Chương 1: Tổng quan Luận văn Thạc sĩ 10. Catia NC - Lathe:lập trình gia công tiện xuất chƣơng trình ngôn ngữ APT hoặc CL-File.1: Các chức năng, ứng dụng phần mềm Catia 11. Catia Robotic: thiết kế và mô phỏng robot với các lệnh chuẩn, định nghĩa cấu trúc robot, đặc trƣng hình học, động học, đồng bộ hóa nhiều robot… Hình 1.2: Ứng dụng ROBOTIC thiết kế, lập trình tay máy công nghiệp 12. Catia NC - Mill: tạo chƣơng trình chứa phần nguyên công phay.
Catia Building Design And Facilities Layout: tạo thiết kế các bản vẽ xây dựng 14. Catia Shematics: công cụ để sắp đặt vị trí những phần tử cơ bản, vẽ các sơ đồ, thiết lập các liên kết logic giữa các phần tử và điều khiển chúng. HV: Trần Nguyễn Kim Hoàng 3 GVHD: TS. Nguyễn Tiến Dũng TS.
Lê Hiếu Giang Chương 1: Tổng quan Luận văn Thạc sĩ 15. Catia Piping and Tubing: thiết kế những tuyến ống dẫn phức tạp. Catia Structural Design And Steelwak: công cụ tổ hợp cho kiến trúc. Catia Graphic Intensive Interface:công cụ lập trình để mở rộng những ứng dụng mới và tiếp cận mở vào môi trƣờng Catia.
Ngoài các module kể trên, phần mềm Catia còn rất nhiều Module hỗ trợ thiết kế và gia công khuôn mẫu, thiết kế kim loại tấm, xử lý các quá trình gia công không phoi, hỗ trơ lập trình điều khiển, thiết kế bo mạch, tính toán lƣu chất .v Để đáp ứng nhu cầu và thách thức của các nhà cung cấp OEM (Original Equipment Manufacturer) và các doanh nghiệp, hãng Dassault Systems đã phát triển môđule Delmia tích hợp vào phần mềm Catia cung cấp một giải pháp toàn diện cho công việc lập trình robot. Hỗ trợ cho ngƣời sử dụng khả năng mô phỏng tiên tiến với công cụ lập trình chuyên dụng để các ứng dụng điều khiển các robot hàn, dây chuyền robot lắp ráp công nghiệp. nó cung cấp một môi trƣờng chuyên nghiệp cho giảng dạy và mô phỏng robot. Giải pháp lập trình robot của Delmia sẽ cho phép các công ty giảm đáng kể thời gian và chi phí lập trình cho robot theo phƣơng pháp “dạy học” truyền thông, mô tả tất cả các hoạt động, thao tác thực hiện trên mô hình 3D trƣớc khi thực hiện trên phân xƣởng sản xuất.
Với công cụ lập trình chuyên nghiệp cho các loại robot hàn đƣờng cong và hàn điểm, công cụ lập trình Delmia cung cấp việc lập trình offline, kiểm tra trƣớc quỹ đạo chuyển động, công cụ xuất chƣơng trình cho phép ngƣời sử dụng lập trình chính xác, biên dịch chƣơng trình Robot ứng dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất. Công cụ chuyên dụng giúp ngƣời kỹ sƣ lập trình các robot hàn đƣờng cong, hàn điểm trực quan bằng cách sử dụng đồ thị lập trình thực thi cho toàn hệ thống robot bằng các công cụ liên kết đặt biệt. Ngƣời lập trình có thể quan sát và hiệu chỉnh trực tiếp trên màn hình đồ họa 3D. Chẳng hạn, ngƣời lập trình có thể điều khiển trực tiếp các khâu khớp bằng cách chọn vào các khớp và di chuyển bằng chuột, hoặc có thể hiệu chỉnh bằng cách định hƣớng vị trí tác động trực tiếp với mô hình 3D.
Robot bám điểm, hệ thống điểm, tín hiệu I/O, thậm chí các thao tác công cụ sẽ đƣợc mô tả tại điểm đƣợc hiển thị và sửa đổi ngay trong cửa sổ. Các tiện ích đồ họa 3D thao tác trực tiếp trong một HV: Trần Nguyễn Kim Hoàng 4 GVHD: TS. Nguyễn Tiến Dũng TS. Lê Hiếu Giang Chương 1: Tổng quan Luận văn Thạc sĩ giao diện ngƣời dùng Windows chuẩn rút ngắn đáng kể các đƣờng cong quỹ đạo di chuyển và cải thiện khả năng cho ngƣời sử dụng trong việc thiết kế và lập trình offline.
