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Desenvolvimento de uma Solução Robótica para Operações de

1. 122 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos CONST robtarget p19 21 3628813705222 102 803829206644 20 0000000000031 1 11607429090603E 16 0 102264148942035 0 994757278858095 2 59767204610504E 17 1 0 2 0 9 p6 21 3628813705222 102 803829206644 20 0000000000031 R 17 0 994757278858095 0 102264148942035 9 76565004542773E 17 989 989 11 pl 104 999999999996 7 39557098644699 E 17 0 707106781186548 1 762096302851571 did 29 20 0000000000032 7 85046229341887 0 707106781186547 7 85046229341887E 17 1 0 2 E9 9 CONST ES 9 B92 ES 5 R9 9 0 9 ES O ES ES E91 CONST robtarget 0 9E9 9E9 989 9E9 9E9 9E9 1 CONST robtarget robtarget p4 71 6680800379537 76 7377762492032 20 0000000000028 1 19866869023661 ER TN o 0 9 E9 9 ES ES EU E 18 0 930278443337833 0 366854218813057 1 9393251858473 E9 9 9 1 CONST robtarget p23 E 16 LOL 1 511518 28 3286609714876 20 0000000000032 6 09587672461574E 17 0 604236389521095 0 796805111415904 1 08656684990352E 16 1 0 2 0 9 E9 9 CONST ES O ES
2. 9 2 3 Sistemas robotizados n o comerciais erre cee 16 24 Dispositivos de controlo de for a 23 23 CONCIUSAO s 25 3 Arquitectura do Sistema Rob tico para Opera es de 27 3 1 IMITO UCAO res e e E EE E SAMO ENOI E E A NE 27 3 2 Concep o da c lula Tobotizada e cenieni eireta eni eee a aei EE 27 3 3 Estudo de solu es para o dispositivo de acabamento es 30 3 4 Princ pio de funcionamento do sistema de acabamento 38 3 5 COnNCIUS O Sakso eed a Sa o toe so 43 4 Desenvolvimento de um Dispositivo de Controlo de For a 45 4 1 NOJO AOne 45 xi Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos 4 2 Estr t ra MEC NICA PATO TTT TTT 45 4 3 Sistema pneum tico de regula o da for a de contacto ii 51 4 4 Sistema electr nico de medi o monitoriza o e comunica o 57 4 5 67 5 Impl
3. 49 Figura 4 5 Dispositivo de acabamento constru do erre 51 Figura 4 6 Circuito pneum tico de controlo de for a re 52 Figura 4 7 Actuador SMC 0 6 52 Figura 4 8 V lvula SMC IR1020 01 e manometro SMC ISEA30A 01 osese 54 Figura 4 9 Traject ria utilizada nos ensaios de verifica o da for a i 55 Figura 4 10 Ensaio de for a realizado a 10mm s com for a nominal de 25N 55 Figura 4 11 For as envolvidas no sistema sseessesesesseeseseessessrssresseserestessessrssrensesseesreeseeseee 56 XIV Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Figura 4 12 Ensaio de for a realizado a SOmm s com for a nominal de 25N 56 Figura 4 13 Diagrama de liga es do regulador de 58 Figura 4 14 Micro controlador PIC 18F2431 59 Figura 4 15 Comunica o paralela sss a NS UNU Alka 60 Figura 4 16 Comunica o SEME is SD rnaj 60 Figura 4 17 Gama de tens es para a comunica o RS 232 61 lei Tui es do 16 62 Figura 4 19
4. 89 Figura 5 21 Ensaio com a utiliza o do 5 91 Figura 5 22 Pe a utilizada para ensaios de 92 Figura 5 23 Qualidade do acabamento da pe a utilizada para testes de corte 93 xvi Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos ndice de Tabelas Tabela 3 1 Ferramentas de corte desbaste ass nd a 32 Tabela 4 1 Principais componentes do dispositivo de acabamento 49 Tabela 4 2 For as nominais em fun o das press es 1 53 Tabela 4 3 Componentes do sistema electr nico 66 xvii Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos xviii Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos 1 Introdu o Geral e Objectivos 1 1 Introdu o Com uma forte representatividade no sector industrial portugu s o sector do cal ado continua a ser uma das ind strias que mais contribui para a balan a comerci
5. ES O robtarget 66 2642341542355 20 0000000000031 1 69039903810641E p15 81 4496855239686 16 0 429483443030081 0 903074732324533 5 75722793209049E 17 1 0 1 01 p25 TERLI 2 0 p29 TES 2 0 p30 0707106781 2 01 p31 0 707106781 2 01 989 CONST 5 5 ES ES O B99 E9 Lid robtarget 107 999999999996 2 99999999999997 20 0000000000032 7 8504622934188 0 707106781186547 0 7071 SE Sp 9 CONST ES 069 9ES 9E9 9E9 r 106781186548 7 85046229341887E 17 1 0 robtarget 117 999999999996 2 99999999999997 20 0000000000033 7 85046229341388 17 0 707106781186547 0 7071 SEO SEO DEDO CONST LL37 9 CONST LAST ES ES 5 ES ES O CONST robtarget 28 3286609714877 20 0000000000032 Ld r 6 0958833685941 0 604236389521095 0 796805111415904 1 0865667066292 0 9E9 9E9 BRO 959 9E9 9EB9 l CONST robtarget 54 5563147537206 20 0000000000031 106781186548 7 85046229341888E 17 1 0 robtarget 999999999996 23 20 0000000000033 7 85046229341887E 17 1186547 0 707106781186548 7 85046229341888E 17 1 0 E9 robtarget 999999999996 43 20 0000000000037 7 850462293
6. Diagrama de funcionamento do MAX232 errar 62 Figura 4 20 RED a a a a aa a 64 Figura 4 21 Esquema dos componentes do sistema 65 Figura 4 22 Sistema electr nico 65 Figura 4 23 Dispositivo de controlo de for a 67 Figura 5 1 Interface gr fica do 71 Fieuran 2 Sapato modelado use Sega Ee A ata o eu ca Sema anlo p Figura 5 3 Implementa o da c lula robotizada virtual no Robotstudio 12 Figura 5 4 Atribui o do referencial da ferramenta erre 74 Figura 5 5 Defini o da solu o de 75 Figura 5 6 Defini o das superf cies de maquinagem erre 75 Figura 5 7 Defini o dos par metros de maquinagem seen 16 Figura 5 8 Defini o da ferramenta e dos referenciais de trabalho 76 Figura 5 9 Defini o da
7. U S76671697945317 l 836382736025614 1 68457226184027E 16 0 816975980545857 170700 9E9 DES DRS DES 004 029 1 E 16 125 Anexo E C digo de programa o RAPID do rob CONST robtarget p120 136 384803500714 18 3283336499168 209 9999999999961 0 452792907513582 1 9460043878971 1 22597218971661E 16 0 891615714815187 1 0 0 0 9E8 DES 9E9 959 CONST robtarget pl21 129 113434972723 25 3539113246505 209 999999999996 0 291447478099918 2 4210073614438 9 52335418943421E 17 0 95658683218472 1 0 0 0 9E9 9E9 9E9 959 13 6E 16 3E 16 CONST robtarget p122 119 935194845853 29 7967723318495 209 999999999996 0 164984896652067 2 066736029412E 16 0 0 986296093410446 1 0 0 0 9E9 9E9 358 9E9 9 E9 9E9 CONST robtarget p123 99 6145288348895 33 7328702006001 209 9999999999951 9 0549162162547845 2 28353T716672231 16 0 0 998490966004329 1 0 1 0 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 CONST robtarget p124 78 765535550855 35 7510081109391 209 999999999996 9 0456169436506766 1 982214451 2535E 16 0 0 9988959005391098 1 0 1 0 SE9 9E9 9E9 9E9 9 E9 9E9 CONST robtarget p125 4 53560577830059 41 4430382888868 209999999999996 8 0306823261753803 1
