เกี่ยวกับเทคโนโลยีการเขียนโปรแกรมอิสระสำหรับการยกเว้นการสอนหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

ในกระบวนการผลิตยุคใหม่ การเชื่อมเป็นหนึ่งในวิธีการกระบวนการที่สำคัญที่สุด โดยถูกใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการผลิตเครื่องจักร อุตสาหกรรมนิวเคลียร์ อุตสาหกรรมปิโตรเคมี อุตสาหกรรมการบิน และอีกหลากหลายสาขา เนื่องจากการเชื่อมในฐานะ "ช่างตัดเย็บ" ในอุตสาหกรรม เป็นเครื่องมือในการประมวลผลที่สำคัญมากในกระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรม นอกจากนี้ ด้วยการมีอยู่ของควันจากการเชื่อม แสงอาร์ก และการกระเด็นของโลหะ สภาพการทำงานของการเชื่อมจึงไม่ดีนัก และคุณภาพของการเชื่อมมีผลกระทบตัดสินใจต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์

ด้วยการพัฒนาของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม เซนเซอร์ และเทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์ หุ่นยนต์เชื่อมอุตสาหกรรมได้ค่อย ๆ ปลดปล่อยแรงงานออกจากสถานที่ทำงานที่ซับซ้อน เข้มงวด และแม้กระทั่งอันตรายตามที่ปฏิบัติงานการเชื่อม ตามข้อมูลที่เผยแพร่ใน IFR 2021 จำนวนหุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่ทำงานในโรงงานทั่วโลกได้เพิ่มขึ้นเป็นสถิติสูงสุดที่ 3 ล้านตัว เพิ่มขึ้น 10% เมื่อเทียบกับปีก่อนหน้า ตามข้อมูลจาก IFR 2018 พบว่า 40% ของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมถูกใช้งานในอุตสาหกรรมการเชื่อมและการตัด

หุ่นยนต์เชื่อม自从มีการเกิดมาจนถึงปัจจุบัน ได้ผ่านพัฒนาการประมาณสามชั่วอายุ: รุ่นแรกคือโหมดการทำงานแบบ "สอน-จำ" (Teaching and playing) ของหุ่นยนต์ เนื่องจากมีการใช้งานที่ง่าย ไม่จำเป็นต้องใช้แบบจำลองสภาพแวดล้อม การสอนสามารถแก้ไขข้อผิดพลาดที่เกิดจากโครงสร้างกลไกและอื่น ๆ ซึ่งได้รับการนำมาใช้อย่างแพร่หลายในกระบวนการเชื่อมทางอุตสาหกรรม การผลิต รุ่นที่สองคือหุ่นยนต์เชื่อมแบบโปรแกรมออฟไลน์ (Off-line programming) ที่อาศัยข้อมูลโครงสร้างสิ่งแวดล้อม รวมข้อมูลสภาพแวดล้อมของการเชื่อมและการออกแบบ CAD/CAM ของชิ้นงาน โดยใช้เทคนิคกราฟิกคอมพิวเตอร์ในการวางแผนงานเชื่อมออฟไลน์และการจำลอง 3 มิติแบบไดนามิก หุ่นยนต์เชื่อมประเภทนี้มักปรากฏในรูปแบบของ "หุ่นยนต์อุตสาหกรรม + โปรแกรมออฟไลน์" ในสถานีทำงาน เช่น ซอฟต์แวร์โปรแกรมออฟไลน์ยอดนิยมของบุคคลที่สามในตลาด เช่น RobotMaster, Sprutcam, RobotSmart และซอฟต์แวร์ออฟไลน์ของผู้ผลิตหุ่นยนต์ เช่น RobotStudio, Roboguide เป็นต้น รุ่นที่สามหมายถึงหุ่นยนต์เชื่อมอัจฉริยะ (Intelligent) ที่มีเซนเซอร์หลากหลายชนิด สามารถเขียนโปรแกรมและวางแผนเองตามสภาพแวดล้อมของการเชื่อมหลังจากรับคำสั่งปฏิบัติงาน เนื่องจากความซับซ้อนของเทคโนโลยีและความล้าหลังของปัญญาประดิษฐ์ หุ่นยนต์เชื่อมรุ่นนี้อยู่ในขั้นตอนการวิจัยทดลอง ปัจจุบันมีผู้ผลิตบางรายในประเทศและต่างประเทศที่มีผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้อง ผู้เขียนเรียกซอฟต์แวร์โปรแกรมออฟไลน์รุ่นที่สองว่า การเขียนโปรแกรมหุ่นยนต์แบบขับเคลื่อนด้วยแบบจำลอง และสำหรับรุ่นที่สามคือการเขียนโปรแกรมอัตโนมัติแบบขับเคลื่อนด้วยแบบจำลองที่อาศัยวิสัยทัศน์

