STEROWANIE NUMERYCZNE
STEROWANIE NUMERYCZNE
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Autor wykładu:
Adam Rogowski
pok. ST 405
tel. [phone]
Literatura:
- Treść niniejszego wykładu dostępna na www.cim.pw.edu.pl/lzp
- Pritschow G.: Technika sterowania obrabiarkami i robotami
przemysłowymi
- Shah R.: Sterowanie numeryczne obrabiarek
- Poziemski T.: Podstawy technologii na obrabiarki sterowane
numerycznie
- Praca zbiorowa.: Podstawy obróbki CNC (tłum. Przemysław Wolski)
- Marciniak M. i inni: Elementy automatyzacji we współczesnych
procesach wytwarzania. Rozdział 6: Robotyzacja w procesach
wytwarzania", skrypt PW
- Honczarenko J.: Roboty przemysłowe. Budowa i zastosowanie
- Żurek J.: Robotyzacja procesów technologicznych
- http://www.cncci.com/resources/articles/CNC%20basics.html
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Spis treści
- Istota sterowania numerycznego, jego zalety i wady
- Opis przemieszczeń, układy współrzędnych obrabiarek CNC
- Struktura programów w standardzie ISO, podstawowe funkcje
przygotowawcze i pomocnicze, interpolacja i jej rodzaje
- Nastawianie narzędzi na obrabiarkach CNC, korekcja i jej rodzaje
- Ustalenie przedmiotu a układ współrzędnych programu, uwzględnianie
pól tolerancji wymiarów
- Cykle tokarskie, programowanie parametryczne
- Metody programowania obrabiarek CNC, systemy CAM: zalety i wady,
przetwarzanie danych, budowa programu z
ródłowego na przykładzie
języka APT
- Pojęcie robota przemysłowego, zastosowania robotów, struktury
kinematyczne, specyfika sterowania numerycznego robotów, interpolacja
- Metody programowania robotów, ich istota, zalety i wady
- Proste i odwrotne zadanie kinematyki, opis położenia efektora za pomocą
kątów Eulera i kwaternionów
- Języki programowania robotów, przykłady programów
- Programowania elastycznych zrobotyzowanych gniazd obróbkowych
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Kto musi rozumieć sterowanie numeryczne?
- Programiści, ustawiacze, operatorzy
- Konstruktorzy części maszyn
- Technolodzy projektujÄ…cy procesy technologiczne
- Konstruktorzy narzędzi i uchwytów
- Osoby odpowiedzialne za kontrolę jakości
- Kierownicy wydziałów produkcyjnych
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Korzyści ze stosowania sterowania numerycznego
- Redukcja lub eliminacja konieczności interwencji operatora w
czasie trwania operacji technologicznej
- Redukcja zmęczenia operatora na stanowisku roboczym
- Zmniejszenie prawdopodobieństwa popełnienia błędu
- Lepsza powtarzalność wymiarowa produktów
- Mniejsze wymagania odnośnie umiejętności operatora
- Elastyczność maszyn i urządzeń sterowanych numerycznie
- A
atwość i duża wydajność wytwarzania części o
skomplikowanych kształtach i wysokich wymaganiach odnośnie
dokładności
- Możliwość szybkiego wyprodukowania prototypów
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Wady sterowania numerycznego
- Stosunkowo wysoki koszt zakupu sprzętu
- Konieczność zatrudnienia wykwalifikowanego personelu do
programowania urządzeń sterowanych numerycznie
- Potencjalnie wysokie koszty zwiÄ…zane z ewentualnymi awariami
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Istota sterowania numerycznego
PROGRAM CNC
SYSTEM STEROWANIA
RUCH RUCH RUCH OBRÓT
WZDA
UŻNY POPRZECZNY PIONOWY GA
OWICY
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Realizacja ruchu na obrabiarce konwencjonalnej
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Realizacja ruchu na obrabiarce CNC
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Prezentacja elementarnych ruchów zespołów
obrabiarek CNC
Ruch sań Ruch sań Obrót głowicy Ruch obrotowy
wzdłużnych tokarki poprzecznych tokarki rewolwerowej wrzeciona tokarki
Ruch wzdłużny Ruch poprzeczny Ruch pionowy Ruch obrotowy
stołu frezarki CNC stołu frezarki CNC wrzeciennika wrzeciona frezarki
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Opis przemieszczeń narzędzi na obrabiarkach
sterowanych numerycznie
- Układ współrzędnych najczęściej kartezjański, czasem
biegunowy
- Opis przemieszczeń absolutny lub przyrostowy  wady i zalety
Y Y Y
X X X
20 80 60
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
30
120
90
Układy współrzędnych obrabiarek sterowanych
numerycznie: tokarki
Z
Z
Z
X
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Układy współrzędnych obrabiarek sterowanych
numerycznie: frezarki i wiertarki
Z
Y
X
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Struktura programu CNC
słowo słowo słowo słowo
N10 G00 X30 Z1 <- blok
N20 G01 X30 Z-55 F0.1 M03 S200 <- blok
N30 G01 X34 Z-55 F0.1 . . .
N40 G01 X34 Z-100 F0.1
N50 G00 X50 Z-100
N60 M06 X1 Z-4 T02
N70 G00 X50 Z-35
N80 G00 X31 Z-35
N90 G01 X28 Z-35 F0.05
N120 G00 X60 Z0 M05
N130 M30
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Typowe słowa wykorzystywane w programach CNC
N  numer bloku
G  funkcje przygotowawcze
X, Y, Z  wartości współrzędnych X, Y, Z
R  wartość promienia
I, J, K  parametry interpolacji kołowej
F  posuw
S  prędkość obrotowa wrzeciona
H  korekcja długości narzędzia
D  korekcja promienia narzędzia
T  numer narzędzia
M  funkcje pomocnicze
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Wybrane funkcje przygotowawcze
G90  programowanie absolutne
G91  programowanie przyrostowe
G00  ruch szybki (ustawczy)
(niezależne przemieszczenie w kilku osiach z maksymalną
prędkością  bez wzajemnej synchronizacji tych
przemieszczeń
G01  ruch roboczy z interpolacjÄ… liniowÄ…
G02  interpolacja kołowa zgodnie z ruchem wskazówek zegara
G03  interpolacja kołowa przeciwnie do ruchu wskazówek zegara
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Funkcja G01 (interpolacja liniowa)
N & G01 X & Z & F &
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Funkcja G02 (interpolacja kołowa zgodnie z
ruchem wskazówek zegara)
N & G02 X & Z & I & K & F &
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Funkcja G03 (interpolacja kołowa przeciwnie do
ruchu wskazówek zegara)
N & G03 X & Z & I & K & F &
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Przykładowe funkcje pomocnicze
M03  włączenie obrotów wrzeciona (zgodnie z ruchem wskazówek
zegara)
M04  włączenie obrotów wrzeciona (przeciwnie do ruchu wskazó-
wek zegara)
M05  wyłączenie obrotów wrzeciona
M08  włączenie chłodziwa
M09  wyłączenie chłodziwa
M30  koniec programu
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Przykładowy program CNC
N10 G90 G00 X10 Z61 M03
N20 G91 G01 X0 Z-11 F0.1
N30 G90 X30 Z40
N40 Z-1
N50 G00 X50
N60 Z60
N70 M30
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Co trzeba znać, projektując operację obróbkową do
przeprowadzenia na obrabiarce CNC
Konstrukcja i możliwości:
- Zakres obrotów wrzeciona
- Moc napędu wrzeciona i napędów posuwu
- Zakres przemieszczeń w każdej z osi
- Możliwości uzbrojenia obrabiarki (ile i jakich narzędzi można
zamocować)
- Prędkość szybkiego ruchu ustawczego
- Maksymalne wartości posuwu roboczego
- & & .