8. 182 905301648028 30 209 9999999999961 U 691749956329887 1 22574583032688E 16 1 32909794045474E 16 0 722 1 0 2 0 9 CONST 13710465368 R9 ES ES O 53 E9 9E9 robtarget pl41 203 746113989067 49 209 9999990995996 U 691749956329881 1 22574583032688E 16 1 32909794045474E 16 0 722 1 0 1 0 9 VA VA VA VA VA VA var var var var var var var var var vVar var R R Var 13710465368 ES ES ES E9 9E9 num vrefn 100 num velmemoria 100 intnum time int intnum time int2 num override num 1 0 num num pos num num num num num 1000 num txforcex num tyforcey 1000 num tzforcez 1000 Num posn 10 bool Flagpos loaddata discotool LD 0 0 0 loaddata sapatotool_LD 0 0 0 0 fal posnmemoria 10 veldata 1000 posdata 1000 sensordata 1000 tempodata 1000 xforcex 1000 yforcey 1000 zforcez 1000 se 495 0 764321 0 718417 428216 2 57186 fcforcevector myForceVector Num tempo clock clock2 clock clockl PROC main r 139 852 4 0126338 7445992025689 3149592442169 43712117518479 5594642594788 13 Sss Tlo 127 Anexo E C digo de programa o RAPID do rob ClkReset clock2 ClkStart clock2 FCDeact FCCalib sapatotool
9. A maquinagem de elast meros com boa precis o dimensional pode tornar se um processo dif cil dadas as caracter sticas deste material Alguns autores de trabalhos de pesquisa sugerem o aquecimento da ferramenta enquanto outros sugerem o arrefecimento criog nico do material Shih 2004 Dada a aparente inexist ncia de ferramentas apropriadas para estes processos normalmente as ferramentas de corte usadas s o fresas para madeira e Di metro e n mero de dentes O di metro e o n mero de dentes da ferramenta s o dois factores a ter em aten o na escolha da ferramenta Ferramentas com di metro reduzido t m uma velocidade perif rica menor o que implica uma velocidade de rota o maior da ferramenta ao passo que o aumento excessivo do seu di metro pode n o assegurar um acabamento desejado em pe as com contornos apertados O aumento do n mero de dentes possibilita um melhor acabamento mas permite tamb m a acumula o de material entre os gumes cortantes resultando num aquecimento indesejado da ferramenta e um corte defeituoso Assim escolheu se genericamente uma fresa com 20mm de di metro com tr s dentes rectos e Sentido de corte A defini o do sentido de corte depende do material a maquinar e tem influ ncia directa no acabamento final apresentado Dadas as caracter sticas el sticas do material a maquinar optou se por uma fresagem discordante em detrimento da fresagem concordante Figura 3 5 Neste
10. juntos nestes ltimos anos e que jamais esquecerei Por fim gostaria de agradecer minha fam lia em especial ao meu irm o aos meus pais e aos meus av s que s o um exemplo de vida para mim e sempre me apoiaram em todas as circunst ncias fazendo me muitas vezes ver que nem sempre o caminho mais f cil o mais proveitoso Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos ndice de Conte dos RESUMO pias TTT TE TO vii ASTANECUNEIMO tics IO KOL E ix Conte dos ieii en E SR a ON a a a xi sra ka ii RET TT e E a dao a els xiii ndice de TO olin a ma a xvii Introdu o Geral e Objectivos aa AAA IO RR 1 11 Introdu o o e IN AN 1 1 2 LN 7 1 3 Organiza o dos temas abordados no 8 DO Estado da Afte o oo a 9 2 1 Introdu o su se a Ed Do 9 2 2 Sistemas robotizados comerciais
11. IF XDatabyteste2 128 THEN XDatabyhi XDataby2 XDatabylo XDatabyl Flagx true endif endIF Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos IF Flagx true Then ByHiInt BitAnd XDatabyhi 1 ByHiInt2 BitLSh ByhiInt left shift ByLo BitOr ByHiInt2 XDatabylo ByHi BitAnd XDatabyhi 126 ByHi2 BitRSh ByHi right shift ByHi3 BitAnd ByHi2 63 XDatastl ByteToStr ByHi3 XDatast2 ByteToStr ByLo bokl StrToVal XDatastl XDatanl bok2 StrToVal XDatast2 XDatan2 posn XDatanl 256 XDatan2 posnmemoria posn endif IF Flagx false Then TPWrite erro de leitura de posicao posn posnmemoria endif If posn 35 then if Flagpos false then velmemoria 10 Flagpos true endif elseif posn 30 then if Flagpos true then Flagpos false velmemoria 100 endif 137 Anexo E C digo de programa o RAPID do rob endi vrefn velmemoria TPWrite valor de vel no calculo ANum vrefn ENDPROC proc write to file var iodev file var num number 8 var robtarget target var pos posil var pos posi2 open home Nfile filel txt file write file tempo de execu ao programa NNum tempo for i from 1 to 1000 DO write file leitura NNum i write file ref vel Nnum veldata i write file pos data pos posdata i write file sensor data Nnum sensorda
12. Referencial de trabalho Modo de trabalho da ferramenta Ferramenta Comprimento da ferramenta Raio da ferramenta Work Object defines the work object to be used for this path An existing work object can be selected from this list or a new work object can be created as the default one which will be attached to the work piece and hence to be used for the path Figura 5 8 Defini o da ferramenta e dos referenciais de trabalho 5 Tipo de gera o da traject ria Nesta etapa definido o tipo de gera o de traject ria pretendido Neste caso o tipo de traject ria gerada que melhor se adequa a este processo uma curva coincidente com a aresta que envolve todo o contorno da sola do sapato localizada na interface entre a sola superior e a sola inferior linha a azul na Figura 5 9 76 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Path Generation Patten Select psh generaron partem Select edges from 30 View Pe Edoe 00201 Li Edos 00000 Figura 5 9 Defini o da gera o da traject ria Generate targets on the surface along the selected edge end generate a path with all these targets according to the edge sequence 6 Defini o da orienta o da traject ria Aqui entre outros par metros definida a orienta o dos pontos em rela o traject ria o ngulo de trabalho da ferramenta o tipo de liga o entre traje
13. TRAP write data toarray i i 1 veldata i vrefn sensordata i posn posdata i Cpos NTool toolONWObj wobjO tempodata i ClkRead clock2 myForceVector FCGetForce NTool Tooldata 1 xforcex i myForceVector xforce yforcey i myForceVector yforce zforcez i myForceVector zforce txforcex i myForceVector xtorque tyforcey i myForceVector ytorque tzforcez i myForceVector ztorque ENDTRAP PROC GetData VAR string XDatastl VAR string XDatast2 VAR Num XDatanl VAR Num XDatan2 VAR byte XDatabyl R R VAR byte XDataby2 R VAR byte XDatabytestel 135 Anexo E C digo de programa o RAPID do rob 136 VA VA VA VA VA VA VA VA VA VA VA VA VA VA VA VA byte XDatabyteste2 byte XDatabyhi byte XDatabylo Num left shift Num right shift l byte byHiInt byte byHiInt2 byte ByHi byte ByHi2 byte ByHi3 byte ByLO Num NumCharacters 1 bool bOKl bool bOK2 bool Flagx false iodev ComChannel Open COM1 ComChannel Bin ClearIOBuff ComChannel XDatabyl ReadBin ComChannel XDataby2 ReadBin ComChannel Close ComChannel XDatabytestel BitAnd XDataby1 128 XDatabyteste2 BitAnd XDataby2 128 IF XDatabytestel 128 THEN IF XDatabyteste2 0 THEN XDatabylo XDataby2 XDatabyhi XDatabyl Flagx true endif elseIF XDatabytestel 0 THEN
