離線機(jī)器人編程(OLP)是一種在計算機(jī)軟件(虛擬環(huán)境)中基于3D CAD數(shù)據(jù)生成機(jī)器人程序的方法。一旦機(jī)器人程序在軟件中生成和驗證,它就可以下載到實際的機(jī)器人。

讓我們舉一個示例來說明為什么您可能想使用OLP。

想象一下,編程機(jī)器人在金屬工件上焊接一個圓形部件。機(jī)器人需要沿著部件的周邊移動焊槍,同時在表面保持準(zhǔn)確的方向。

您可以使用吊掛物教點，但是您需要許多點,并且需要很長時間。間隙之間的火焰幾乎肯定會變化,火焰的方向也會變化。更重要的是,機(jī)器人單元將不可用于生產(chǎn),直到您完成編程。這種停工可能需要幾天到幾周。使用OLP生成機(jī)器人程序會更容易。將焊接單元的CAD文件導(dǎo)入OLP軟件,并顯示您希望火炬采取的路徑。完成后,軟件生成機(jī)器人程序并驗證程序,例如潛在的碰撞。驗證后,將程序下載到機(jī)器人控制器,低速運行一次以雙重檢查,然后單元就可以恢復(fù)工作。

二、機(jī)器人離線編程簡史

最初的工業(yè)機(jī)器人是通過示教來編程的。也就是說,機(jī)械臂被移動到需要的位置,然后保存該位置。(操作員或程序員將此視為在臂末端,即工具中心點(TCP)保存姿態(tài)(x,y,z 坐標(biāo)和旋轉(zhuǎn)))。換句話說,程序保存每個關(guān)節(jié)電機(jī)的位置。


機(jī)器人仿真于20世紀(jì)80年代出現(xiàn)。它利用CAD展示機(jī)器人、其運動和工作單元或環(huán)境。稍后,開發(fā)了一些技術(shù)來后處理CAD程序中的位置信息,生成類似于CNC機(jī)床的機(jī)器人運動程序。這就是OLP的由來。

今天OLP有兩種形式。大多數(shù)機(jī)器人制造商除了示教器外,還提供機(jī)器人編程軟件包。另外,機(jī)器人用戶也可以選擇從獨立供應(yīng)商獲得的OLP產(chǎn)品。這有利于與編程機(jī)器人的品牌無關(guān)。

OLP的有效性取決于CAD模型對工作單元的忠實度。為了完全捕獲工作單元的實際布局,而不僅僅是CAD中顯示的內(nèi)容,用戶需要進(jìn)行機(jī)器人工作單元標(biāo)定程序。這可以通過測量工作單元中的一組參考點,讀取機(jī)器人工具中心點(TCP)的實際姿態(tài)以及周邊設(shè)備的位置,并運行特定的標(biāo)定程序來實現(xiàn)模型和實際工作單元之間的真實對應(yīng)——掌握數(shù)字孿生。測量可以使用機(jī)器人本身作為測量設(shè)備完成,也可以使用外部測量設(shè)備,如3D激光掃描儀。

三、關(guān)于OLP的常見誤解和誤傳

盡管OLP已經(jīng)可用了很多年,但其采用相對緩慢。這至少在部分原因是由于對它是什么及其使用方法的理解不足。現(xiàn)在是時候澄清對這個話題的理解了。

OLP不是一種機(jī)器人編程的完全新方法,而是現(xiàn)有方法的擴(kuò)展和補(bǔ)充。它增強(qiáng)了示教器編程,而不是替代示教器編程。程序員仍然需要熟練使用示教器進(jìn)行機(jī)器人程序的修改、優(yōu)化和調(diào)試。



1. OLP僅適用于大型制造商 

這是基于OLP只有在高產(chǎn)量情況下才能發(fā)揮效益的假設(shè)。實際情況略有不同。特別是在小批量生產(chǎn)的情況下,OLP對小型和中型制造商非常有益,尤其是在生產(chǎn)批次短、設(shè)備設(shè)置和換型頻繁以及任務(wù)種類繁多的情況下。



2. OLP使用難度大 

與任何軟件一樣,OLP需要一定的訓(xùn)練和學(xué)習(xí)曲線。此外,可能有些OLP產(chǎn)品的用戶友好性不高。但是,產(chǎn)品應(yīng)該是直觀的、合理的和易于使用的,可以讓初級用戶迅速精通。

此外,不要低估使用機(jī)器人示教器編程的復(fù)雜性。不同品牌的機(jī)器人有不同的命令,此外,從較舊的機(jī)器人型號到較新的機(jī)器人型號,系統(tǒng)也會發(fā)生變化。這使得手動編程變得更加復(fù)雜。



3. OLP價格昂貴 

OLP產(chǎn)品需要額外購買。但是,它只需要購買一次,可以支持一個工廠使用的任何品牌的機(jī)器人。(這也有助于工廠避免被鎖定在某一機(jī)器人供應(yīng)商。)