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Co trzeba znać, projektując operację obróbkową do
przeprowadzenia na obrabiarce CNC - c.d.
- Kierunki ruchu zespołów obrabiarki w poszczególnych osiach
(liniowych X, Y, Z, U, V, W i rotacyjnych A, B, C)
-  Punkt zerowy dla każdej osi
- Wyposażenie obrabiarki (np. przyrządy do pomiaru długości
narzędzia, system sterowania adaptacyjnego, zmieniacze palet,
podajniki prętów dla tokarskich centrów obróbkowych itd.)
- Jakie rodzaje interpolacji są dostępne
- Które funkcje są programowalne (np. wartość obrotów wrzeciona,
zmiana narzędzi, chłodziwo, czynności dodatkowe)
- Czy możliwa jest ciągła zmiana obrotów wrzeciona (obróbka
powierzchni o zmiennej średnicy przy stałej prędkości skrawania)
- &
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Współczynniki korekcyjne
Współczynniki korekcyjne umożliwiają kompensację toru wierzchołka
narzędzia w poszczególnych osiach
Rzeczywisty punkt
trajektorii narzędzia
Y
Współczynniki korekcyjne są
automatycznie dodawane do
współrzędnych zapisanych w
programie CNC
Punkt trajektorii narzędzia
zapisany w programie CNC
(xp, yp)
X
xp Wx
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Wy
yp
Korekcja ze względu na promień zaokrąglenia
wierzchołka noża tokarskiego
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Brak korekcji wymuszałby modyfikację treści programu
zależną od promienia zaokrąglenia narzędzia:
N10 G90 G00 X10 Z61 M03
N20 G91 G01 X0 Z-11.47 F0.1
N30 G90 X30 Z39.53
N40 Z-1
N50 G00 X50
N60 Z60
N07 M30
przy założeniu r = 0.8
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Organizacja współczynników korekcyjnych
- Uwzględnianie korekcji w programie sterującym np.:
N & M06 X & Z & T01
- Automatyczne przypisanie korektora do narzędzia przez układ
sterowania
- Zestaw korektorów w układzie sterowania obrabiarki, wywoływanych
w odpowiednich miejscach w programie sterujÄ…cym np.:
N & T0101
albo:
N& T02 M06
N & G43 H01 Z.1
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Korekcja długości narzędzia
W programie opisujemy Nowy punkt
ruch tego punktu
Stary punkt
N& T02 M06
N & G43 H01 Z.1
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Korekcja ze względu na promień narzędzia
- A
atwość definiowania trajektorii na podstawie rysunku przedmiotu
- Uwzględnienie narzędzi o różnych promieniach
- Uwzględnienie promienia wierzchołka narzędzia (np. tokarskiego)
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Korekcja ze względu na promień narzędzia  c.d.
G41
G42
G41  narzędzie po lewej stronie przedmiotu obrabianego
G42  narzędzie po prawej stronie przedmiotu obrabianego
G40  odwołanie korekcji
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Zastosowanie korekcji długości i promienia narzędzia
Z
N10 G90 S200 M03
N20 G00 X-50 Y-50
N30 G43 H01 Z51
X
N40 G01 Z35 F30
Y
N50 G42 D02 Y10 F40
N60 X280
N70 G03 X290 Y20 R10
R10
N80 G01 Y180
N90 G03 X280 Y190 R10
N100 G01 X20
N110 G03 X10 Y180 R10
X
N120 G01 Y20
N130 G03 X20 Y10 R10
10
N140 G00 Z60
300
N150 G40
N160 M30
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
15
50
10
200
Ustawienie początku układu współrzędnych za pomocą
współczynników korekcyjnych
Y programu
Y obrabiarki
X programu
X obrabiarki
Przykładowe funkcje
Wx przygotowawcze: G54-G59
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Wy
Inne zastosowania współczynników korekcyjnych
- Uwzględnienie niedokładności nastawienia narzędzia
- Uwzględnienie ugięcia narzędzia i przedmiotu obrabianego
- Kompensacja zużycia ostrza narzędzia
- Wykorzystanie tych samych współrzędnych punktów
programowanej trajektorii do kolejnego stopnia obróbki
- Zapewnienie dokładności wymiarowej pierwszej części obrabianej
- Uwzględnienie pola tolerancji wymiarów
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Ustalenie przedmiotu obrabianego a układ współrzędnych
- Ustalenie przedmiotu obrabianego jest najczęściej realizowane poprzez
styk powierzchni przedmiotu (zwanych powierzchniami bazowymi) z
odpowiednimi powierzchniami ustalającymi uchwytu obróbkowego, co
zapewnia łatwość i krótki czas ustalania przy zachowaniu dużej
dokładności
- Ustalenie takie (tzw. bazowanie stykowe) zapewnia niezmienność
położenia powierzchni bazowych (i tylko tych powierzchni) dla
wszystkich przedmiotów obrabianych
- Narzędzia nastawia się względem powierzchni ustalających uchwytu,
a zatem względem powierzchni bazowych przedmiotu obrabianego
- Początek układu współrzędnych programu powinien być związany
z powierzchniami, względem których nastawiamy narzędzia na wymiar,
czyli z powierzchniami bazowymi przedmiotu obrabianego (od tych
powierzchni wystawiane są wymiary obróbkowe)
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Bazowanie stykowe  przykład 1
Uchwyt obróbkowy Przedmiot w uchwycie
Powierzchnie ustalajÄ…ce Przedmiot obrabiany
uchwytu obróbkowego
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Bazowanie stykowe  przykład 2
Uchwyt obróbkowy
Powierzchnie ustalajÄ…ce
uchwytu obróbkowego
Przedmiot w uchwycie
Przedmiot obrabiany
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Niezmienność położenia powierzchni bazowej
Powierzchnia górna ma
położenie zmienne, zależne
od wysokości przedmiotu
Powierzchnia bazowa ma
położenie niezmienne
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Powierzchnia bazowa a układ współrzędnych
Z
X
Układ współrzędnych programu powinien być związany z powierzchniami
bazowymi przedmiotu obrabianego (wymiary obróbkowe wiążą te właśnie
powierzchnie z powierzchniami obrabianymi)
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Rozróżnienie pojęć ustalenia i zamocowania przedmiotu
obrabianego
A
apy dociskowe
PÅ‚ytka ustalajÄ…ca
Celem mocowania jest
utrzymanie stałego położenia
przedmiotu obrabianego
podczas operacji obróbkowej
poprzez zapewnienie
odpowiednich sił mocujących
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Rozróżnienie pojęć ustalenia i zamocowania przedmiotu
obrabianego  c.d.