14. 0 964715962258461 7 84016119006848 1 0982389759883204E 16 0 2652929825887321 1 0 1 07 9E9 9E9 9E9 9E9 9 9 9E9 CONST robtarget pll4 132 118826506089 29 2221394351928 209 999999099996 U 923127212663715 1 24430261846416 1 65367962066101E 16 0 384494667374882 1 0 1 0 9E9 9E9 9E9 9E9 0E9 9E9 CONST robtarget p115 138 49173597931 E l6 9 20 8584826858597 209 999999999995 U 865415281865971 1 21058600438872 1 44323878821536E 16 0 501055276304764 1 0 1 0 9E9 9E9 959 DES SES 0ES 13 CONST robtarget pl16 142 369475096595 11 1306819281891 209 999999999996 0 783919522050102 1 46097459984895 1 68179233283351E 16 0 620862450909007 1 0 1 0 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 CONST robtarget p117 143 17722807752 0 657933984201597 209 999999999996 0 681480610837426 1 60042008176357 1 71822694242974E 16 0 731836168177447 150 0 01 DES DES DES DES DES DES E 1 6 E 16 E 16 CONST robtarget pl18 143 17722807752 0 657933984201729 209 999999999996 0 681480610837434 1 61314768874451 1 52731283771531E 16 0 73183616817744 1 0 0 0 9E9 9E9 9E9 959 9E9 9E9 E 16 CONST robtarget p119 141 088850585392 9 32516266506711 209 999999999996
15. 999999999996 0 691749956329962 1 2257458303267E 1 32909794045459E 16 0 722137104653607 1 0 2 0 9E9 9E9 989 959 959 9E9 CONST robtarget p97 148 947601243666 8 87626132642549 16 LG 16 209 999999999996 0 691749956329962 1 21321874844354E 16 1 141018043220455E 16 0 722137104653607 1 0 2 0 9E9 9E9 9E9 959 959 9E9 CONST robtarget p98 147 83831113675 19 153613165348 209 999999999996 0 794409261846106 9 97640758174833E 17 1 92859655301922435 16 0 607382849533876 1 0 2 0 9E9 9E9 9E9 9E9 DE9 9E9 17 CONST robtarget p99 143 633938391757 28 209 999999999996 0 87704298710817 4 59846580092707E 1 81968913879683E 16 D 489411905310827 1 06 2 0 9E9 9E9 9E9 959 9E9 959 17 CONST robtarget pl100 136 992685357181 36 is 209 9999999999961 0 933182290037863 3 24485036070552E 1 1 93329045431847E 16 0 359403411317419 1 0 2 0 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 9E91 1 CONST robtarget p101 128 57138640758 42 209 999999999996 0 971875059692382 1 455524361455377E 17 2 14190924071151E 16 0 235497066537841 1 0 2 01 9E9 0E9 0E9 9E9 9E9 9E911 CONST robtarget p102 108 608371558029 47 209 9999989898996 U 9974153793
16. Com o intuito de se provar que o atraso detectado na actualiza o da velocidade por parte do rob n o depende dos procedimentos da comunica o e para melhor compreender a din mica do processo de actualiza o da velocidade realizaram se novos ensaios Nestes testes os novos valores de velocidade n o foram ditados pelos erros geom tricos da forma da pe a mas sim definidos ao n vel da programa o Deste modo os testes foram realizados sem que existisse contacto da pe a com o dispositivo Sendo o contorno do disco definido com 24 pontos igualmente espacados entre si atrav s dos quais estabelecida uma traject ria que o rob cumpre ao executar um movimento de juntas do seu sexto eixo foram atribu dos os valores de velocidade da seguinte maneira 3 pontos a 100 da velocidade de 100mm s 3 pontos a 10 da velocidade de 100mm s 3 pontos a 100 da velocidade de 100mm s 2 pontos a 10 da velocidade de 100mm s 2 pontos a 100 da velocidade de 100mm s 2 pontos a 10 da velocidade de 100mm s 1 ponto a 100 da velocidade de 100mm s 1 ponto a 10 da velocidade de 100mm s 1 ponto a 100 da velocidade de 100mm s 1 ponto a 10 da velocidade de 100mm s 1 ponto a 100 da velocidade de 100mm s 1 ponto a 10 da velocidade de 100mm s 1 ponto a 100 da velocidade de 100mm s 1 ponto a 10 da velocidade de 100mm s 1 ponto a 100 da velocidade de 100mm s 4 tt I I AJ A informa o da velocidade da traject r
17. cozida base deste e posteriormente colada a sola inferior sola superior Um exemplo de um sapato com sola dupla exibido na Figura 1 6 Sola superior Sola inferior Figura 1 6 Sapato de vela com sola dupla Normalmente ap s a colagem a sola superior apresenta um desfasamento em rela o inferior rondando o mil metro em todo o contorno do sapato Geralmente a sola superior que se salienta em rela o sola inferior A opera o de acabamento das solas duplas consiste na uniformiza o das duas superf cies de maneira a que se assemelhem geometricamente a uma s Esta opera o realizada manualmente com um operador que encosta e roda a sola do sapato relativamente a uma ferramenta abrasiva tipicamente uma lixa de fita Figura 1 7 Figura 1 7 Processo de acabamento de um sapato A antes B processo C depois Imagem retirada de http custommadeshoes com images workshop workshop10 jpg em 10 10 2009 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Ap s um contacto anterior com uma empresa do ramo sediada em Felgueiras a Armipex fabricante deste tipo de sapatos de vela com sola dupla para uma conhecida multinacional foi identificada esta necessidade de automatiza o de opera es de acabamento de solas de sapatos o que levou ao desenvolvimento deste projecto Este trabalho vem no seguimento de um projecto realizado
18. fazendo o coincidir com o eixo desta e impor a condi o de que se encontra fixa e n o transportada pelo rob Figura 5 4 Figura 5 4 Atribui o do referencial da ferramenta Seguidamente atrav s da execu o do assistente de solu es solution wizard a configura o da solu o alcan ada sendo para isso necess rio definir determinados par metros ao longo de sete etapas que ser o aqui brevemente descritas 1 Defini o da solu o de maquinagem Nesta primeira etapa definida genericamente a solu o de maquinagem com base na escolha do controlador do rob que vai executar a opera o de maquinagem da respectiva tarefa onde se insere essa opera o e de um nome para o processo Figura 5 5 74 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Machining Solution Select controles task path geneeatior setting template and set solution information Controlador Tarefa Nome p Figura 5 5 Defini o da solu o de maquinagem 2 Defini o das superf cies de maquinagem Nesta fase s o seleccionadas as superf cies que v o ser maquinadas sendo neste caso as superf cies laterais da sola do sapato Figura 5 6 Machining Surface Select an emiting salace cr creste a new suface by selecting one or more geometncal faces n 30 view Machining surface is one continuous area to be polished o