เนื้อหาต่อไปนี้เป็นสินค้าแห้ง ซึ่งมุมมองมาจากผู้เขียนโดยตรง ไม่ได้แสดงถึงมุมมองของเทคโนโลยี Min Yue เป็นทางการทั้งหมด ในกระบวนการผลิตของโรงงาน การเชื่อมและการตัดมีความน่าเชื่อถือสูงและมีข้อกำหนดด้านกระบวนการสูง การเชื่อมและการตัดที่ใช้วิธีการแบบภาพเพียวๆ เหมาะสำหรับงานวิจัยทางวิชาการ แต่ในสถานที่อุตสาหกรรมปัจจุบันไม่สามารถนำไปใช้ได้ หรืออาจใช้ได้เฉพาะกับฉากย่อยเฉพาะเท่านั้น เหตุผลมีดังนี้ ก่อนอื่น หลังจากรวบรวมข้อมูลสภาพแวดล้อม (ชิ้นงาน) แล้ว หุ่นยนต์เชื่อมจำเป็นต้องวิเคราะห์และคำนวณตำแหน่งการเชื่อมหรือการตัดของชิ้นงาน ซึ่งเป็นปัญหาที่คล้ายกับเทคโนโลยีการขับขี่อัตโนมัติระดับ 4 ความยากลำบากประกอบด้วย: 1. ข้อมูลที่รวบรวมมาขาดหายหรือไม่แม่นยำพอ; 2. แม้ว่าข้อมูลจะตอบสนองตามข้อกำหนดแล้ว แต่จะสกัดเส้นเชื่อมออกจากข้อมูลจุดเมฆที่ซับซ้อนหรือข้อมูลภาพอย่างไรให้เป็นอัตโนมัติและน่าเชื่อถือ; 3. สกัดเส้นทางการประมวลผลและวิธีกำหนดกระบวนการเชื่อมและการตัด ซึ่งยากกว่าสองข้อแรก

การเปรียบเทียบโปรแกรมการสอนแบบไม่มีการสอบสำหรับรุ่นที่สามและรุ่นที่สี่

ในกรณีนี้ เทคโนโลยีที่ใช้งานใน CAD/CAM, หุ่นยนต์ และวิชั่น 3D, ปัญญาประดิษฐ์ ซึ่งสะสมมาหลายปี ในซอฟต์แวร์การเขียนโปรแกรมหุ่นยนต์อัจฉริยะที่มีอยู่และเซนเซอร์ภาพ 3D โดยอาศัยข้อได้เปรียบของการเขียนโปรแกรมสองรุ่นแรกและรุ่นที่สาม ได้นำเสนอวิธีการเขียนโปรแกรมอัตโนมัติแบบรุ่นที่สี่ที่ไม่ต้องสอน - กล่าวคือ การเขียนโปรแกรมอัตโนมัติด้วยโมเดลขับเคลื่อนและการใช้เซนเซอร์ภาพ

ตามที่แสดงในรูปด้านบน ก่อนการผลิต เส้นทางของหุ่นยนต์จะถูกใช้เพื่อวางแผนสำหรับโมดูลหมายเลขชิ้นงาน กำหนดกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับแต่ละส่วนผ่านการระบุแบบจำลองและการสกัดข้อมูลโดยอัตโนมัติ อย่างไรก็ตาม มีความแตกต่างระหว่างซอฟต์แวร์ออฟไลน์ดิจิทัลและสถานีงานจริง เช่น ความคลาดเคลื่อนระหว่างแบบจำลองกับชิ้นงานจริง และการเปลี่ยนรูปร่างระหว่างกระบวนการเชื่อมและตัด เพื่อแก้ไขปัญหานี้ ใช้เซ็นเซอร์วิชั่น 3D ในขนาดต่างๆ สำหรับการวางตำแหน่งหยาบและละเอียดของเส้นทาง โดยการรวมกันของเซ็นเซอร์ต่างๆ จะสามารถตอบสนองความต้องการของการเขียนโปรแกรมในพื้นที่กว้าง (มากกว่า 100 มม.) และความแม่นยำสูง (น้อยกว่า 0.1 มม.) ในการชดเชยเส้นทางได้ แผนการนี้มีความเป็นสากลสูง ไม่มีการแทรกแซงจากมนุษย์ในกระบวนการผลิต และการผสมผสานระหว่างข้อมูลจำลองดิจิทัลและข้อมูลจากการวัดของเซ็นเซอร์ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือ

รายละเอียดการใช้งานของซอฟต์แวร์โปรแกรมออฟไลน์ RobotSmart ได้รับการอธิบายไว้อย่างละเอียดด้านล่าง โดยยกตัวอย่างกรณีการสอนเชื่อมแบบฟรีฟอร์มสำหรับคานแนวตั้งด้านหน้าของชิ้นส่วนรถสามล้อไฟฟ้าความเร็วต่ำ เพื่ออธิบายขั้นตอนการทำงาน

ขั้นตอนที่ 1 เปิดซอฟต์แวร์และเข้าสู่โมดูลการเชื่อม ตามชิ้นงาน จะเลือกใช้วิธีการสแกนรอบแรกก่อนการเชื่อม การกำหนดตำแหน่ง หรือการติดตาม จากนั้นขั้นตอนที่สองคือการเลือกชิ้นงานและการเชื่อมขอบเพื่อวางแผนเส้นทางและการคำนวณกระบวนการอัตโนมัติ

ควรค่าแก่การกล่าวถึงว่าในปัจจุบัน RobotSmart รองรับหุ่นยนต์จาก 4 แบรนด์และหุ่นยนต์ทั่วไป เซนเซอร์เลเซอร์เส้นสนับสนุนเฉพาะรุ่น HA, WR และ LDW ของเทคโนโลยี Minyue ในขณะที่สนับสนุนแสงโครงสร้างสองตา เช่น SmartEye Vision WR รวมถึงซีรีส์ R/HA ที่พัฒนาเอง