Luận văn: Ứng dụng lập trình phi trực tuyến trên robot hàn hồ quang

Luận văn thạc sĩ về lập trình phi trực tuyến robot hàn hồ quang. Trình bày phương pháp, quy trình mô phỏng và ứng dụng thực tế trên robot AX-V6.

• Tác giả: Đinh Văn Hân
• Người hướng dẫn: Bùi Văn Hạnh
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ hàn
• Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phương pháp lập trình phí trực tuyến trên robot hàn hồ quang
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sỹ
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Lập Trình Phí Trực Tuyến Robot Hàn Hồ Quang

Lập trình phí trực tuyến (off-line teaching) là phương pháp hiện đại trong điều khiển robot hàn hồ quang, cho phép lập trình trên máy tính trước khi triển khai thực tế. Phương pháp này đã trở thành xu hướng chính trong ngành công nghiệp hàn, đặc biệt tại các cơ sở sản xuất có sử dụng robot AX-V6. Với việc áp dụng phần mềm mô phỏng, kỹ sư có thể thiết kế quỹ đạo hàn, kiểm tra lỗi và tối ưu hóa chương trình mà không cần thực hiện trực tiếp trên robot. Điều này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn tăng cường an toàn lao động và nâng cao hiệu suất sản xuất. Nghiên cứu ứng dụng lập trình phí trực tuyến tại các trường đại học kỹ thuật như SPKT Hưng Yên đã chứng minh hiệu quả vượt trội so với phương pháp truyền thống.

1.1. Khái Niệm Và Định Nghĩa

Lập trình phí trực tuyến là kỹ thuật lập trình robot hàn thông qua các phần mềm CAD và mô phỏng trên máy tính, mà không cần kết nối trực tiếp với robot. Phương pháp này cho phép tạo mô hình 3D, mô phỏng quỹ đạo, và kiểm tra các lỗi tiềm ẩn trước khi truyền chương trình sang robot thực tế. Ưu điểm chính là giảm thiểu rủi ro, tối ưu hóa thời gian hàn, và nâng cao độ chính xác của sản phẩm.

1.2. Vai Trò Trong Công Nghiệp Hàn Hiện Đại

Trong bối cảnh công nghiệp 4.0, lập trình phí trực tuyến robot hàn đóng vai trò quan trọng trong tự động hóa sản xuất. Nó cho phép các nhà máy tối ưu hóa quy trình hàn, giảm chi phí nhân công, và tăng năng suất. Đồng thời, phương pháp này hỗ trợ đào tạo kỹ sư một cách hiệu quả hơn, chuẩn bị lực lượng lao động chất lượng cao cho ngành công nghiệp.

II. Các Phương Pháp Điều Khiển Robot Hàn Hồ Quang

Để điều khiển robot hàn hồ quang một cách hiệu quả, ngành công nghiệp đã phát triển nhiều phương pháp điều khiển khác nhau. Các phương pháp này bao gồm điều khiển thích ứng (tự nhận dạng quỹ đạo), lập trình trực tuyến (online teaching), và lập trình phí trực tuyến (off-line teaching). Mỗi phương pháp có những ưu nhược điểm riêng, và lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của công việc hàn. Phương pháp lập trình phí trực tuyến được coi là tiên tiến nhất vì cho phép thiết kế phức tạp, kiểm tra mô phỏng, và tối ưu hóa chương trình trước khi triển khai. Việc kết hợp giữa các phương pháp này tạo ra hệ thống điều khiển robot hàn toàn diện và linh hoạt.

2.1. Phương Pháp Lập Trình Trực Tuyến Online Teaching

Lập trình trực tuyến là phương pháp truyền thống, trong đó kỹ sư điều khiển robot hàn trực tiếp bằng tay để dạy các điểm hàn và quỹ đạo. Mặc dù phương pháp này có ưu điểm là đơn giản và trực quan, nhưng nó tốn nhiều thời gian, dễ xảy ra sai sót, và tiềm ẩn rủi ro về an toàn lao động.

2.2. Phương Pháp Lập Trình Phí Trực Tuyến Off line Teaching

Lập trình phí trực tuyến sử dụng phần mềm mô phỏng trên máy tính để thiết kế quỹ đạo hàn mà không cần robot. Phương pháp này giảm thời gian hàn, tăng độ chính xác, và cải thiện an toàn lao động. Nó cho phép kỹ sư kiểm tra lỗi trước khi triển khai thực tế, tiết kiệm chi phí đáng kể.