Uchwyt trójszczękowy
Niektóre elementy
uchwytów obróbkowych
pełnią zarówno funkcję
ustalania jak i mocowania
 tym niemniej należy
ściśle rozróżniać te
funkcje !
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Ustalanie przedmiotu jako odbieranie mu stopni
swobody
Możliwe przemieszczenia
(stopnie swobody):
- Przesunięcie wzdłuż X
- Przesunięcie wzdłuż Y
- Przesunięcie wzdłuż Z
- Obrót wokół X
- Obrót wokół Y
- Obrót wokół Z
W niektórych przypadkach właściwe ustalenie przedmiotu obrabianego nie musi
oznaczać konieczności odebrania mu wszystkich sześciu stopni swobody.
Oznacza to, że tylko niektóre osie układu współrzędnych programu muszą mieć
swoje punkty zerowe w ściśle określonym położeniu wynikającym z ustalenia
przedmiotu obrabianego
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Przykładowe ustalenie przedmiotu (odebranie trzech
stopni swobody)
Z
X
Aby uzyskać wymiar 25-0.1 wystarczy odebrać przedmiotowi 3 stopnie swobody:
przesunięcie wzdłuż osi Z (Tz), obrót wokół osi X (Rx) i obrót wokół osi Y (Ry).
Odbywa się to poprzez zetknięcie powierzchni A z powierzchnią ustalającą uchwytu.
Jedna z osi układu współrzędnych programu (np. oś Z) powinna być prostopadła do A,
zaś jej punkt zerowy powinien leżeć w tej płaszczyz
nie. Kierunki osi X i Y oraz
położenie ich punktów zerowych można określić dowolnie (w ramach powierzchni A).
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Przykład operacji obróbkowej wymagającej odebrania
czterech stopni swobody
Wiercenie otworu przelotowego w osi przedmiotu osiowo symetrycznego
- Stopnie swobody do odebrania poprzez ustalenie przedmiotu: Tx, Ty, Rx, Ry
- Stopnie swobody nieistotne dla uzyskania wymiarów obróbkowych: Tz, Rz
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Przykład operacji obróbkowej wymagającej odebrania
pięciu stopni swobody
Pogłębianie otworu leżącego w osi przedmiotu osiowo symetrycznego
- Stopnie swobody do odebrania poprzez ustalenie przedmiotu: Tx, Ty, Tz, Rx, Ry
- Stopień swobody nieistotny dla uzyskania wymiarów obróbkowych: Rz
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Przykład operacji obróbkowej wymagającej odebrania
wszystkich sześciu stopni swobody
Frezowanie wybrania
Wszystkie stopnie swobody muszą zostać
odebrane w ramach ustalenia przedmiotu.
Położenie układu współrzędnych programu jest
jednoznacznie określone przez powierzchnie
bazowe przedmiotu
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Ustalenie a układ współrzędnych programu  przykład 1
Z
Y
X
Ustalenie przedmiotu płaszczyzną oraz otworem (na kołku pełnym):
- Odebrano 5 stopni swobody (wszystkie oprócz obrotu wokół osi pionowej)
- Początek układu współrzędnych programu powinien leżeć na przecięciu górnej
płaszczyzny płytek ustalających z osią kołka pełnego
- Kierunki osi X i Y w stosunku do przedmiotu obrabianego są obojętne, natomiast
kierunki tych osi w stosunku do obrabiarki sÄ… przez tÄ™ obrabiarkÄ™ jednoznacznie
zdeterminowane
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Ustalenie a układ współrzędnych programu  przykład 2
Ustalenie przedmiotu
Z
Y
płaszczyzną oraz dwoma
otworami (na kołku pełnym i
X
ściętym):
- Odebrano 6 stopni swobody
- Początek układu współrz.
programu powinien leżeć na
przecięciu górnej płaszczyzny
płytki ustalającej z osią kołka
pełnego
Y
X
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Ustalenie a układ współrzędnych programu  przykład 3
Ustalenie przedmiotu w imadle ze szczękami
pryzmatycznymi:
- Punkt zerowy osi Z układu współrzędnych
Z
programu powinien leżeć w płaszczyz
nie
X
symetrii szczęk pryzmatycznych
- Dokładne ustawienie punktu zerowego osi
X napotyka na problemy. Jeśli chcemy
uzyskać dokładne wymiary w tym kierunku,
to może się okazać konieczne ustawianie
korekcji w osi X dla każdego przedmiotu
obrabianego (w zależności od rzeczywistej
średnicy powierzchni bazowej walcowej)
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Ustalenie a układ współrzędnych programu  przykład 4
Z
X
Ustalenie przedmiotu w kłach przy
zastosowaniu zabieraka czołowego:
- Punkt zerowy osi X układu współrzędnych
programu powinien leżeć w osi kłów
- Dokładne ustawienie punktu zerowego osi Z
napotyka na problemy. Ustawianie korekcji
w osi Z może się okazać konieczne
dla każdego przedmiotu obrabianego
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Ustalenie a układ współrzędnych programu  przykład 5
Z
Ustalenie przedmiotu za pomocÄ… trzpienia
X
rozprężnego:
- Punkt zerowy osi X układu współrzędnych
programu powinien leżeć w osi trzpienia
- Punkt zerowy osi Z powinien leżeć w
płaszczyz
nie ustalającej długościowo
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Ustalenie a układ współrzędnych programu  przykład 6
Z
X
Ustalenie przedmiotu w uchwycie
trójszczękowym:
Z
- Punkt zerowy osi X układu współrzędnych
programu powinien leżeć w osi obrotu
uchwytu
- Punkt zerowy osi Z powinien leżeć w
X
płaszczyz
nie ustalającej długościowo
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Uwzględnienie pola tolerancji wymiaru
1/3 T
Tolerancja T
2/3 T
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Wymiar minimalny
Wymiar maksymalny
Określanie tolerancji wymiarów technologicznych
Przykładowy rysunek konstrukcyjny przedmiotu obrabianego:
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Operacja toczenia
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Operacja frezowania
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Obliczenie wymiaru X
x2
10Ä…0.1 = Xx1 -30-0.2
T10 e"TX +T30
0.2 e"TX +0.2
Toczenie:
TX d" 0
!!!???