OLP用戶報告其機(jī)器人工作站的投資回報率有所提高,因為停機(jī)時間減少和機(jī)器人利用率增加。有證據(jù)表明,它可以將機(jī)器人因編程而停機(jī)的時間減少多達(dá)90%,并可以在一個項目中收回成本。



4. OLP消除對技術(shù)熟練的程序員的需求 

OLP軟件加快程序創(chuàng)建速度,減少編程所需時間,但它并不能消除對技能熟練程序員的需求。路徑規(guī)劃和優(yōu)化、好由有經(jīng)驗的程序員完成。但是,OLP軟件可以使他們有更高的效率,給他們時間從事更復(fù)雜的編程任務(wù),并在一個更安全的工作環(huán)境中進(jìn)行創(chuàng)新。



四、沒有OLP的傳統(tǒng)手工工作流程中的痛點

不使用OLP的替代方案是直接在機(jī)器人上進(jìn)行編程。這至少存在三個問題:

1. 項目延期和額外成本的風(fēng)險

2. 安全問題 

3. 生產(chǎn)能力損失

在機(jī)器人上進(jìn)行編程時,項目延期的風(fēng)險很大。要達(dá)到這一點,所有工具和固定裝置都已經(jīng)設(shè)計、制造和安裝完畢。輸送機(jī)或其他物料搬運裝置已經(jīng)設(shè)置完畢,零件準(zhǔn)備就緒。只有現(xiàn)在,程序員才可以開始為機(jī)器人教 points。



幾乎可以保證會出現(xiàn)問題。可能機(jī)器人無法達(dá)到某個位置,零件可能放置不正確,或者目標(biāo)循環(huán)時間無法實現(xiàn)。



對于任何這些情況,唯一的解決方案是重新設(shè)計工作單元的問題點。不可避免地,這會延遲生產(chǎn)啟動,可能延遲幾周,并帶來重大的額外成本。



使用示教器教點通常要求程序員進(jìn)入工作單元:這可能是唯一可以看到工具去向或檢查碰撞的方法。將機(jī)器人置于“示教”模式應(yīng)確保安全,但總有意外移動的風(fēng)險,無論是機(jī)器人本身還是工作單元內(nèi)的其他機(jī)構(gòu)。



最后,當(dāng)程序員在工作單元內(nèi)進(jìn)行點動時,機(jī)器人不會做任何其他事情。在程序員完成工作并驗證程序之前,這都是非生產(chǎn)時間。即使是的程序員也會低估任務(wù)所需的時間!



五、OLP的主要優(yōu)勢

使用OLP軟件的制造商報告了多重優(yōu)勢:

1、無機(jī)器人停機(jī)時間 

編程時間可以減少80%,機(jī)器人利用率可以提高95%,提高程序員的工作效率和減少工作單元停機(jī)時間。

2、快速設(shè)置時間 

新產(chǎn)品投入生產(chǎn)所需時間更少——編程是同時進(jìn)行而不是順序進(jìn)行的。 

3、提高安全性

減少事故和傷害的風(fēng)險。

4、更高和可重復(fù)的質(zhì)量 

機(jī)器人程序進(jìn)行了更好的優(yōu)化(更短的循環(huán)時間、更高的精度和一致性),從而實現(xiàn)更高和可重復(fù)的生產(chǎn)質(zhì)量。

5、機(jī)器人品牌和過程無關(guān) 

無論機(jī)器人品牌或工藝類型如何,高級OLP軟件都可以覆蓋所有應(yīng)用。

6、沒有更多意外

避免最后一刻的建模改變和工具修改。



六、OLP的主要應(yīng)用

凡是機(jī)器人應(yīng)用,只要有工作單元、零件、工具和固定裝置的數(shù)字模型,都可以運用OLP技術(shù)。(如今,所有內(nèi)容都在CAD中設(shè)計,所以這不應(yīng)該是一個問題。)然而,當(dāng)機(jī)器人路徑變得更加復(fù)雜并且需要教更多的points時,OLP的優(yōu)勢就更加明顯。

考慮到這些要點,OLP使用案例有:


? 焊接——進(jìn)入位置和定向是OLP尤為擅長幫助解決的挑戰(zhàn),復(fù)雜的焊縫可能需要大量的points。

? 涂裝——與焊接一樣,定向也很重要,漆膜厚度和離開距離的統(tǒng)一以及確保所有區(qū)域可以更好達(dá)到和涂裝也同樣重要。

? 涂布——許多組裝操作需要鑲嵌長且復(fù)雜的粘合劑絲帶:OLP可以快速離線創(chuàng)建工具路徑,實現(xiàn)一致的質(zhì)量。 

? 加工(表面)——像 bead blasting 和去毛刺等應(yīng)用通常需要長且復(fù)雜的路徑,需要大量的points。

? 組合應(yīng)用(無夾具)——抓取和插入式移動需要精確控制夾爪定向,這可以在更高的級別上通過OLP實現(xiàn)。 

? 物料搬運應(yīng)用——OLP讓程序員可以確定兩個位置之間的最快距離,這并不總是最明顯的路徑。

? 切割——等離子或激光切割或水射流切割對標(biāo)準(zhǔn)零件可能有效,但對于復(fù)雜的幾何形狀,機(jī)器人需要精確的切割圖案,這可以通過OLP生成。