III. Ứng Dụng Phần Mềm Mô Phỏng AX OT Trong Lập Trình

Phần mềm AX-OT là công cụ chuyên dụng cho lập trình phí trực tuyến của robot hàn hồ quang AX-V6. Phần mềm này cung cấp các tính năng mạnh mẽ như thiết kế mô hình 3D, mô phỏng quỹ đạo hàn, và tối ưu hóa thông số kỹ thuật. Quá trình sử dụng AX-OT bao gồm khởi động phần mềm, thiết kế mô hình phôi hàn, lập trình robot, và chạy mô phỏng để kiểm tra. Ngoài ra, phần mềm Dish được sử dụng để tạo phôi hàn, trong khi MakeRapid dịch file sang định dạng chuẩn. Các bước này đảm bảo rằng chương trình hàn được tối ưu hóa trước khi truyền sang robot thực tế, giảm thiểu sai sót và nâng cao chất lượng sản phẩm.

3.1. Quy Trình Thiết Kế Và Lập Trình Trên AX OT

Quy trình bao gồm các bước: khởi động phần mềm AX-OT, thiết kế mô hình phôi theo yêu cầu kỹ thuật bằng Dish, lưu file vào thư mục CAX-OT/bin, và dịch file bằng MakeRapid. Sau đó, kỹ sư lập trình chi tiết cho robot, tập chương trình theo biến dạng đường hàn, kiểm tra, và lưu file dưới định dạng zip.

3.2. Mô Phỏng Và Kiểm Tra Chương Trình

Phần mềm SimulationViewer cho phép chạy mô phỏng chương trình hàn để kiểm tra quỹ đạo, tìm lỗi, và tối ưu hóa thông số. Việc mô phỏng này giúp giảm rủi ro khi triển khai trên robot thực tế, đảm bảo chất lượng hàn cao nhất.

IV. Truyền Tải Chương Trình Và Thực Nghiệm Trên Robot Thực Tế

Sau khi hoàn thành lập trình phí trực tuyến trên phần mềm mô phỏng, bước tiếp theo là truyền chương trình từ máy tính sang robot hàn hồ quang. Quá trình này bao gồm kết nối máy tính với robot thông qua phần mềm AX-PM, truyền tải file chương trình, và kiểm tra lỗi hàn trên mẫu thực tế. Việc thực nghiệm trên robot thực tế giúp xác nhận độ chính xác của chương trình, điều chỉnh thông số hàn nếu cần thiết, và đảm bảo sản phẩm đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật. Tại Trường Đại học SPKT Hưng Yên, các kết quả thực nghiệm được ghi lại chi tiết, bao gồm hình ảnh và dữ liệu đo lường, để đánh giá hiệu quả của phương pháp lập trình phí trực tuyến trong thực tế sản xuất.

4.1. Kết Nối Và Truyền Tải Chương Trình

Phần mềm AX-PM được sử dụng để kết nối máy tính với robot hàn. Qua giao diện AX-PM, kỹ sư có thể truyền tải chương trình hàn từ máy tính sang robot, quản lý phiên bản, và cập nhật cấu hình robot. Kết nối ổn định đảm bảo truyền tải dữ liệu an toàn và chính xác.

4.2. Kiểm Tra Và Đánh Giá Kết Quả Thực Nghiệm

Sau khi truyền chương trình, thực hiện chạy robot trên mẫu hàn thực tế để kiểm tra chất lượng đường hàn, độ chính xác quỹ đạo, và các thông số hàn. Ghi lại hình ảnh và dữ liệu kết quả để đánh giá hiệu quả của lập trình phí trực tuyến và có cơ sở điều chỉnh chương trình nếu cần thiết.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TONG QUAN VE ROBOT HAN HO QUANG AX-V The hé robot han hé quang AX-C đang được sử dụng rồng rãi với 6 bậc tự do hoạt động rất mèm đẻo, đáp ứng được yêu câu hân hỗ quang trong môi trường khí bảo vệ, ở mọi tư thể trong không gian. Trong robot han hé quang phan cơ khi được chế tạo sao cho thời gian tăng tốc và giảm tốc được giảm xuống tôi thiểu, momen lớn nhất, quản tỉnh nhỏ nhất. Hệ thông điêu khiển được sử dụng bằng phương pháp day va diéu khién thích ghi, sử dụng bang day va cam bién rất tiện lợi, rất thân thiện, đề nhận biết và điều khiên. Các yếu tô công nghệ han trong môi trường khí bảo cũng được robot sử lý rất hoàn hao.