30-0.1
T30 = 0.1 np.
Niech
x2
wówczas:
10Ä…0.1 = Xx1 -30-0.1
x2=0
0.1= x2+0.1
x1=-0.1
-0.1= x1-0
Frezowanie:
X =10+30= 40-0.1
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Obliczenie wymiaru Y
e/2
5Ä…0.15 = 40/ 2-Yyy2 +0+e/2
1 -
T40
T5 e" +TY +e gdzie e  odchyłka współosiowości
2
powierzchni Ø20H7 i Ø40
T40
Toczenie:
0.3e" +TY +e
2
40-0.2
i e=0.1
T40 = 0.2
Niech np.
0.05
wówczas: 5ą0.15 = 20-0.1 -Yyy2 +0+0.05
1 -
y1=-0.1
0.15= 0- y1+0.05
y2=0
-0.15= -0.1- y2-0.05
Frezowanie:
Yyy2 =15-0.1
1
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Prawidłowe wymiarowanie technologiczne
(operacja toczenia)
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Prawidłowe wymiarowanie technologiczne
(operacja frezowania)
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Cykle tokarskie: cykl toczenia wzdłużnego (G84)
N & G84 X & Z & H & F &
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Cykle tokarskie: cykl toczenia rowka (G86)
N & G86 X & Z & H & F &
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Cykle tokarskie: cykl toczenia poprzecznego (G88)
N & G88 X & Z & H & F &
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
N10 G00 X3000 Z100 M03
N20 G84 X2800 Z-5000 H100 F10
N30 G00 X2800 Z100
N40 G84 X2400 Z-3000 H100 F10
N50 G00 X6000 Z-5000
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
N10 G00 X3000 Z100 M03
N20 G84 X2800 Z-5000 H100 F10
N30 G00 X2800 Z100
N40 G84 X2400 Z-3000 H100 F10
N50 G00 X6000 Z-5000
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
N10 G00 X3000 Z100 M03
N20 G84 X2800 Z-5000 H100 F10
N30 G00 X2800 Z100
N40 G84 X2400 Z-3000 H100 F10
N50 G00 X6000 Z-5000
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
N10 G00 X3000 Z100 M03
N20 G84 X2800 Z-5000 H100 F10
N30 G00 X2800 Z100
N40 G84 X2400 Z-3000 H100 F10
N50 G00 X6000 Z-5000
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
N20 G84 X2800 Z-5000 H100 F10
N30 G00 X2800 Z100
N40 G84 X2400 Z-3000 H100 F10
N50 G00 X6000 Z-5000
N60 M06 X20 Z-1020 T02
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
N20 G84 X2800 Z-5000 H100 F10
N30 G00 X2800 Z100
N40 G84 X2400 Z-3000 H100 F10
N50 G00 X6000 Z-5000
N60 M06 X20 Z-1020 T02
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
N50 G00 X6000 Z-5000
N60 M06 X20 Z-1020 T02
N70 G00 X3100 Z-13100
N80 G00 X3000
N90 G84 X2600 Z-9000 H100 F10
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
N50 G00 X6000 Z-5000
N60 M06 X20 Z-1020 T02
N70 G00 X3100 Z-13100
N80 G00 X3000
N90 G84 X2600 Z-9000 H100 F10
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
N70 G00 X3100 Z-13100
N80 G00 X3000
N90 G84 X2600 Z-9000 H100 F10
N100 G00 X6000
N110 M06 X450 Z-600 T02
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
N90 G84 X2600 Z-9000 H100 F10
N100 G00 X6000
N110 M06 X450 Z-600 T02
N120 G00 X3200 Z-7800
N130 G86 X2200 Z-7300 H100 F10
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
N90 G84 X2600 Z-9000 H100 F10
N100 G00 X6000
N110 M06 X450 Z-600 T02
N120 G00 X3200 Z-7800
N130 G86 X2200 Z-7300 H100 F10
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
N90 G84 X2600 Z-9000 H100 F10
N100 G00 X6000
N110 M06 X450 Z-600 T02
N120 G00 X3200 Z-7800
N130 G86 X2200 Z-7300 H100 F10
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
N120 G00 X3200 Z-7800
N130 G86 X2200 Z-7300 H100 F10
N140 G00 X6000
N150 M06 X0 Z0 T02
N160 G00 X6000 Z0
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
N120 G00 X3200 Z-7800
N130 G86 X2200 Z-7300 H100 F10
N140 G00 X6000
N150 M06 X0 Z0 T02
N160 G00 X6000 Z0 M05
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
N130 G86 X2200 Z-7300 H100 F10
N140 G00 X6000
N150 M06 X0 Z0 T02
N160 G00 X6000 Z0 M05
N170 M30
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
N130 G86 X2200 Z-7300 H100 F10
N140 G00 X6000
N150 M06 X0 Z0 T02
N160 G00 X6000 Z0 M05
N170 M30
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Cykle tokarskie powierzchni złożonych
N10 G00 X71 Z71
N20 G71 U1 R0.5 {głęb., odskok}
N30 G71 P40 Q80 U0.5 W0.1 F0.4
N40 G00 X56 Z71
N50 G01 Z54
Z
N60 G03 X64 Z50 R4
N70 G01 Z20
N80 G01 X71
N90 G70 P40 Q80 F0.1
(D56, Z70)
(D64, Z20) (D64, Z50)
(D70, Z20)
X
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Programowanie parametryczne
#100 = -80 { współrzędna Z rowka }
#101 = 7 { szerokość rowka }
#102 = 2 { szerokość noża }
G00 X3200 Z [ #100 + #102 ]
G86 X2200 Z [ #100 + #101 ] H100 F10
#100 = -40
G00 X3200 Z [ #100 + #102 ]
G86 X2200 Z [ #100 + #101 ] H100 F10
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Programowanie parametryczne  c.d.