Chức năng chính Delmia Lập trình offline và mô phỏng thực robot Phân tích vùng không gian làm việc của robot Mô phỏng chuyển động thiết bị Phân tích khả năng gây ra xung đột của các robot. Mô phỏng nhiều thiết bị cho robot và quan hệ động học tác động các công cụ. Phân tích chu kỳ thời gian và tối ƣu hóa từng chu trình làm việc trên một đơn vị thời gian. Xác định nhiệm vụ robot và thiết bị Mô phỏng và chính xác hóa các nguồn lực hoạt động.
Ƣu điểm sử dụng DELMIA Thiết lập môi trƣờng làm việc ảo trƣớc khi tiến hành thực tế, loại trừ khả năng phể phẩm khi làm thật. Trình diễn mô phỏng ảo và chọn giải pháp tối ƣu. Tối ƣu hóa công cụ thiết kế robot trong cùng môi trƣờng. Có thể mô phỏng nhiều loại robot trong cùng xƣởng làm việc, Có thể truyền thông, đồng hóa giữa nhiều robot động học và công cụ làm việc.
Ƣu điểm CATIA so với các phần mềm khác. Ngày nay, công việc thiết kế điều khiển và mô phỏng robot có thể thực hiện bằng nhiều chƣơng trình mạnh nhƣ Matlab Simulink, Adams, Microsoft Robotics, Visual Natran, Easy Rob v. Mỗi chƣơng trình đều có điểm mạnh và điểm yếu riêng trong việc thiết kế và mô phỏng robot. Bảng 1: Bảng so sánh tính năng các phần mềm Phần mểm Microsoft Adam CATIA Robotics LabVIEW Maple EASY Tính năng Studio Thiết kế Robot HV: Trần Nguyễn Kim Hoàng 5 GVHD: TS.
Nguyễn Tiến Dũng TS. Lê Hiếu Giang Chương 1: Tổng quan Luận văn Thạc sĩ Tính kết cấu - Thư viện tích hợp - Hệ điều khiển robot hãng lớn của thế giới - - - - - Liên kết phần cứng - - - Phần mềm Matlab ứng dụng công cụ Simmechanics Simulink: Simulink trong Matlab rất mạnh mô phỏng sơ đồ ghép nối các khối ứng dụng trong việc tính toán, điều khiển và tối ƣu hóa ứng dụng trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật. Matlab hỗ trợ công cụ Simmechanics có thể thực hiện cho mục đích mô hình hóa, mô phỏng và khảo sát các hệ thống động học. Công cụ này cũng đƣợc ứng dụng trong việc tính hoán, mô phỏng kết cấu robot và mô phỏng động lực học v.
Tuy nhiên, công cụ này vẫn chƣa có một hệ điều khiển thích hợp cho các robot công nghiệp. Các phần mềm nhƣ Adam, Visual Natran thích hợp cho việc mô phỏng mô hình hóa robot thể hiện mối tƣơng quan về khâu, khớp và kết cấu cho robot. Tính toán động lực học 2D, 3D mô hình robot. Thƣờng ngƣời ta thiết kế trên các phần mềm thiết kế CAD chuyên dụng, sau đó chuyển đổi định dạng và qua phần mềm này để mô phỏng tính toán động học.
Điều này gây khó khăn cho ngƣời tính toán vì phải sử dụng thêm các phần mềm CAD hỗ trợ để tạo các robot có tính mỹ thuật cao.3: Mô phỏng hệ thống robot HV: Trần Nguyễn Kim Hoàng 6 GVHD: TS. Nguyễn Tiến Dũng TS. Lê Hiếu Giang Chương 1: Tổng quan Luận văn Thạc sĩ Microsoft Robotics: Microsoft RDS là một trong những phần mềm thiết kế và mô phỏng robot vừa đƣợc phát triển bởi sự hợp tác giữa Microsoft và Dassault.4: Mô phỏng cơ cấu gấp robot bằng Microsoft RDS tích hợp SolidWorks Phần mền Microsoft RDS sẽ tích hợp phần mềm SolidWorks. Với ƣu thế này, chúng ta có thể thiết kế robot ngay trong giao diện SolidWorks, sau đó mô phỏng hoạt động của robot.