19. 1 2 Modela o de um sapato Na etapa de corte Figura 1 3 A a mat ria prima cortada de acordo com as determina es definidas na modela o No processo tradicional o corte realizado com ferramentas adequadas de uma forma manual Em processos automatizados existem equipamentos industriais que permitem a execu o desta opera o de uma forma autom tica Depois do corte das pe as estas s o unidas na etapa da costura Figura 1 3 B Nesta fase de acordo com o tipo de cal ado as v rias pe as que comp em o cabedal s o costuradas dobradas picotadas ou coladas podendo tamb m ser aplicados enfeites e fivelas Figura 1 3 A Opera o de corte B opera o de costura Imagens retiradas de http www dipollini com br home inst comoefeito asp em 10 01 2010 Introdu o Geral e Objectivos As etapas constituintes da montagem podem ser variadas consoante os modelos de sapatos fabricados Figura 1 4 Na fase de montagem o cabedal unido sola Os processos de uni o s o bastante variados envolvendo costura prensagem e ou colagem A coloca o de saltos biqueiras e palmilhas tamb m realizada nesta fase Figura 1 4 Fase de montagem de um sapato No acabamento Figura 1 5 o cal ado desenformado e passa pelos retoques finais como a coloca o do forro pintura enceramento e uniformiza o das superf cies Figura 1 5 Acabamento de um sapato Em
20. 1NWObj Wobj 5 2 ENDPROC PROC pneusapato CONNECT time int2 WITH write data toarray ITimer 0 2 time int2 ISleep time int2 IWatch time int2 CONNECT time int WITH speed refresh ITimer 0 1 time int ISleep time int override CSpeedOverride NCTask IWatch time int MoveJ p136 v100 210 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p137 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj s 2 MoveJ p138 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj s 2 MoveJ p97 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj s 2 MoveJ p98 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj s 2 MoveJ p99 v100 210 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ pl100 v100 10 Tooldata 11 WObj Wobj s 2 MoveJ pl01 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p102 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p103 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ pl104 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ pl05 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ pl06 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ pl107 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 130 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos MoveJ p108 v100 z10 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p109 v100 z10 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p110 v100 z10 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p111 vl100 z10 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p112 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p113 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p114 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj s 2 MoveJ pl
21. 5 9 38 116 195 273 352 E 0 4 E 5 E 50 129 207 286 5 0 5 E 2 5 5 63 141 220 klo 0 6 E 7 5 155 0 7 E E E 0 9 8 8 Tabela 4 2 For as nominais em fun o das press es aplicadas As v lvulas reguladoras de press o s o v lvulas reguladoras de precis o tamb m da SMC e possuem uma sensibilidade de 0 2 e uma repetibilidade de 0 5 da press o aplicada Para uma melhor regula o e medi o da press o de funcionamento utilizaram se man metros digitais da s rie ISEA30A4 01 tamb m estes da SMC Figura 4 8 53 Desenvolvimento de um Dispositivo de Controlo de For a E OM Figura 4 8 V lvula SMC IR1020 01 e manometro SMC ISEA30A4 01 Estes man metros t m a particularidade de poder alterar a cor do visor de vermelho para verde ou vice versa em fun o da press o medida Ou seja pode definir se um valor ou um intervalo de valores para a press o pretendida e depois de regular as v lvulas para esses valores sempre que haja uma varia o superior ou inferior press o desejada ainda que instant nea e transit ria o visor muda automaticamente de cor O tratamento do ar do circuito pneum tico de controlo da for a assegurado por um filtro micr nico com um ndice nominal de filtragem de Sum com regulador e man metro integrado da SMC com a refer ncia AW20 FOJ E Verifica o da for a de acomoda o do dispositivo Para verificar a for a d
22. 8049229791737E 16 4 92305595362433E 16 0 999529186597607 1 0 1 0 9E9 9E9 9E9 989 9E9 9E9 CONST robtarget p126 46 1459158168152 43 3404204525887 209 9999999999961 0 0119196046617071 1 55971848694377E 16 1 164282535816217E 15 0 9999289538988942 1 0 1 0 9E9 SE9 9E9 95 9 9159 9E9 CONST robtarget pl27 66 7873372339451 41 4171738694048 209 99999999959961 8 0772532560071578 1 50872858375405 0997011501656973 1 0 1 0 9E9 959 9E9 DES 0E9 9 6E 16 0 ES 4 CONST robtarget p128 87 4160994805062 37 1719333058785 209 999999999996 0 122004485985679 2 07043294670133E 16 1 13748176517406E 16 0 992529548879715 10 10 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 13 CONST robtarget p129 209 999999999996 0 146340380582617 1 71246521504461 0 989234296317579 1 0 1 0 959 9E9 959 989 9E9 9 E9 a 107 912187898806 31 43782660078 E 16 0 CONST robtarget p130 127 588190869192 24 0576856722858 209 999999999996 0 237498348960989 1 74048758339886 0 971387942194469 1 0 1 0 95E9 9E9 9E9 959 9E9 9E E 16 0 SUR CONST robtarget p1l31 136 163711170992 18 36596511525092 209 999999999996 347502728504979 2 131223402047341 3 99357664543319E 17 0 937678971547083
23. AUTEC Intelligent Machines Corporation IMC Esta empresa Americana sediada no estado da Florida foi criada por antigos cientistas e engenheiros do programa espacial da NASA O seu objectivo ao contr rio das suas concorrentes europeias encontrar solu es de automa o para as etapas produtivas mais inconstantes e com maiores restri es na ind stria do cal ado Contrariamente aos sistemas desenvolvidos pela DESMA e pela ACTIS que realizam opera es em ambientes de trabalho desejados como espec ficos e perfeitamente estruturados a IMC concentra se na cria o de uma fam lia din mica de ferramentas rob ticas inteligentes e auto configur veis pass veis de realizarem opera es em ambientes de trabalho imprecisos ou com pouca especificidade com materiais macios vari veis e flex veis t picos do fabrico de cal ado Spencer Jr 1996 Uma das abordagens da IMC foi desenvolver um sistema flex vel com equipamentos de sensoriza o e vis o sofisticados associados a complexos algoritmos que fazem com que 15 Estado da Arte cada opera o realizada em cada sapato seja nica Ao contr rio de outras solu es dispon veis no mercado que apenas asseguram o correcto posicionamento da forma do sapato na c lula robotizada a IMC criou um sistema que contempla a localiza o do sapato e da forma uma vez que pode haver varia es da posi o relativa entre estes Figura 2 8 Assim as traject rias d