Ze zmiennych oraz konstruowanych na ich podstawie wyrażeń
arytmetycznych można także korzystać w instrukcjach
warunkowych, pętlach itp.
IF [#104 GT #103] GOTO 20
N10 G00 X100 Y200 Z100
N20 G01 X300 Z[#104]
#105=100
WHILE [#105 LT 160] DO1
G00 X[#105] Y200
G01 Y300 F80
#105=#105+20
END1
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Formatowanie programów CNC
Zalety dobrego formatowania programów CNC:
- Przejrzyste wzorce dla poczÄ…tkujÄ…cego programisty
- A
atwość modyfikacji cudzych programów
- Możność testowania fragmentów programu realizowanych przez
pojedyncze narzędzie:
" Bloki zwiÄ…zane z poczÄ…tkiem programu
" Bloki związane z początkiem pracy narzędzia
" Bloki związane z końcem pracy narzędzia
" Bloki związane z końcem programu
Przykład: definiowanie parametrów dla każdego narzędzia
N& G90 S400 M03 T02
&
N& G90 S300 M03 T03
&
N& G90 S300 M03 T04
&
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Metody programowania obrabiarek CNC
- Programowanie ręczne
- Programowanie  konwersacyjne (warsztatowe)
- Programowanie za pomocą systemów CAM lub CAD/CAM
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Programowanie ręczne
- Kłopotliwe, jednak warto je znać nawet przy korzystaniu z
systemów CAM (np. przy wprowadzaniu małych poprawek czy
przy optymalizacji kodu generowanego przez CAM
- Czasem niezastÄ…pione np. gdy rzadko programujemy
obrabiarki
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Programowanie  konwersacyjne
- Polega na zastosowaniu grafiki i funkcji wybieranych z menu
na panelu sterujÄ…cym obrabiarki
- Często występuje wizualna symulacja przejść narzędzia
- Zalety: zwłaszcza w małych firmach, gdy jedna, wysoce
motywowana osoba zajmuje siÄ™ wszystkimi sprawami
zwiÄ…zanymi ze sterowaniem numerycznym, a produkowana
jest wielka różnorodność części, co wymaga częstego
programowania
- Brak zalet w dużych firmach, gdzie występuje wysoka
specjalizacja i wszystko, co zabiera czas obrabiarki, jest
odbierane jako strata
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Programowanie za pomocÄ… systemu CAM
- Odciąża programistę od przeprowadzania obliczeń
matematycznych
- Umożliwia programowanie różnych obrabiarek w ten sam
sposób
- Pomaga w tworzeniu i wielokrotnym wykorzystywaniu tych
samych procedur
- Odmiany: programowanie tekstowe i graficzne
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Przetwarzanie danych w systemach CAM
Program z
ródłowy
PROCESOR
Dane pośrednie ( CL data )
POSTPROCESOR POSTPROCESOR POSTPROCESOR
OBRABIARKA OBRABIARKA OBRABIARKA
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Współpraca systemów CAD i CAM
- Przejmowanie geometrii z rysunku utworzonego w CAD
może się wiązać z koniecznością sprawdzenia jego
poprawności wymiarowej
- Rysunek utworzony w CAD zawiera nadmiarową ilość danych
w stosunku do potrzeb systemu CAM
- Może wystąpić niezgodność położenia układu współrzędnych
CAD i CAM
- Systemy CAM mogą mieć specyficzne wymagania co do
sposobu opisu niektórych elementów geometrycznych
(np. gwintów)
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Budowa programu z
ródłowego CAM na
przykładzie systemu APT
- Dane nagłówkowe
- Opis geometrii przedmiotu
- Parametry technologiczne
- Instrukcje ruchu narzędzi
- Instrukcje końcowe
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Przykłady deklaracji punktów w języku APT
P1 = POINT / x,y
P2 = POINT / INTOF, L1, L2
P3 = POINT / CENTER, C1
P4 = POINT / XSMALL, INTOF, L3, C2
YSMALL
XLARGE
YLARGE
P5 = POINT / XSMALL, INTOF, C3, C4
YSMALL
XLARGE
YLARGE
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Przykłady deklaracji linii w języku APT
L1 = LINE / x1, y1, x2, y2
L2 = LINE / P1, P2
L3 = LINE / P3, RIGHT, TANTO, C1
LEFT
L4 = LINE / P4, ATANGL, alfa [, L2]
L5 = LINE / P5, PERPTO, L3
L6 = LINE / P6, PARLEL, L4
L7 = LINE / PARLEL, L2, XSMALL, a
YSMALL
XLARGE
YLARGE
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Przykłady deklaracji okręgów w języku APT
C1 = CIRCLE / x, y, r
C2 = CIRCLE / CENTER, P1, RADIUS, r
C3 = CIRCLE / CENTER, P5, P6
C4 = CIRCLE / P7, P8, P9
C5 = CIRCLE / CENTER, P2, SMALL, TANTO, C2
LARGE
C6 = CIRCLE / XSMALL, L1, XSMALL, L2, RADIUS, r
YSMALL YSMALL
XLARGE XLARGE
YLARGE YLARGE
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Przykłady deklaracji okręgów w języku APT  c.d.