Robot hản hỗ quang có khả năng kết nồi với máy tính, tin hiệu được mã hỏa sang chuẩn công nghiệp truyền qua đường mang tai ve robot.1 Cấu hình chính của hệ thống robot hàn hồ quang (AX-V6) A Thân Robot (taymáy) : Ð. Hệ thống điểu khiển : — D. Hộp thao tác a, Tay may (Manipunator) Dé, than, tay trên, tay đưới, mỏ hàn Đanh mục rác hình vẽ: Hinh 3.1 Phối đơn dạng tâm có vắt cạnh 35 Hình 3.3 Liên kết giáp mỗi chữ V 38 Tình 3.3 Tiêu kết góc chữ T (phôi tâm) 40 Hinh 3.4 Phôi đơn dạng ống, 4 Tĩnh 3.5 Liên kết giáp mêi (phôi ng) 4 Tinh 3.6 Liên kết góc chữ T (phôi ông) 42 llinh 3.7 Liên kết góc nghiêng 60% (phôi ống) 42 Hình 38 Mô phỏng quỹ đạo hàn (chương trình lập trén bin DEMO) 58 Hinh 3.9 Mö hình liên kết hàn có biên dạng thay déi 64 Tlinh 3.10 Mé hinh dé ga (mau ban han trong DIT SPKT [lung Yên) 6 Hình 3.11 Mô phóng quỹ đạo hàn (chương trình lập trên sinple Robot) 69 Đanh mục rác hình vẽ: Hinh 3.1 Phối đơn dạng tâm có vắt cạnh 35 Hình 3.3 Liên kết giáp mỗi chữ V 38 Tình 3.3 Tiêu kết góc chữ T (phôi tâm) 40 Hinh 3.4 Phôi đơn dạng ống, 4 Tĩnh 3.5 Liên kết giáp mêi (phôi ng) 4 Tinh 3.6 Liên kết góc chữ T (phôi ông) 42 llinh 3.7 Liên kết góc nghiêng 60% (phôi ống) 42 Hình 38 Mô phỏng quỹ đạo hàn (chương trình lập trén bin DEMO) 58 Hinh 3.9 Mö hình liên kết hàn có biên dạng thay déi 64 Tlinh 3.10 Mé hinh dé ga (mau ban han trong DIT SPKT [lung Yên) 6 Hình 3.11 Mô phóng quỹ đạo hàn (chương trình lập trên sinple Robot) 69 Đanh mục rác hình vẽ: Hinh 3.1 Phối đơn dạng tâm có vắt cạnh 35 Hình 3.3 Liên kết giáp mỗi chữ V 38 Tình 3.3 Tiêu kết góc chữ T (phôi tâm) 40 Hinh 3.4 Phôi đơn dạng ống, 4 Tĩnh 3.5 Liên kết giáp mêi (phôi ng) 4 Tinh 3.6 Liên kết góc chữ T (phôi ông) 42 llinh 3.7 Liên kết góc nghiêng 60% (phôi ống) 42 Hình 38 Mô phỏng quỹ đạo hàn (chương trình lập trén bin DEMO) 58 Hinh 3.9 Mö hình liên kết hàn có biên dạng thay déi 64 Tlinh 3.10 Mé hinh dé ga (mau ban han trong DIT SPKT [lung Yên) 6 Hình 3.11 Mô phóng quỹ đạo hàn (chương trình lập trên sinple Robot) 69 Trong ngành cơ khí, robol được sử đụng nhiều trong công nghệ đúc, công nghệ hàn, cắt kim loại, sơn, phun phú km loại, tháo lắp vận chuyển phối, lắp ráp sản phẩm đặc biệt trong lĩnh vực bàn: robot hàn hỗ quang trong đây truyền hàn va xe 6 tô, khung xe may, robot đùng trong chế tạo và phục hồi củi tiết may. Các thể hệ robot: Trước thể hệ robot hàn hồ quang A%-V hiện nay đang rất thịnh hành, lịch sử phát triển của roboL nói chưng, robol bản hỗ quang nói riêng đã trải qua các thế hệ như: TH tọa độ Đề các : 3 trục của robol trong tọa độ Đề các có thể chỉ là những, đường thẳng vân động, vì thể hình bao của kết quả làm việc là một cải hộp sắc nét.