七、對小批量制造的影響

雖然使用機(jī)器人的任何制造商都將從OLP中受益,但批量小和生產(chǎn)周期短的企業(yè)會看到大大的提高。問題是,在機(jī)器人上進(jìn)行編程時,頻繁的工藝轉(zhuǎn)換和設(shè)置會減少可用時間和運行時間。然而,使用OLP時,程序在虛擬環(huán)境中進(jìn)行測試和下載到機(jī)器人,而工作單元的物理方面(夾具、夾爪等)正在改變。謹(jǐn)慎起見,在低速下通過一個周期來檢查機(jī)器人是否有碰撞,然后工作單元準(zhǔn)備重新啟動生產(chǎn)。

此外,文檔或模型中的任何與設(shè)計相關(guān)的問題都會提前識別,并可以與其他團(tuán)隊溝通并解決,而不會損失生產(chǎn)停機(jī)時間。


八、成功OLP案例

Afrit,一家南非大型拖車制造商,實施了OLP。他們看到機(jī)器人編程時間從工作單元內(nèi)的兩周減少到離線的四天。Afrit的機(jī)電工程師Ferdi Beukes說:“由于不需要進(jìn)行手動編程和編程修飾,我們有更多時間改進(jìn)焊接和其他系統(tǒng),因為節(jié)省了時間。”


沃爾沃正在其鉸接拖斗和輪式裝載機(jī)制造業(yè)務(wù)中實施OLP。一個針對高變異低批量零件家族的試點工作單元正在使用它來在使用兩臺機(jī)器人的工作單元中實施“無夾具焊接”,一臺用于處理,一臺用于焊接。


在芬蘭,HT Laser使用幾家制造商的機(jī)器人進(jìn)行小批量機(jī)器人切割和焊接。他們采用OLP以節(jié)省編程時間和增加生產(chǎn)能力。HT激光產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)理Janne Tuominen說:“離線編程的優(yōu)勢在我們的生產(chǎn)中每天都得到體現(xiàn)。突出的優(yōu)勢是節(jié)省時間,因為編程可以在不停產(chǎn)的情況下完成,省去昂貴機(jī)器的開支。通過某些軟件宏命令可以加快編程過程,也可以節(jié)省時間。離線編程也可以解決焊接件較大或位于難以攀爬或不安全的地方的問題。”


九、為何OLP應(yīng)成為使用機(jī)器人的制造商的標(biāo)準(zhǔn)工具

鑒于OLP可以帶來生產(chǎn)力的飛躍,堅持在工作單元中進(jìn)行手動編程的機(jī)器人用戶將處于不利地位:

?是機(jī)器人編程的經(jīng)濟(jì)提升效率解決方案

?減少了對機(jī)器人進(jìn)行物理測試和調(diào)試的需求 

?提高安全性,減少事故和傷害的風(fēng)險 

?實現(xiàn)更快、更準(zhǔn)確的編程 


十、Delfoi Robotics OLP解決方案

Visual Components長期以來一直是3D制造仿真的先驅(qū)。OLP技術(shù)從機(jī)器人仿真發(fā)展而來,這兩項技術(shù)是互補(bǔ)的。這就是為什么Visual Components Group于2022年10月收購Delfoi Robotics OLP軟件(該軟件基于Visual Components平臺開發(fā))的原因。



Delfoi OLP解決方案的獨特之處在于:

?直觀、易學(xué)

?布局和工藝獨立——一款軟件涵蓋大多數(shù)機(jī)器人應(yīng)用(焊接、加工、涂裝)

?機(jī)器人獨立——這款軟件涵蓋17個后處理器(更多將在未來添加)和40個機(jī)器人控制器版本(舊版和新版)的所有主要品牌的OLP

?制度化和存儲核心工藝知識,使所有參與產(chǎn)品、工作單元和夾具設(shè)計的利益相關(guān)者都能使用

?程序生成和驗證非常快、自動化且可靠 

?解決機(jī)器人程序問題的智能和自動化工具

?在30多個國家使用,支持多種語言


十一、現(xiàn)在是時候轉(zhuǎn)向離線機(jī)器人編程了

相對于工作單元手動編程機(jī)器人緩慢且不完善。它占用工作單元達(dá)數(shù)天或數(shù)周,推遲生產(chǎn)開始。OLP通過在虛擬環(huán)境中實現(xiàn)編程來解決這些問題。然后,準(zhǔn)備就緒并驗證程序后,將程序下載到機(jī)器人,生產(chǎn)即可開始。

與不使用OLP的制造商相比,OLP為制造商提供了 可觀的速度、成本、效率和質(zhì)量優(yōu)勢。Visual Components 的 Delfoi Robotics OLP解決方案易于學(xué)習(xí),適用于所有主要機(jī)器人品牌。想了解咨詢更多內(nèi)容,請與我們?nèi)〉寐?lián)系。