C7 = CIRCLE / XSMALL, OUT, C1, OUT, C2, RADIUS, r
YSMALL IN IN
XLARGE
YLARGE
C8 = CIRCLE / XSMALL, L1, XSMALL, OUT, C2, RADIUS, r
YSMALL YSMALL IN
XLARGE XLARGE
YLARGE YLARGE
C9 = CIRCLE / TANTO, L5, XSMALL, P1, RADIUS, r
YSMALL
XLARGE
YLARGE
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Przykład deklaracji płaszczyzny w języku APT
PL1 = PLANE / a, b, c, d
[a, b, c] - wektor prostopadły do płaszczyzny
Równanie płaszczyzny: a*x + b*y +c*z = d
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Wybrane instrukcje organizacyjne w języku APT
COOLNT / ON - włączenie / wyłączenie chłodziwa
OFF
CUTTER / a - deklaracja rozmiaru (promienia) narzędzia
FEDRAT / f - deklaracja wartości posuwu roboczego
FINI - koniec pliku programu z
ródłowego
FROM / x, y [,z] - punkt startu narzędzia
INTOL / a - odchyłka wewnętrzna
OUTTOL / b - odchyłka zewnętrzna
RAPID - deklaracja posuwu szybkiego
SPINDL / n - włączenie / wyłączenie obrotów wrzeciona
OFF
TURRET / n - obrót głowicy narzędziowej
SYN /słowo1,słowo2 - deklaracja synonimów
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Wybrane instrukcje ruchu narzędzia w języku APT
GOTO / x, y [,z]
GODLTA / dx, dy [,dz]
GO / [ TO,] obiekt1, [ TO,] płaszczyzna, [ TO,] obiekt2
ON ON ON
PAST PAST PAST
GO / [ TO,] obiekt
ON
PAST
GORGT / obiekt1, [ TO,] obiekt2
GOLFT ON
GOFWD PAST
GOBACK TANTO
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Przykład programu z
ródłowego w języku APT
Z
PARTNO 1
CLPRNT
SYN / PUNKT, POINT, LINIA, LINE
PL
X
SYN / O, CIRCLE, R, RADIUS
Y
320
P1 = PUNKT / 240, 20
P2 = PUNKT / 320, 200
L1 = LINIA / P1, PARLEL, XAXIS
L2 P2
L2 = LINIA / P2, PARLEL, L1
C2
L3 = LINIA / 20, 0, 20, 200
L3 C1
L4 = LINIA / 260, 0, 260, 200
20
R80
C1 = O/TANTO,L4,YLARGE,P1,R,80
L4
C2 = O/CENTER,P2,SMALL,TANTO,C1
L1 P1
PL = PLANE / 0, 0, 1, 80
X
240
INTOL / 0.05
OUTTOL / 0.05 260
SPINDL / 800
270
COOLNT / ON
CUTTER / 40
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
20
80
20
220
20
Przykład programu z
ródłowego w języku APT  c.d.
Z
FROM / -200, -200, 200
RAPID
GO / L1, PL, YAXIS
X
FEDRAT / 40
GORGT / L1, PAST, C1
Y
320
GOFWD / L1, PAST, C1
GOLFT / C1, TANTO, C2
L2 P2
GOFWD / C2, PAST, L2
C2
GOLFT / L2, PAST, L3
L3 C1
GOLFT / L3, PAST, L1
20
R80
RAPID
L4
GOTO / -200, -200, 200
L1 P1
X
SPINDL / OFF
COOLNT / OFF
240
FINI
260
270
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
20
80
20
220
20
STEROWANIE NUMERYCZNE ROBOTÓW
STEROWANIE NUMERYCZNE ROBOTÓW
PRZEMYSA
OWYCH
PRZEMYSA
OWYCH
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Pojęcie robota przemysłowego
- Maszyna manipulacyjna o wielu stopniach swobody, w pewnym
zakresie realizująca funkcje charakterystyczne dla górnych
kończyn człowieka, a czasem mająca również zdolności
lokomocyjne
- Maszyna wielozadaniowa (uniwersalna) i programowalna, a więc
mogąca realizować wiele różnych sekwencji czynności
manipulacyjnych
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Okoliczności determinujące celowość stosowania
robotów przemysłowych
- Warunki szkodliwe lub uciążliwe dla człowieka (pyły, gazy,
wysoka temperatura, duże zagrożenie wypadkiem, duży ciężar
przemieszczanych przedmiotów i nieergonomiczne kształty,
monotonia czynności
- Precyzja i powtarzalność wykonywanych czynności
- Praca całodobowa
- Koszty siły roboczej
- Małoseryjność i elastyczność produkcji
- Polityka państwowa w stosunku do małych i średnich
przedsiębiorstw
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Typowe zadania robotów przemysłowych
- Spawanie Å‚ukowe
- Zgrzewanie punktowe
- Obsługa zautomatyzowanych gniazd obróbkowych
- Obsługa zrobotyzowanych linii pras
- Obsługa stanowisk kucia na gorąco
- Lakierowanie i nanoszenie powłok ochronnych
- &
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Struktury kinematyczne robotów przemysłowych
- Przeguby robotów: translacyjne i rotacyjne
- Zalety i wady różnych struktur kinematycznych:
" roboty o strukturze kinematycznej  antropoidalnej
" roboty z głównymi przegubami translacyjnymi
" roboty typu  scara
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Specyfika sterowania numerycznego robotów
- Złożony zapis położenia efektora (np. chwytaka) w przestrzeni 3D
- Program sterujący złożony z instrukcji pozycjonowania, instrukcji
modyfikujących przebieg programu (pętle, instrukcje skoku
warunkowego) oraz instrukcji zależnych od specyficznych zadań, do
których realizacji przeznaczony jest dany robot np.:
" zamknięcie/otwarcie chwytaka
" włączenie/wyłączenie prądu spawania
" wysyłanie/odbieranie sygnałów od urządzeń współpracujących
" odbieranie sygnałów z czujników
" &
- Praktyczny brak standaryzacji języków programowania robotów
- Złożone algorytmy interpolacji (patrz następny slajd)
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Prezentacja współpracy przegubów robota przy realizacji
instrukcji pozycjonowania
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Programowanie robotów przemysłowych
- Podstawowy podział metod programowania robotów:
" Programowanie  on-line
" Programowanie  off-line
- Programowanie  przez nauczanie jako najbardziej rozpowszechniona
metoda programowania  on-line :
 Zapamiętywanie pozycji Realizacja sekwencji
przemieszczeń
- Programowanie ciągłe i dyskretne
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Zalety i wady programowania przez nauczanie
Zalety:
Zalety:
- Brak konieczności przeprowadzania jakichkolwiek obliczeń
- A
atwość  uczenia , które odbywa się w rzeczywistym środowisku
robota
- Zredukowanie do minimum prawdopodobieństwa pomyłek
Wady:
Wady:
- Zaangażowanie robota w czasochłonny proces programowania
- Ograniczona dokładność definiowania pozycji (na ogół jednak
wystarczająca w przypadku większości zadań realizowanych
przez robota)
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Programowanie  off-line
- Tworzenie programu poza robotem (w czasie, gdy może on realizować
poprzednio zaprogramowane zadanie)
- Złożony zapis położenia efektora w każdej pozycji (w ogólnym
przypadku 6 współrzędnych)
- Duże prawdopodobieństwo popełniania błędów
- Zastosowanie symulacji graficznej do sprawdzania poprawności
wygenerowanych programów
- Symulacja graficzna wymaga wcześniejszego pracochłonnego
utworzenia (trójwymiarowego) modelu otoczenia robota
- Konieczność zapewnienia zgodności modelu otoczenia z otoczeniem
rzeczywistym
- Zaawansowane systemy programowania  off-line (oparte o VR):
programowanie zbliżone do programowania  przez nauczanie
- Mogą wystąpić niedokładności wynikające ze sposobu rozwiązywania
odwrotnego zadania kinematyki (patrz dalej)
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Proste i odwrotne zadanie kinematyki
Proste zadanie kinematyki:
Obliczenie położenia efektora na podstawie zadanych położeń
poszczególnych przegubów robota. Zawsze istnieje dokładnie
jedno rozwiÄ…zanie prostego zadania kinematyki
Odwrotne zadanie kinematyki:
Obliczenie położeń poszczególnych
przegubów robota na podstawie
zadanego położenia efektora.