lIệ tọa độ trụ: là sự kết hợp của đường thẳng với chuyển động quay. Robot này thường có l chuyến động quay và 2 chuyển động thẳng. Chuyển động của 3 trục này tạo thành ô hình trụ sắc nét cho robot 'Toạ độ độc cực: hé toa d6 của robot nảy, cõ 2 chuyển động quay và chuyển động thứ 3 là chuyển động thắng, Các chuyển động này của 3 trục tạo thành một hình bao lãm việc tình cầu. 'Thể hệ robot có 5 bậc tự do (robot Pegasus): TIệ toạ độ của robot này sử dụng hé toa độ góc, với hệ loạ độ này có ba chuyển động cơ bản đều thực hiện các góc xoay (oác góc œ, B› và Bz).

Với việc sử dụng hệ loa độ này có ưu điểm rất lớn là gọn nhẹ, vùng thao tắc của robot tương đối lớn so với kích thước của bản thân robot. Rebot hàn hỗ quang trong môi trường khi bảo vệ đã được ứng đụng nhiễu trong sẵn xuất Cơ khí nhu đùng cho hàn hồ quang (tiêu chuẩn), hàn điểm (tùy chọn), gắp (tủy chọn), đán (tủy chọn), phun nhiệt (tủy chọn), hàn lase lai phép (tủy chọn, hệ thông robot và đỏ gá tự động cũng đã được sử dụng nhiều Irong đây Iruyền sản xuất. Tuy đã có một số phần mềm mô phóng, dùng lập trình hàn mô phóng trên máy tính, nhưng việc nghiên cứu ứng dụng phẩm mêm lập tình phủ hục Iuyền vào sảm xuất cũng như trong, dào tạo còn rất hạn chế, chưa thấy dẻ tải nghiên cứu ứng dụng, phim mém lập trình phi trực tuyến được công bỏ. Trong ngành cơ khí, robol được sử đụng nhiều trong công nghệ đúc, công nghệ hàn, cắt kim loại, sơn, phun phú km loại, tháo lắp vận chuyển phối, lắp ráp sản phẩm đặc biệt trong lĩnh vực bàn: robot hàn hỗ quang trong đây truyền hàn va xe 6 tô, khung xe may, robot đùng trong chế tạo và phục hồi củi tiết may.

Các thể hệ robot: Trước thể hệ robot hàn hồ quang A%-V hiện nay đang rất thịnh hành, lịch sử phát triển của roboL nói chưng, robol bản hỗ quang nói riêng đã trải qua các thế hệ như: TH tọa độ Đề các : 3 trục của robol trong tọa độ Đề các có thể chỉ là những, đường thẳng vân động, vì thể hình bao của kết quả làm việc là một cải hộp sắc nét. lIệ tọa độ trụ: là sự kết hợp của đường thẳng với chuyển động quay. Robot này thường có l chuyến động quay và 2 chuyển động thẳng. Chuyển động của 3 trục này tạo thành ô hình trụ sắc nét cho robot 'Toạ độ độc cực: hé toa d6 của robot nảy, cõ 2 chuyển động quay và chuyển động thứ 3 là chuyển động thắng, Các chuyển động này của 3 trục tạo thành một hình bao lãm việc tình cầu.