24. Codificador incremental O encoder incremental utilizado no dispositivo auxiliar de acabamento provem de uma impressora HP Deskjet 690C Tanto a cabe a de leitura como a fita se encontravam em bom estado pelo que foi assim poss vel incorpor los no dispositivo auxiliar de acabamento A fita utilizada tem uma resolu o de 150LPI linhas por polegada Como o sinal medido est em quadratura com este encoder digital consegue obter se uma resolu o na medi o do deslocamento de 0 042mm 25 4 600 Ou seja a posi o da ferramenta medida em impulsos gerados pelo movimento relativo da fita em rela o ao encoder sendo cada impulso correspondente a um deslocamento de aproximadamente 0 042mm Micro controlador O micro controlador utilizado o PIC 18F2431 e o elemento central de controlo deste dispositivo Figura 4 14 Este micro controlador da MicroChip foi escolhido para integrar este circuito por pertencer a uma fam lia de micro controladores cujas caracter sticas se adaptam perfeitamente aos requisitos impostos Este componente possui uma interface de comunica es s rie SCI denominada EUSART Enhanced Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter que permite realizar a comunica o s rie com outros dispositivos e uma interface para liga o do codificador incremental QEI Quadrature Encoder Interface com capacidade para medir velocidades detectar sentidos e mudan as de sentido Possu
25. LD pneusapato sapatomachin path 1 discomachin ClkStop clock2 tempo ClkRead clock2 TPWrite tempo de execucao Num tempo write to file ENDPROC PROC sapatomachin FCDeact FCCalib sapatotool LD CONNECT time int2 WITH write data toarray ITimer 0 2 time int2 ISleep time int2 IWatch time int2 ClkReset clockl ClkStart clockl FCSpdChgAct 10NNonStopAllTime Path 4 ClkStop clockl FCSpdChgDeact IDelete time int2 ENDPROC 128 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos PROC discomachin FCDeact FCCalib discotool LD Path 2 ENDPROC PROC Path 4 MoveJ p136 v100 1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p137 v100 1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p138 v100 z1 Tooldata 1NWObj Wobj s 2 MoveJ p97 vl100 z1 Tooldata 11 WObj Wobj s 2 MoveJ p98 v100 1 Tooldata 11 WObj Wobj 5 2 MoveJ p99 v100 z1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ pl00 v100 1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ pl01 v100 1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ pl102 v100 1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p103 v100 1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ pl104 v100 z1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ pl05 v100 1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ pl106 v100 1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ pl07 v100 1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ pl08 v100 1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ pl109 v100 z1 Tooldata 1N
26. MoveJ p26 v100 210 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 MoveJ p31 v100 210 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 MoveJ p30 v100 210 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 MoveJ p29 v100 210 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 MoveJ p25 v100 210 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 ClkReset clockl ClkStart clockl FCSpdChgAct 10NNonStopAllTime MoveJ p24 v100 210 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 MoveJ p23 v100 210 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 MoveJ p22 v100 210 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 MoveJ p21 v100 210 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 MoveJ p20 v100 210 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 MoveJ pl19 v100 210 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 MoveJ pl18 v100 210 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 MoveJ pl17 v100 210 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 MoveJ pl16 v100 210 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 MoveJ pl15 v100 210 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 MoveJ pl14 v100 210 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 MoveJ pl13 v100 210 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 MoveJ pl12 v100 210 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 MoveJ pl1 v100 210 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 MoveJ pl0 v100 210 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 MoveJ p9 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 MoveJ p8 v100 210 Tooldata 11 WObj Wobj S 1 MoveJ p7 v100 210 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 MoveJ p6 v100 210 Tooldata 11 WObj Wobj S 1 MoveJ p5 v100 210 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 MoveJ p4 v100 210 Tooldata 11 WObj Wobj S 1 MoveJ p3 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 MoveJ p2 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 MoveJ pl v100 210 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 Mov
27. Solas de Sapatos ndice de Figuras Figura 1 1 Exporta es de cal ado em Portugal sss ss asem ga 1 Figura 1 2 Modela o de um sapato sro ua E OJ OR ON a una 3 Figura 1 3 A Opera o de corte B opera o de costura 3 Figura 1 4 Fase de montagem de um sapato 4 Figura 1 5 Acabamento de um sapato sss sss sl es iasas ruo Iokon isso laa raal La aal Lleida 4 Figura 1 6 Sapato de vela com Sola dupla sss o I aa 6 Figura 1 7 Processo de acabamento de um sapato A antes B processo C depois 6 Figura 2 1 Rob para aplica o de cola sss a ango oa sasa Sato 10 Miputa 2 25 Flex Pondani ABB a o E I EE E 11 Figura 2 3 Linha autom tica de cardagem ACTIS 12 Figura 2 4 Linha de fabrico da Robot System 13 Figura 2 5 Linha de produ o a asa la asa a qe aao 14 Figura 2 6 Opera o de cardagem AUTEC sss sesto mala I NO LLa 14 AUTE ala LE On a 15 Figura 2 5 Stand demonstrativo
28. Tooldata 1NWObj Wobj S 1 vrefn 5 MoveJ pl15 v100 210 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 MoveJ pl14 v100 210 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 vrefn 100 MoveJ p13 v100 210 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 MoveJ pl12 v100 210 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 vrefn 5 MoveJ pl1 v100 210 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 MoveJ pl0 vl100 210 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 vrefn 100 MoveJ p9 v100 210 Tooldata 11 WObj Wobj S 1 vrefn 5 MoveJ p8 v100 210 Tooldata 11 WObj Wobj S 1 vrefn 100 MoveJ p7 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 vrefn 5 MoveJ p6 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 vrefn 100 MoveJ p5 v100 10 Tooldata 11 WObj Wobj S 1 vrefn 5 MoveJ p4 v100 210 Tooldata 11 WObj Wobj S 1 vrefn 100 MoveJ p3 v100 210 Tooldata 11 WObj Wobj S 1 vrefn 5 MoveJ p2 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 vrefn 100 MoveJ pl v100 210 Tooldata 11 WObj Wobj S 1 MoveJ p23 2 v100 z10 Tooldata 1NWObj Wobj 5 1 MoveJ p22 2 v100 z10 Tooldata 1NWObj Wobj 5 1 ClkStop clockl IDelete time int SpeedRefresh override IDelete time int2 MoveJ p26 3 v100 z10 Tooldata 1NWObj Wobj 5 1 ENDPROC 134 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos TRAP speed refresh GetData SpeedRefresh vrefn ERROR IF ERRNO ERR SPEED REFRESH LIM THEN IF vrefn gt 100 vrefn 100 IF vrefn 0 vrefn 0 RETRE NDIF ENDTRAP
