الأخطاء الناتجة عن الهيكل الميكانيكي وغيرها من الخصائص، وقد تم استخدامه على نطاق واسع في الإنتاج الصناعي للحام. الجيل الثاني يعتمد على البيئة الهيكلية ونوع البرمجة خارج الخط (Off-line programming) لروبوت اللحام، يدمج المعلومات المتعلقة بالبيئة الملحومة والبيانات CAD/CAM للقطعة، باستخدام تقنيات الرسوميات الحاسوبية، التخطيط خارج الخط والمحاكاة الديناميكية ثلاثية الأبعاد للمهام اللحام، هذا النوع من روبوتات اللحام عادة ما يظهر في شكل "روبوت صناعي + برمجة خارج الخط" محطة العمل، على سبيل المثال، البرمجيات الشائعة للبرمجة خارج الخط مثل RobotMaster، Sprutcam، RobotSmart الموجودة في السوق والبرمجيات الخارجية مثل RobotStudio، Roboguide الخاصة بمصنعي الروبوتات الأساسية، وما إلى ذلك. الجيل الثالث يشير إلى روبوت لحام ذكي (Intelligent) مزود بعدة مستشعرات يمكنه البرمجة والتخطيط بشكل مستقل بناءً على بيئة اللحام بعد تلقي التعليمات التشغيلية. بسبب تعقيد تقنيته وتاخر الذكاء الاصطناعي، فإن هذا الجيل من روبوتات اللحام لا يزال في مرحلة البحث التجريبية. حاليًا، هناك عدد قليل من الشركات داخل وخارج البلاد لديها منتجات ذات صلة. يسمي المؤلف البرمجيات من الجيل الثاني التي تُعرف بالبرمجة النموذجية الدافعة لروبوتات البرمجة، والجيل الثالث هو البرمجة التلقائية النموذجية الدافعة المستندة إلى الرؤية.

يحتوي المحتوى التالي على معلومات عملية، وهي تعبر عن وجهة نظر المؤلف الشخصية ولا تمثل بالضرورة رأي تقنية مين يو الرسمية. في عملية الإنتاج داخل المصنع، تتطلب اللحام والتقطيع مستوى عالٍ من الثقة والمتطلبات العملية. تُعتبر خطط اللحام والتقطيع المستندة إلى الرؤية فقط مناسبة للأبحاث الأكاديمية، لكنها غير قابلة للتطبيق في مواقع الصناعة الحالية أو تنطبق فقط على مشهد فرعي معين. الأسباب كما يلي: أولاً، بعد جمع بيانات البيئة (المعمل) يحتاج روبوت اللحام إلى تحديد وحساب موقع اللحام أو القطع للمادة، وهو مشكلة مشابهة لتقنية القيادة الذاتية من المستوى 4. التحديات تشمل: 1. البيانات المجمعة غير كاملة أو ليست دقيقة بما فيه الكفاية؛ 2. حتى لو كانت البيانات تلبي المتطلبات، كيف يمكن استخراج الخطوط المراد لحامها تلقائيًا وبشكل موثوق من البيانات السحابية المعقدة أو بيانات الصور؛ 3. استخراج مسار المعالجة وكيفية تحديد عملية اللحام والقطع، وهي أكثر صعوبة من النقطتين السابقتين.

مقارنة بين الجيل الثالث والجيل الرابع من برنامج التعليم بدون امتحان

في هذه الحالة، يتم استخدام التكنولوجيا الحساسة في CAD/CAM، الروبوتات ورؤية ثلاثية الأبعاد، والذكاء الاصطناعي، سنوات من التراكم، وفي البرمجيات الذكية الناضجة الموجودة لبرمجة الروبوتات وأجهزة استشعار بصرية ثلاثية الأبعاد، وعلى أساس الجمع بين مزايا الجيل الثاني والجيل الثالث من البرمجة، تم تقديم طريقة برمجة تلقائية حرة من الجيل الرابع - وهي البرمجة المستقلة المستندة إلى نموذج قيادة واستشعار بصري.

كما هو موضح في الشكل أعلاه، قبل الإنتاج، تُستخدم مسار الروبوت للتخطيط لوحدة رقم قطعة العمل. يتم تحديد العملية المقابلة لكل جزء من خلال التسمية النموذجية واستخراج تلقائي. ومع ذلك، هناك فروق بين البرمجيات الرقمية خارج الخط والمحطة الفعلية، بما في ذلك انحراف النموذج عن قطعة العمل الفعلية، والتشوه أثناء عملية اللحام أو القطع. بالنسبة لهذه المشكلة، يتم استخدام مستشعرات رؤية ثلاثية الأبعاد بمقياس مختلف للتحديد الخشن والدقيق لمسارات المسار. من خلال الجمع بين مستشعرات مختلفة، يمكن تحقيق متطلبات برمجة نطاق واسع (أكثر من 100 مم) وتعويض المسار بدقة عالية (أقل من 0.1 مم). هذه الخطة ذات شمولية عالية، لا يوجد تدخل بشري في عملية الإنتاج، ويحسن الجمع بين البيانات الرقمية المحاكاة وبيانات المستشعرات من حيث الموثوقية.

تُشرح عملية تشغيل برنامج البرمجة اليدوية RobotSmart بالتفصيل أدناه. يتم أخذ تعليم اللحام المجاني لحزمة العمود الرأسي الأمامي لمكون دراجة كهربائية منخفضة السرعة كمثال لتوضيح عملية التشغيل.

الخطوة الأولى، فتح البرنامج والدخول إلى وحدة اللحام. بناءً على القطعة المراد تصنيعها، يتم اختيار استخدام المسح الأولي قبل اللحام، التوضع، أو تتبع المسار. الخطوة الثانية هي اختيار القطعة المراد تصنيعها وحافة اللحام للتخطيط للمسار والحصول على الحسابات العملية تلقائيًا.

جدير بالذكر أن RobotSmart يدعم حاليًا روبوتات الأسرة الأربعة والروبوتات العريضة. يدعم مستشعر الليزر الخطي نماذج HA، WR وLDW من تقنية Minyue فقط، ويدعم ضوء الهيكل الثنائي البصري بما في ذلك SmartEye Vision WR Yue والمسلسل R/HA الذي تم تطويره ذاتيًا.