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

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

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,機器人單元將不可用于生產,直到您完成編程。這種停工可能需要幾天到幾周。使用OLP生成機器人程序會更容易。將焊接單元的CAD文件導入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工作。

二、機器人離線編程簡史

最初的工業機器人是通過示教來編程的。也就是說,機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(x,y,z 坐標和旋轉))。換句話說,程序保存每個關節電機的位置。


機器人仿真于20世紀80年代出現。它利用CAD展示機器人、其運動和工作單元或環境。稍后,開發了一些技術來后處理CAD程序中的位置信息,生成類似于CNC機床的機器人運動程序。這就是OLP的由來。

今天OLP有兩種形式。大多數機器人制造商除了示教器外,還提供機器人編程軟件包。另外,機器人用戶也可以選擇從獨立供應商獲得的OLP產品。這有利于與編程機器人的品牌無關。

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中顯示的內容,用戶需要進行機器人工作單元標定程序。這可以通過測量工作單元中的一組參考點,讀取機器人工具中心點(TCP)的實際姿態以及周邊設備的位置,并運行特定的標定程序來實現模型和實際工作單元之間的真實對應——掌握數字孿生。測量可以使用機器人本身作為測量設備完成,也可以使用外部測量設備,如3D激光掃描儀。

三、關于OLP的常見誤解和誤傳

盡管OLP已經可用了很多年,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。現在是時候澄清對這個話題的理解了。

OLP不是一種機器人編程的完全新方法,而是現有方法的擴展和補充。它增強了示教器編程,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行機器人程序的修改、優化和調試。



1. OLP僅適用于大型制造商 

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



2. OLP使用難度大 

與任何軟件一樣,OLP需要一定的訓練和學習曲線。此外,可能有些OLP產品的用戶友好性不高。但是,產品應該是直觀的、合理的和易于使用的,可以讓初級用戶迅速精通。

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



3. OLP價格昂貴 

OLP產品需要額外購買。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器人。(這也有助于工廠避免被鎖定在某一機器人供應商。)

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



4. OLP消除對技術熟練的程序員的需求 

OLP軟件加快程序創建速度,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。路徑規劃和優化、好由有經驗的程序員完成。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雜的編程任務,并在一個更安全的工作環境中進行創新。



四、沒有OLP的傳統手工工作流程中的痛點

不使用OLP的替代方案是直接在機器人上進行編程。這至少存在三個問題:

1. 項目延期和額外成本的風險

2. 安全問題 

3. 生產能力損失

在機器人上進行編程時,項目延期的風險很大。要達到這一點,所有工具和固定裝置都已經設計、制造和安裝完畢。輸送機或其他物料搬運裝置已經設置完畢,零件準備就緒。只有現在,程序員才可以開始為機器人教 points。



幾乎可以保證會出現問題。可能機器人無法達到某個位置,零件可能放置不正確,或者目標循環時間無法實現。



對于任何這些情況,唯一的解決方案是重新設計工作單元的問題點。不可避免地,這會延遲生產啟動,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。將機器人置于“示教”模式應確保安全,但總有意外移動的風險,無論是機器人本身還是工作單元內的其他機構。



最后,當程序員在工作單元內進行點動時,機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,這都是非生產時間。即使是的程序員也會低估任務所需的時間!



五、OLP的主要優勢

使用OLP軟件的制造商報告了多重優勢:

1、無機器人停機時間 

編程時間可以減少80%,機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時間。

2、快速設置時間 

新產品投入生產所需時間更少——編程是同時進行而不是順序進行的。 

3、提高安全性

減少事故和傷害的風險。

4、更高和可重復的質量 

機器人程序進行了更好的優化(更短的循環時間、更高的精度和一致性),從而實現更高和可重復的生產質量。

5、機器人品牌和過程無關 

無論機器人品牌或工藝類型如何,高級OLP軟件都可以覆蓋所有應用。

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的主要應用

凡是機器人應用,只要有工作單元、零件、工具和固定裝置的數字模型,都可以運用OLP技術。(如今,所有內容都在CAD中設計,所以這不應該是一個問題。)然而,當機器人路徑變得更加復雜并且需要教更多的points時,OLP的優勢就更加明顯。

考慮到這些要點,OLP使用案例有:


? 焊接——進入位置和定向是OLP尤為擅長幫助解決的挑戰,復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一以及確保所有區域可以更好達到和涂裝也同樣重要。

? 涂布——許多組裝操作需要鑲嵌長且復雜的粘合劑絲帶:OLP可以快速離線創建工具路徑,實現一致的質量。 

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

? 組合應用(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。 

? 物料搬運應用——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準零件可能有效,但對于復雜的幾何形狀,機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

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

此外,文檔或模型中的任何與設計相關的問題都會提前識別,并可以與其他團隊溝通并解決,而不會損失生產停機時間。


八、成功OLP案例

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


沃爾沃正在其鉸接拖斗和輪式裝載機制造業務中實施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器人進行小批量機器人切割和焊接。他們采用OLP以節省編程時間和增加生產能力。HT激光產品開發經理Janne Tuominen說:“離線編程的優勢在我們的生產中每天都得到體現。突出的優勢是節省時間,因為編程可以在不停產的情況下完成,省去昂貴機器的開支。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應成為使用機器人的制造商的標準工具

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

?是機器人編程的經濟提升效率解決方案

?減少了對機器人進行物理測試和調試的需求 

?提高安全性,減少事故和傷害的風險 

?實現更快、更準確的編程 


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。OLP技術從機器人仿真發展而來,這兩項技術是互補的。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)的原因。



Delfoi OLP解決方案的獨特之處在于:

?直觀、易學

?布局和工藝獨立——一款軟件涵蓋大多數機器人應用(焊接、加工、涂裝)

?機器人獨立——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,使所有參與產品、工作單元和夾具設計的利益相關者都能使用

?程序生成和驗證非常快、自動化且可靠 

?解決機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、現在是時候轉向離線機器人編程了

相對于工作單元手動編程機器人緩慢且不完善。它占用工作單元達數天或數周,推遲生產開始。OLP通過在虛擬環境中實現編程來解決這些問題。然后,準備就緒并驗證程序后,將程序下載到機器人,生產即可開始。

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、效率和質量優勢。Visual Components 的 Delfoi Robotics OLP解決方案易于學習,適用于所有主要機器人品牌。想了解咨詢更多內容,請與我們取得聯系。