29. a totalidade da sobreespessura sendo necess rias duas a tr s passagens para se obter um acabamento satisfat rio Inferiu se que apesar do atraso referido e calculado anteriormente da actualiza o da velocidade a incapacidade de remo o do material excedent rio deveu se sobretudo 92 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos limitada capacidade de corte causada pela reduzida pot ncia da ferramenta de corte e pela desadequa o da fresa ao processo de maquinagem em quest o Mais uma vez se enfatiza a import ncia fulcral que a correcta defini o dos par metros de corte tem neste processo Ou seja tendo este sistema um atraso real na actualiza o do valor de velocidade no intervalo de tempo que decorre entre a detec o de uma sobreespessura pelo sistema de medi o at que a velocidade tenha uma actualiza o efectiva o mecanismo de corte ter que ter capacidade para remover uma determinada quantidade de material o que n o se verificou Apesar de em ambiente industrial n o ser aceit vel repetir o processo de corte por quest es de inefici ncia de produtividade o aspecto final da pe a ao fim de 3 passagens o apresentado na Figura 5 23 Figura 5 23 Qualidade do acabamento da pe a utilizada para testes de corte Com a obten o deste resultado pode se acreditar que com um processo de corte adequado se obtenha um m todo mais rob
30. a 30 readquirindo o sistema uma velocidade de 10090 e levando novamente a flagpos a tomar o valor de falso A histerese foi definida entre os valores de posi o 30 e 35 para evitar a comuta o intermitente de velocidade em torno de um nico valor de posi o 86 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Com o intuito de melhorar a din mica do sistema realizou se o mesmo tipo de ensaio utilizando dois patamares respectivamente 100 e 10 da velocidade predefinida A for a de acomoda o do dispositivo manteve se a mesma 9N e os valores do sensor do tempo e da posi o foram registados a cada 0 Isegundos Figura 5 19 Velocidade Posi o mm s impulsos 100 300 250 80 200 60 4 150 40 100 20 50 0 ro 0 20 25 Tempo 5 refer ncia de velocidade velocidade calculada sensor de posi o A Velocidade Posi o mm s impulsos 100 F 300 250 80 200 60 150 40 F 100 20 F 50 0 ro 3 3 5 o 4 5 5 5 5 6 6 5 Tempo s Figura 5 19 Ensaio de actualiza o da velocidade por patamares Realizados estes ensaios n o se verificou nenhuma melhoria na din mica da actualiza o da velocidade mantendo se o mesmo atraso verificado anteriormente na ordem dos 0 4 segundos o que seria de esperar 87 Implementa o do Sistema Desenvolvido Actualiza o de velocidade em pontos predefinidos
31. actualiza o da velocidade podem ser facilmente alterados em fun o do acabamento pretendido ou da temporalidade do processo consoante os requisitos das pe as em quest o A capacidade de corte da ferramenta transportada pelo dispositivo revelou se insuficiente dada a sua inadequa o quer ao n vel da ferramenta de corte quer ao n vel da pot ncia de accionamento Desde que seja correctamente configurado o dispositivo desenvolvido dadas as suas caracter sticas pode ter uma vasta gama de aplica es que envolvam o controlo de for a numa direc o representando uma mais valia econ mica relativamente a solu es comerciais que possuem em muitos casos potencialidades sup rfluas ou subaproveitadas na maior parte dos processos industriais 6 2 Sugest es de trabalhos futuros Aproveitando as potencialidades do dispositivo constru do e identificadas as limita es do sistema desenvolvido com o intuito de posteriormente o aperfei oar v rias altera es podem ser efectuadas Com algumas modifica es no sistema pneum tico o controlo da for a poder ser feito de uma maneira activa contemplando assim a in rcia do dispositivo durante as acelera es e a for a de atrito Para isso seria necess rio substituir as v lvulas existentes por v lvulas proporcionais de elevado desempenho com transdutores de press o e utilizando as potencialidades do sistema de medi o alterar a programa o do micro control
32. da posi o no espa o das formas e o seu transporte mantendo refer ncias exactas Al m disso as etiquetas est o tamb m equipadas com chips electr nicos que permitem atribuir c digos de identifica o para cada sapato contendo informa o variada sobre cada modelo ao longo das diferentes fases de produ o Desde a sua entrada no campo da automa o aplicada ao cal ado a ACTIS j registou mais de 80 patentes De entre os v rios sistemas desenvolvidos disp e de solu es rob ticas para cardar nos lados e fundo do sapato para a colagem para o corte para o carregamento e descarregamento de m quinas de moldagem por injec o assim como para a liberta o do molde e lubrifica o autom tica dos moldes entre outros Os rob s para corte e cardagem possuem uma ferramenta equipada com um sensor de carga a fim de garantir o contacto permanente e a for a constante da ferramenta com os limites do sapato Para a realiza o das c lulas e linhas automatizadas Figura 2 3 a fim de assegurar a precis o necess ria para a produ o de cal ado a empresa faz uso extensivo de rob s industriais St ubli de 6 graus de liberdade Figura 2 3 Linha autom tica de cardagem ACTIS Imagem retirada de Kochan Kochan 1996 12 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Robot System Esta empresa italiana fundada em 1984 especializada na conce
33. digo de programa o RAPID do rob MODULE MainModule TASK PERS tooldata Tooldata 1 FALSE 935 4 561 5335 88J 0114 0 0 0 4617491 1 1 10 071 1 000l 000 12 PERS wobjdata Wobj S 1 TRUE TRUE 0 0 0 1 0 0 0 4 44089E 12 2595823E 28 346 1 90 1 L1022E 16 0 l TASK PERS tooldata Tooldata 3 TRUE 21 362881370527 102 803829206644 360 000000000003 7 55022998913941E 09 0 971567081760922 0 236764451805091 2 4784905733415E 091 Ez 0 05 1 E 0 0 0 1 0 0 01 15 TASK PERS wobjdata Workobject 3 FALSE TRUE 849 389078715741 500 77445496402 582 400030507226 1 0 0 0 1 0 0 0 11 0 0 0 1 PERS wobjdata Wobj 5 2 TRUE TRUE O0 O O 1 0 0 0 4 44089209850063E 13 1 80411241501588E 13 140 000000000005 1 94289029309402E 16 0 1 0 1 1 CONST robtarget p26 154 999999999996 40 20 0000000000032 7 85046229341887E 17 0 707106781186548 0 707106781186547 7 85046229341887E 17 1 0 2 0 959 959 9E9 9E9 9E9 9E9 CONST robtarget p24 104 999999999996 2 57167334302694E 14 20 0000000000031 7 85046229341887E 17 0 707106781186547 0 707106781186548 7 85046229341887E 17 1 0 270 9E9 0E9 9SE9 9E9 9E9 9E9 11 CONST robtarget p22 89 7140374773768 54 5563147537205 20 0000000000032 1 03487107482808E 16 0 490110217178018 0 8671660470032751 1