Odwrotne zadanie kinematyki
może mieć w ogólnym przypadku
od zera do nieskończonej liczby
rozwiązań
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Położenie efektora jako położenie układu
współrzędnych związanego z punktem
charakterystycznym (TCP  tool center point)
Układ współrzędnych
Z
chwytaka (lokalny)
X
Punkt charakterystyczny
(tool center point)
Z
Y
Y
Układ współrzędnych
robota (układ odniesienia)
X
X
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Programowanie  off-line a odwrotne zadanie kinematyki
- Przy programowaniu  off-line zawsze musi mieć miejsce rozwiązywanie
odwrotnego zadania kinematyki (przez system programowania lub przez
układ sterowania robota)
- Algorytm rozwiązywania odwrotnego zadania kinematyki odwołuje się
do danych geometrycznych robota, a te mogą być różne dla każdego
pojedynczego egzemplarza robota
Rzeczywiste długości
Teoretyczne długości ramion
ramion
- Niedokładności mogą być zredukowane za pomocą tzw. kalibracji robota
- Algorytm zastosowany przy symulacji może być niezgodny z algorytmem
realizowanym przez układ sterowania robota
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Opis orientacji efektora za pomocą kątów Eulera
- Można udowodnić, że dowolnie zorientowany układ współrzędnych A
można zorientować zgodnie z innym, dowolnie zorientowanym układem
współrzędnych B, poprzez złożenie kolejno po sobie następujących
co najwyżej trzech obrotów o odpowiednio dobrane kąty wokół własnych
osi tego układu
ZA Z  =Z   ZB
Z 
Z Z
Y  
Y 
Y 
YB
Y
YA=Y
X  
XB
XA
X 
X X =X 
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Opis orientacji efektora za pomocą kątów Eulera  c.d.
- Kąty kolejnych takich obrotów mogą służyć do jednoznacznego
określenia orientacji układu współrzędnych B w stosunku do układu
współrzędnych odniesienia A
- KÄ…ty te nazywamy kÄ…tami Eulera
- Kolejność obrotów wokół poszczególnych osi (X, Y i Z) ma znaczenie
dla końcowej orientacji kątowej obracanego układu, w związku z czym
przy podawaniu kątów Eulera należy określić kolejność tych obrotów
np.:
Ä…X=Ä„ ²Y=Ä„/2 Å‚Z=Ä„/4 - obroty kolejno wokół osi X o kÄ…t Ä„, nastÄ™pnie
wokół osi Y o kąt Ą/2, a na końcu wokół osi Z
o kÄ…t Ä„/4
Ä…Y=Ä„ ²Z=Ä„/2 Å‚X=Ä„/4 - obroty kolejno wokół osi Y o kÄ…t Ä„, nastÄ™pnie
wokół osi Z o kąt Ą/2, a na końcu wokół osi X
o kÄ…t Ä„/4
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Opis orientacji efektora za pomocą kątów Eulera  c.d.
- Przykład opisu orientacji układu współrzędnych chwytaka robota XCYCZC
w globalnym układzie współrzędnych robota XRYRZR:
YR
ZC
YC
XC
XR
ZR
Ä…X=Ä„ ²Y=0 Å‚Z=Ä„/2
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Przykład zastosowania kątów Eulera w instrukcjach
pozycjonowania robota przemysłowego
POS V=100% X=500 Y=235 Z=160 XX=180 YY=0 ZZ=90
POS V=50% X=550 Y=235 Z=140 ZZ=90 YY=180 XX=0
& & .
(w obu powyższych instrukcjach pozycjonowania orientacja
kÄ…towa chwytaka jest taka sama)
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Opis orientacji efektora za pomocą kwaternionów
- Można udowodnić, że dowolnie zorientowany układ współrzędnych A
można zorientować zgodnie z innym, dowolnie zorientowanym układem
współrzędnych B, poprzez realizację pojedynczego obrotu o określony
kąt wokół odpowiednio dobranej osi (najczęściej nie pokrywającej się
z żadną osią tego układu współrzędnych)
ZA
OÅ› obrotu ZB
Z =ZB
YA
YB
XA Y =YB
XB
X =XB
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Opis orientacji efektora za pomocą kwaternionów  c.d.
- Orientacja osi obrotu (określona przez współrzędne jej wersora nx,ny,nz)
oraz wartość kÄ…ta obrotu ¸ mogÄ… sÅ‚użyć do jednoznacznego okreÅ›lenia
orientacji układu współrzędnych B w stosunku do układu współrzędnych
odniesienia A
ZA
OÅ› obrotu ZB
Z =ZB
YA
¸
YB
Wersor osi obrotu [nx,ny,nz]
XA Y =YB
XB
X =XB
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Opis orientacji efektora za pomocą kwaternionów  c.d.
- Równoznaczne z powyższym jest określenie orientacji układu współ-
rzędnych B w stosunku do układu współrzędnych A za pomocą tzw.
kwaternionów, określonych następującymi wzorami:
Q1 = cos (¸/2)
Q2 = nx sin (¸/2)
Q3 = ny sin (¸/2)
Q4 = nz sin (¸/2)
- Ponieważ orientacja kątowa jest zawsze jednoznacznie określona przez
tylko 3 niezależne od siebie współrzędne, więc wartości kwaternionów
Q1, Q2, Q3, Q4 nie mogą być od siebie niezależne. Wiąże je zależność:
Q12 + Q22 + Q32 + Q42 = 1
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Opis orientacji efektora za pomocą kwaternionów  c.d.