'Thể hệ robot có 5 bậc tự do (robot Pegasus): TIệ toạ độ của robot này sử dụng hé toa độ góc, với hệ loạ độ này có ba chuyển động cơ bản đều thực hiện các góc xoay (oác góc œ, B› và Bz). Với việc sử dụng hệ loa độ này có ưu điểm rất lớn là gọn nhẹ, vùng thao tắc của robot tương đối lớn so với kích thước của bản thân robot. Rebot hàn hỗ quang trong môi trường khi bảo vệ đã được ứng đụng nhiễu trong sẵn xuất Cơ khí nhu đùng cho hàn hồ quang (tiêu chuẩn), hàn điểm (tùy chọn), gắp (tủy chọn), đán (tủy chọn), phun nhiệt (tủy chọn), hàn lase lai phép (tủy chọn, hệ thông robot và đỏ gá tự động cũng đã được sử dụng nhiều Irong đây Iruyền sản xuất. Tuy đã có một số phần mềm mô phóng, dùng lập trình hàn mô phóng trên máy tính, nhưng việc nghiên cứu ứng dụng phẩm mêm lập tình phủ hục Iuyền vào sảm xuất cũng như trong, dào tạo còn rất hạn chế, chưa thấy dẻ tải nghiên cứu ứng dụng, phim mém lập trình phi trực tuyến được công bỏ.

Chương 1 TONG QUAN VE ROBOT HAN HO QUANG AX-V The hé robot han hé quang AX-C đang được sử dụng rồng rãi với 6 bậc tự do hoạt động rất mèm đẻo, đáp ứng được yêu câu hân hỗ quang trong môi trường khí bảo vệ, ở mọi tư thể trong không gian. Trong robot han hé quang phan cơ khi được chế tạo sao cho thời gian tăng tốc và giảm tốc được giảm xuống tôi thiểu, momen lớn nhất, quản tỉnh nhỏ nhất. Hệ thông điêu khiển được sử dụng bằng phương pháp day va diéu khién thích ghi, sử dụng bang day va cam bién rất tiện lợi, rất thân thiện, đề nhận biết và điều khiên. Các yếu tô công nghệ han trong môi trường khí bảo cũng được robot sử lý rất hoàn hao.

Robot hản hỗ quang có khả năng kết nồi với máy tính, tin hiệu được mã hỏa sang chuẩn công nghiệp truyền qua đường mang tai ve robot.1 Cấu hình chính của hệ thống robot hàn hồ quang (AX-V6) A Thân Robot (taymáy) : Ð. Hệ thống điểu khiển : — D. Hộp thao tác a, Tay may (Manipunator) Dé, than, tay trên, tay đưới, mỏ hàn Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt sử đụng trong luậu văn Ký hiệu Nội dung 1 Cường độ dòng điện hàn (A) Uh Điện áp hàm (V) Vụ Tốc dộ/ vận tốc hản (mump) ga HỆ số đắp g/A h Fa Diện tích tiết diện ngang môi hàn (mm?) Y Khối lương riêng kim loại dap (g/em") diz ‘Tan s6 dao déng PC Personal Computer (may tỉnh cá nhân) RC Robot Comtrol (diéu khién robot) ‘TCP Giao thức máy tình m Dia chi mang may tinh PHAN MG DAU Ly do chon dé (ai Cũng với nhịp độ phát triển manh mẽ của nền kinh tế thế giới cũng nh ở nước ta hiện nay, việc ứng đụng các phản mềm vào đào tạo cíng như trong sẵn xuất lả rất cản thiết, ngoài ra nở cón có vai trò ral Ion tong sự phát triển công nghệ. Chính vi vậy việc nghiên cứu ứng dụng các phân mém có ý nghĩa rất thực tiễn, kết quả nghiên cứu sẽ giúp cho quả trình đão lạo có hiệu quả hơn, làm cơ sở cho việc thúc dây quả trình cơ khí hoá tự động, tăng nắng suất, nàng cao chất lượng, sản phẩm.

Trong đỏ lập trình qua các phân mềm mô phỏng trước khi đưa vào sản xuất. đồng vai tro quan trọng nhất. Mội trong những nhiệm vụ chính của người điều khiển Robot hàn là phải biết lập trình trên máy, cao hơn nữa là phải biết lập trình trên máy tính rồi truyền đữt liệu sang robot hàn thực hiện. Trường Dại học SPKT Hưng Yên đã duợc trang bị robot hàn hỗ quang AX-Vế và phan mém lap tink md phống, tuy nhiên việc ứng dụng phần mém vao day học còn nhiều hạn chế, với phương pháp dạy lập trình trực tiếp trên robot hàn cần mắt nhiều thời gian, kém hiệu quả và có thể xây ra sự có.