34. fixo exterior ao rob O rob manipula o sapato de modo a garantir a perpendicularidade da sola com a ferramenta de corte Pretende se que o rob descreva uma traject ria conhecida com uma velocidade predefinida percorrendo um conjunto de pontos correspondentes forma do contorno final desejado da sola do sapato Durante a execu o do movimento de corte a descri o da traject ria tangencial ferramenta de corte Esta mant m se na sua posi o de refer ncia definida pelo ajuste de um batente mec nico sempre que o contorno real da sola do sapato se assemelhe geometricamente sua forma desejada imposta pela traject ria Figura 3 7 posi o de refer ncia mMIITI c po x d DA batente mec nico ajust vel Figura 3 7 Posi o de refer ncia da ferramenta Nestas situa es a velocidade de execu o da traject ria ser mantida constante uma vez que n o ocorre o deslocamento da ferramenta Quando existir uma diferen a entre a cota real do contorno da sola do sapato e a cota desejada descrita pela traject ria do rob a ferramenta suportada pelo dispositivo pode deslocar se da sua posi o de refer ncia Figura 3 8 A diferen a entre cotas traduz se numa sobreespessura de maquinagem correspondente ao material que necess rio remover 4 Durante o deslocamento da ferramenta a for a de contacto mantida constante atrav s da
35. gera o da 8 77 Figura 5 10 Defini o da orienta o dos pontos da traject ria 77 Figura 5 11 Pr visualiza o da traject ria 8 8 78 Figura 5 12 Pe a com sobreespessuras e sentido do movimento da traject ria 81 Figura 5 13 C lculo da velocidade da traject ria eres 81 Figura 5 14 Actualiza o linear da velocidade entre posi o inicial e a posi o 35 82 XV Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Figura 5 15 Ensaio de actualiza o linear da velocidade entre a posi o inicial e 35 83 Figura 5 16 Actualiza o linear da velocidade entre posi o inicial e a posi o 300 84 Figura 5 17 Ensaio de actualiza o linear da velocidade entre a posi o inicial e 300 85 Figura 5 18 Actualiza o da velocidade por patamares re 86 Figura 5 19 Ensaio de actualiza o da velocidade por 87 Figura 5 20 Ensaio de actualiza o da velocidade em pontos pr definidos
36. lixa de fita Apesar da informa o dispon vel ser muito escassa a maquinagem por fresa cil ndrica apresenta se como uma op o bastante vi vel com algumas vantagens significativas de aplicabilidade neste projecto em rela o s outras op es consideradas e apresentadas na Tabela 3 1 Ferramenta Vantagens Desvantagens Lixa de fita Bom acabamento Atravancamento M abrasiva Bom acabamento Acumula o de impurezas na m Fresa Reduzido atravancamento Aquecimento da ferramenta cilindrica Facilidade de troca de ferramenta Tabela 3 1 Ferramentas de corte desbaste Assim foi definido que a ferramenta de corte utilizada seria uma fresa cilindrica dadas as suas vantagens anteriormente mencionadas Par metros de Corte A correcta defini o dos par metros de corte de import ncia fulcral na qualidade final apresentada pelo sapato acabado Contudo a opera o de acabamento deste tipo de sapatos consiste na remo o de material por maquinagem da sola que neste caso de borracha Na sua maioria as pe as em elast meros como a borracha s o obtidas por molda o e n o por maquinagem Por este motivo a literatura dispon vel sobre este assunto muito 32 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos escassa concentrando se na divulga o de resultados de trabalhos experimentais muito espec ficos Santos 2008
37. m se respectivamente nos 10 ou 100 da velocidade predefinida Figura 5 16 Velocidade io 4 100 0 0 300 10 sum Posi o impulsos Figura 5 16 Actualiza o linear da velocidade entre posi o inicial e a posi o 300 As restantes condi es de realiza o do ensaio mantiveram se as mesmas Os resultados apresentam se nos gr ficos da Figura 5 177 84 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Velocidade Posi o mm s impulsos 100 300 250 80 200 60 150 kiu 100 0 ro 11 Tempo 5 refer ncia de velocidade velocidade calculada sensor de posi o Velocidade Posi o mm s impulsos 100 300 80 F 250 200 60 150 L 100 20 4 50 7 5 8 8 5 9 9 5 10 Tempo s Figura 5 17 Ensaio de actualiza o linear da velocidade entre a posi o inicial e 300 Como seria de esperar em termos de din mica de resposta do sistema esta manteve se inalter vel sendo o nico ganho em termos do tempo de processamento do disco O tempo necess rio para efectuar a traject ria de corte foi reduzido para 10 3 segundos Como vis vel o atraso da actualiza o efectiva da velocidade manteve se na casa dos 0 4 segundos 85 Implementa o do Sistema Desenvolvido Actualiza o de velocidade com 2 patamares Ap s uma consulta aos manuais da ABB referentes aplica o do contro
38. o bit mais significativo do byte low toma o valor O zero A informa o efectiva da posi o medida pelo encoder est contida nos bits representados aqui pelas letras de C a P 14 bits Ou seja com esta codifica o conseguimos obter valores de posi o que podem variar de O zero a 16383 2 4 I valor zero Dada a resolu o da medi o esta amplitude de escala mais do que suficiente para o curso de trabalho do mecanismo que se construiu E preciso ter em aten o que estes bytes ter o que ser reconstru dos ao n vel do controlador do rob ap s a sua identifica o realizando as opera es inversas s aqui demonstradas 111 Anexo C Codifica o e reconstru o da informa o da posi o Leitura da porta serie e reconstru o da informa o da posi o no controlador do rob e Leitura da porta s rie Para efectuar a leitura dos bytes enviados via porta s ries primeiramente necess rio definir ao n vel do controlador do rob todas as vari veis utilizadas no procedimento de leitura e tratamento dos dados GetData Assim o canal de comunica o definido como uma vari vel ou dispositivo de Input output os bytes lidos tem que ser definidos como bytes os valores como vari veis num ricas etc Depois foram acrescentadas instru es para abrir o canal de comunica o em modo bin rio limpar o buffer associado e ler dois bytes antes de se fechar o canal de comunica o Lidos