Các thƣ viện nhƣ kích thƣớc, các ràng buộc, khối lƣợng, đặc tính, động cơ, lò xo,. đƣợc thiết kế riêng cho việc thiết kế, mô phỏng robot đƣợc hiệu quả. Tuy nhiên so với module DELMIA phần mềm CATIA, Microsoft RDS vẫn chƣa có hệ thống thƣ viện tích hợp robot công nghiệp hoàn chỉnh, tích hợp các robot công nghiệp hoàn chỉnh. Phần mềm Easy Rob: Đây là công cụ mô phỏng robot sử dụng đồ họa không gian 3 chiều và mô tả hoạt động robot.
Easy Rob chỉ hỗ trợ các lệnh 3D-CAD đơn giản cho phép tạo các khối hình học đơn giản nhƣ khối trụ, khối cầu, khối chữ nhật, khối tam giác… để vẽ kết cấu robot. Chƣơng trình cho phép thiết kế 12 bậc tự do. Chuyển động của robot điều khiển theo các biến khớp hoặc tọa độ Descartes. Mô tả động học theo kiểu DH hoặc trong tọa độ toàn cục (Universal coordinates).
Điều khiển động học thuận và ngƣợc cấu hình robot thông dụng. Sử dụng phần mềm Easy Rob chúng ta có thể thiết kế động học, kết cấu của robot trên máy tính để chọn các phƣơng án tốt nhất. Nhìn chung, HV: Trần Nguyễn Kim Hoàng 7 GVHD: TS. Nguyễn Tiến Dũng TS.
Lê Hiếu Giang Chương 1: Tổng quan Luận văn Thạc sĩ đây là phần mềm phục vụ thiết kế mô phỏng robot nhỏ thích hợp cho việc giảng dạy, nghiên cứu. Ngoài ra còn nhiều phần mềm công nghiệp và phần mềm nghiên cứu để mô phỏng robot, phạm vi ứng dụng và giá thành cũng khác nhau. Trong đó phần mềm Catia tích hợp module Delmia hỗ trợ việc thiết kế và lập trình robot là phần mềm mạnh và chuyên nghiệp đƣợc ứng dụng nhiều trong sản xuất.Trên giao diện Catia chúng ta có thể thiết kế bất kỳ hình dáng của robot thực tế, đáp ứng cao về nhu cầu thẩm mỹ trên môi trƣờng đồ họa 3D rất mạnh của hãng Dessault System. Với các thiết kế này có thể triển khai, hiệu chỉnh một cách dễ dàng trên bản vẽ cho phù hợp và sau đó đƣa ra sản xuất mà không cần phải dùng các phần mềm khác hỗ trợ khâu thiết kế.
Để có môi trƣờng mô phỏng thực,trực quan 3D, CATIA hỗ trợ module DMU Kinematics, chuyên hỗ trợ mô phỏng động học các cơ cấu khớp, mô phỏng vùng không gian làm việc của robot, tính toán kết cấu robot có đảm bào điều kiện tải trọng, điều kiện bền trong quá trình hoạt động của tất cả các khâu, khớp động trong robot. Tiếp đến, module Delmia hỗ trợ việc lập trình cho robot đi theo một quỹ đạo do ngƣời lập trình yêu cầu. Quỹ đạo này có thể là đƣờng thẳng, đƣờng cong phức tạp trong không gian ba chiều. Robot có thể tạo chuyển động cho khâu cuối mang các dụng cụ thực hiện thao tác cho công việc hàn điểm, hàn đƣờng tiếp xúc chính xác với biên dạng.
Hay các tay máy mang các dụng cụ lắp ráp trên một dây chuyền sản xuất trong nhà máy công nghiệp. Tất cả các khâu sẽ tự động tính toán và nội suy mà không gây ra sự va chạm các khâu với nhau, hoặc giữa các khâu với các sản phẩm hàn, tự động tối ƣu hóa đƣờng di chuyển nội suy sao cho thời gian thực hiện quá trình này là ngắn nhất. Sau khi ngƣời lập trình thực hiện xong phần lập trình, để thực hiện điều khiển robot ngoài thực tế Catia hỗ trợ cổng giao tiếp qua các cổng ngoại vi nhƣ RS232… để điểu khiển robot. Hoặc xuất mã lệnh để điều khiển quá trình thực hiện robot.