- Przykład opisu orientacji układu współrzędnych chwytaka robota XCYCZC
w globalnym układzie współrzędnych robota XRYRZR:
YR
KÄ…t obrotu: Ä„
nX="2 / 2 nY= -"2 / 2
nZ=0
Åš = Ä„
ZR XR
stÄ…d:
YC ZC
Wersor osi obrotu
Q1 = 0
Q2 = "2 / 2
Q3 = -"2 / 2
XC
OÅ› obrotu
Q4 = 0
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Przykład zastosowania kwaternionów w instrukcjach
pozycjonowania robota przemysłowego
POS V=100% X=500 Y=235 Z=160 Q1=0 Q2=0.707 Q3=-0.707 Q4=0
POS V=50% X=550 Y=235 Z=140 Q1=0 Q2=-0.707 Q3=0.707 Q4=0
& & .
(w obu powyższych instrukcjach pozycjonowania orientacja
chwytaka jest taka sama)
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Proste i odwrotne zadanie kinematyki dla robota
Movemaster-EX
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Języki programowania robotów na przykładzie
robota Movemaster-EX
MO - ruch do pozycji o podanym numerze,
wprowadzonej metodÄ…  uczenia .
Przykład: MO 15
MC , - ciągły ruch po trajektorii określonej przez
pozycje o numerach od nr1 do nr2.
Przykłady: MC 10,15
MC 15,10
MP x, y, z, a, b - ruch chwytaka robota do pozycji określonej
przez wartości współrzędnych x, y, z, a, b
GO - otwarcie chwytaka
GC - zamkniecie chwytaka
NT - zaparkowanie robota
SP - ustawienie prędkości ruchu ramion robota
ED - koniec programu
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Programowanie współrzędnościowe robota
Movemaster-EX
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Programowanie robota Movemaster-EX z wykorzystaniem
pozycji wprowadzonych metodÄ…  uczenia
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
ZROBOTYZOWANE GNIAZDA OBRÓBKOWE
ZROBOTYZOWANE GNIAZDA OBRÓBKOWE
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Komunikacja w zrobotyzowanym gniez
dzie obróbkowym
Komputer centralny
Port we.
Port we. Port wy.
Port wy.
numer 2
numer 1 numer 1
numer 2
Port we.
Port wy.
numer 3
numer 3
Frezarka CNC i imadło
Tokarka CNC
maszynowe
i automatyczny konik
Robot i sanie
pneumatyczne
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Podstawowe instrukcje i funkcje języka CAM1
DEFINE name - poczÄ…tek makra np. DEFINE TEST
ENDDEF - koniec makra
SEND a,b - wysłanie programu o numerze  b np. SEND 3,5
do obrabiarki o numerze  a . (wysłanie programu
Obrabiarkom przyporzÄ…dkowane o numerze 5 do
są następujące numery: robota)
1  tokarka
2  frezarka
3  robot
(program wysłany do robota jest
automatycznie uruchamiany)
funkcja STAT(a) - zwraca wartość portu wyjściowego np. STAT(3)
o numerze  a (wartość portu wy.
o numerze 3)
SETCOMMAND a,b,c - zmiana wartości określonych np. SETCOMMAND 2,0,2
bitów portu we. o numerze  a (otwarcie imadła)
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Porty wejściowe
8 7 6 5 4 3 2 1
Port 1
1  uruchomić program na tokarce CNC
1  zamknąć konik / 0  otworzyć konik
8 7 6 5 4 3 2 1
Port 2
1  uruchomić program na frezarce CNC
1  zamknąć imadło / 0  otworzyć imadło
8 7 6 5 4 3 2 1
Port 3
1  uruchomić program sterujący robotem
1  sanie robota w prawo / 0  sanie w lewo
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Porty wyjściowe
8 7 6 5 4 3 2 1
Port 1
1  tokarka pracuje / 0  tokarka nie pracuje
8 7 6 5 4 3 2 1
Port 2
1  frezarka pracuje / 0  frezarka nie pracuje
8 7 6 5 4 3 2 1
Port 3
1  robot pracuje / - robot nie pracuje
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Zmiana wartości bitów portów wejściowych za pomocą
instrukcji SETCOMMAND
SETCOMMAND a , b , c
Port o numerze  a
? ? ? ? ? ? 0 ?
Parametr  b (bity danych) 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 1 0
Parametr  c (bity maskuÄ…ce) 2
np.: SETCOMAND 2,0,2 - otworzyć imadło
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Sprawdzanie wartości bitów portów wyjściowych za
pomocÄ… funkcji STAT
STAT(a) & 1
Port o numerze  a 0 0 0 0 1 1 0 0 12
Liczba  1 0 0 0 0 0 0 0 1 1
STAT (a) & 1 0
0 0 0 0 0 0 0 0
np.: LOOP - oczekiwanie na zakończenie
UNTIL STAT(3) &1 = 0 realizacji programu przez robota
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Struktura makra w języku CAM1
DEFINE TEST
RESET
DCONFIG
. . . . .
. . . . .
. . . . .
ENDDEF
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Przykładowe makro w języku CAM1
DEFINE TEST
RESET
DCONFIG
SEND 3,3
LOOP
UNTIL STAT(3)&1=0
SETCOMMAND 2,2,2
SEND 3,4
SEND 2,100
LOOP
UNTIL STAT(3)&1=0
SETCOMMAND 2,1,1
LOOP
UNTIL STAT(2)&1=0
SEND 3,7
LOOP
UNTIL STAT(3)&1=0
SETCOMMAND 2,0,2
SEND 3,8
ENDDEF
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Realizacja przykładowego makra
DEFINE TEST
RESET
DCONFIG
SEND 3,3
LOOP
UNTIL STAT(3)&1=0
SETCOMMAND 2,2,2
SEND 3,4
SEND 2,100
LOOP
UNTIL STAT(3)&1=0
SETCOMMAND 2,1,1
LOOP
UNTIL STAT(2)&1=0
SEND 3,7
LOOP
UNTIL STAT(3)&1=0
SETCOMMAND 2,0,2
SEND 3,8
ENDDEF
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski
Dziękuję za uwagę!
Dziękuję za uwagę!
Laboratorium Zautomatyzowanej Produkcji
Dr inż. Adam Rogowski