О независимой технологии программирования промышленного робота без обучения

В современном производстве сварка является одним из самых важных методов обработки, широко применяется в машиностроении, ядерной промышленности, нефтехимической отрасли, космической и авиационной промышленности и многих других областях. Поскольку сварка как промышленный "портной" является очень важным способом обработки в промышленном производстве, при этом из-за наличия сварочного дыма, дуги, брызг металла условия труда при сварке весьма плохие, а качество сварки оказывает решающее влияние на качество продукта.

С развитием технологий промышленной робототехники, сенсоров и искусственного интеллекта промышленные сварочные роботы постепенно освобождают рабочих от сложных, суровых и даже опасных условий работы на сварочных участках. Согласно информации, опубликованной в IFR 2021, количество работающих промышленных роботов в заводских условиях во всем мире достигло рекордных 3 миллионов, что на 10% больше, чем годом ранее. По данным IFR 2018, 40% промышленных роботов используются в сварочной и резальной промышленности.

Сварочный робот с момента своего появления до настоящего времени, примерно прошел три поколения: первое поколение представляет собой режим работы "учеба-воспроизведение" (Teaching and playing) у робота, благодаря простоте операций, не требующих модели окружающей среды, обучение может исправить ошибки, вызванные механической структурой и другими характеристиками, что широко применяется в промышленном сварочном производстве. Второе поколение основано на структурной среде и типе офлайн-программирования (Off-line programming) сварочных роботов, которые объединяют информацию о сварочной среде и данные CAD/CAM детали, используя компьютерные графические технологии для офлайн-планирования и 3D динамической симуляции сварочных задач. Такие сварочные роботы обычно представлены в виде рабочей станции "промышленный робот + офлайн-программирование", например, распространенные сторонние программы офлайн-программирования RobotMaster, Sprutcam, RobotSmart на рынке и программное обеспечение от производителей роботов RobotStudio, Roboguide и т.д. Третье поколение относится к интеллектуальным (Intelligent) сварочным роботам, оснащенным различными датчиками, способными самостоятельно программировать и планировать согласно сварочной среде после получения операционных инструкций. Из-за сложности технологий и отставания искусственного интеллекта, это поколение сварочных роботов находится на этапе экспериментальных исследований. На данный момент некоторые производители внутри и за пределами страны имеют связанные продукты. Автор называет второе поколение офлайн-программного обеспечения как модельно-ориентированное программирование роботов, а третье поколение - модельно-ориентированное автоматическое программирование на основе зрения.

Следующий контент является сухими товарами, которые представляют личную точку зрения автора и не полностью отражают официальную позицию компании Min Yue Technology. В процессе производства на заводе сварка и резка требуют высокой надежности и строгих технологических требований. Схемы сварки и резки, основанные только на визуальной информации, подходят для академических исследований, но в текущих условиях промышленного производства они либо неприменимы, либо применимы только в определенных специализированных сценах. Причины указаны ниже. Во-первых, после сбора данных об окружающей среде (детали), робот для сварки должен судить и вычислять положение сварки или резки детали, что представляет собой проблему, аналогичную технологии автономного вождения уровня 4. Сложности включают: 1. Собранные данные могут быть недостаточными или недостаточно точными; 2. Даже если данные соответствуют требованиям, как автоматически и надежно извлечь шов из сложных данных облака точек или изображений; 3. Извлечь маршрут обработки и определить процесс сварки и резки, что является более сложным, чем предыдущие два пункта.

Сравнение программы обучения без экзаменов третьего и четвертого поколений

В данном случае, сенсорная технология используется в CAD/CAM, робототехнике и 3D-визуализации, искусственном интеллекте, накопленная за годы эксплуатации, на базе существующего зрелого программного обеспечения для интеллектуального программирования роботов и 3D-визуальных датчиков, на основе двух преимуществ второго и третьего поколений программирования, предложена четвертая генерация метода свободного программирования без обучения — а именно метод автономного программирования на основе моделирования и визуальных датчиков.

Как показано на рисунке выше, до начала производства траектория робота используется для планирования модуля номера детали. Определяется соответствующий процесс каждой детали через аннотацию модели и автоматическое извлечение. Однако между цифровым офлайн-программным обеспечением и реальной станцией существуют различия, включая отклонение между моделью и фактической деталью, а также деформацию во время процессов сварки и резки. Для решения этой проблемы используются 3D-визуальные сенсоры разных масштабов для грубой и точной корректировки траекторий. С помощью комбинации различных сенсоров можно удовлетворить требования к программированию большой области (более 100 мм) и высокой точности (меньше 0,1 мм). Данная схема высокоуниверсальна, в производственном процессе нет человеческого вмешательства, а комбинация цифровых имитаций и данных, измеренных сенсорами, повышает надежность.

Операция офлайн-программного обеспечения RobotSmart описана подробно ниже. Возьмем в качестве примера бесплатное обучение сварке передней вертикальной балки компонента низкоскоростного электрического трицикла, чтобы объяснить процесс операции.

Шаг 1: откройте программу и войдите в модуль сварки. В зависимости от детали выберите первый проход до сварки, позиционирование или отслеживание. Второй шаг — выбор детали и сварочного края для планирования траектории и автоматического расчета процесса.

Стоит отметить, что в настоящее время RobotSmart поддерживает роботов четырех семейств и широкий спектр роботов. Линейный лазерный сенсор поддерживает только модели HA, WR и LDW компании Minyue Technology, а также поддерживает бинокулярную структурную световую систему, включая SmartEye Vision WR и самостоятельно разработанные серии R/HA.