39. para monitorizar a posi o da carruagem Consegue aplicar uma for a at 222N com uma resolu o de 0 5N Figura 2 17 PushCorp AFDTO 24 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos PushCorp AFD1000 Active Compliance Force Device Este equipamento Figura 2 18 id ntico ao anterior contudo tem a capacidade de exercer um controlo de for a activo O seu funcionamento requer um controlador apropriado tamb m fornecido por esta empresa e tem a capacidade de detectar automaticamente a carga e actuar de maneira a compensar as acelera es Consegue manter uma for a constante independentemente da orienta o podendo ser montado na horizontal na vertical e invertido na horizontal Consegue controlar for as at 222N com uma resolu o de 0 4N segundo um curso linear de trabalho de 20mm Figura 2 18 PushCorp AFD1000 Pode ser aplic vel a uma ampla gama de processos industriais de maquinagem polimento entre outros que envolvam o controlo de for a 2 5 Conclus o Ap s esta pesquisa sobre os sistemas robotizados na ind stria do cal ado concluiu se que v rias empresas de automa o fornecem j uma gama mais ou menos alargada de solu es gen ricas para determinadas etapas produtivas de cal ado bem como projectos de linhas de produ o com um elevado n vel de automatiza o concebidas medida dos seus clientes Os sistemas
40. parte m vel da mesa foram montadas estruturas de suporte ao codificador incremental respectiva fita e ao batente de ajuste da posi o de refer ncia ou de trabalho Figura 4 2 Figura 4 2 Estrutura do dispositivo de controlo de for a 46 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos A Figura 4 3 mostra a estrutura porta ferramenta composta por duas placas unidas com dois esquadros Os esquadros apresentam dois orif cios circulares com 40mm de di metro que simultaneamente ao aligeirar o peso da pe a possibilitam o controlo visual do ajuste dos batentes de fim de curso A estrutura porta ferramenta posteriormente aparafusada corredi a da mesa e ligada haste do cilindro S o adicionadas lateralmente duas placas de acr lico para proteger o encoder e a fita de poeiras e res duos resultantes do processo de acabamento A ferramenta fixa com dois grampos roscados nas extremidades Figura 4 3 Dispositivo de controlo de for a com ferramenta de corte A modela o da ferramenta efectuada foi realizada com base num equipamento pneum tico existente no laborat rio de rob tica da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto As caracter sticas desta ferramenta n o contemplam os par metros de corte calculados anteriormente contudo a estrutura porta ferramenta foi concebida de modo a poder comportar outro tipo de ferramentas mais adequadas ao proc
41. pode ver na Figura 3 6 a for a de contacto dever ser controlada na direc o perpendicular superf cie a maquinar O rob ser respons vel por assegurar continuamente o posicionamento do sapato orientando o correctamente em rela o ferramenta justificando se assim a necessidade de o dispositivo possuir apenas uma direc o de controlo de for a direc o de controlo da for a Figura 3 6 Direc o de controlo da for a Com isto pretende se eliminar a necessidade da exist ncia de um sistema de controlo de for a no bra o rob tico consideravelmente dispendioso com potencialidades possivelmente subaproveitadas para o processo em causa 37 Arquitectura do Sistema Rob tico para Opera es de Acabamento Medi o de Deslocamento e Comunica o Dado que o sistema de controlo de for a que se pretende instalar no dispositivo implicar a ocorr ncia de um deslocamento da ferramenta em rela o sua posi o inicial de refer ncia torna se necess rio medir este deslocamento Assim ser poss vel processar os dados da posi o e ajustar o controlo do movimento do rob ou da ferramenta Ao contr rio da maior parte das solu es comerciais pretende se ent o construir um sistema de controlo em malha fechada em que o dispositivo de acabamento comunique com o controlador do rob e este possa modificar os seus movimentos em fun o do sinal que recebe 3 4 Princ pio de funcionamen
42. posi o Operador shift right Esta opera o bin ria aqui representada por gt gt provoca um transla o para a direita de n casas dos bits e atribui o valor de O zero aos bits mais significativos Exemplifica se de seguida a opera o bytel 00101111 bytel bytel gt gt 2 bytel 00001011 e Codifica o dos bytes high e low As opera es de codifica o enumeram se de seguida As letras de A a P utilizadas na representa o simulam bits gen ricos que podem tomar o valor O zero ou 1 um e byte high ABCDEFGH Este byte um valor medido directamente pelo encoder e lido pelo micro controlador atrav s da instru o POSCNTH byte high amp 00111111 O resultado desta opera o ser um byte com a composi o gen rica 0 A composi o deste byte pode ser entendida como a composi o fundamental do byte high uma vez que os bits descartados s o sup rfluos dada a resolu o do sistema de medi o e o curso de medi o e uma vez que toda a informa o efectiva da posi o estar contida em 14 bits e n o em 16 sendo estes dois bits restantes utilizados para a codifica o dos bytes e byte low IJKLMNOP Este byte tamb m um valor medido directamente pelo encoder e lido pelo micro controlador atrav s da instru o POSCNTL e posi o byte high x 256 byte low A posi o medida pelo encoder calculada segundo a f rmula acima des
43. utiliza o de um actuador pneum tico alimentado a uma press o constante 39 Arquitectura do Sistema Rob tico para Opera es de Acabamento deslocamento da ferramenta nmn sobreespessura batente mec nico ajust vel Figura 3 8 Deslocamento da ferramenta Nestas situa es a velocidade predefinida da traject ria actualizada reduzida pelo controlador do rob em fun o do sinal recebido da posi o da ferramenta Assim a velocidade predefinida da execu o da traject ria ser continuamente actualizada em fun o da maior ou menor quantidade de material a remover O esquema da Figura 3 9 mostra os componentes e o princ pio de funcionamento do sistema que se pretende implementar e validar Dispositivo de controlo de for a Interface de actuador medi o monitoriza o 5 codificador T e comunica o controlador Comunica o da posi o da ferramenta gt RS 232 Figura 3 9 Princ pio de funcionamento do sistema Compara o do sistema com solu es comerciais existentes Feita a caracteriza o do princ pio de funcionamento do sistema desenvolvido tornou se inevit vel a sua compara o com as solu es robotizadas comercias que integram 40 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos dispositivos de controlo de for a associados a funcionalidades gen ricas do software de programa
44. 1 0 1 0 9E9 SE9 9E9 959 91539 9E9 E 16 CONST robtarget pl32 142 809149967018 10 6990364913952 209 999999999996 0 480877732513997 1 61406860800508 7 21482139298814E 17 0 876787663218522 5 1 0O 1 0 9E9 9E9 9EB9 9E9 859 989 12 E 16 CONST robtarget p133 147 141177071284 1 33411252967238 209 999999999996 0 591884859591925 1 48422395099442 9 378170775568241E 17 0 806022526351371 10d 0 968 9E9 959 9E9 959 13 E l6y CONST robtarget p134 148 947601243666 8 87626132642424 209 999999999996 0 691749956329887 1 21321674844372 1 14101804322058E 16 0 72213710465368 1 0 2 0 9E9 9E9 9E9 9E9 989 9E9 12 126 E 16 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos CONST robtarget p135 152 073723094821 11 209 9999990999961 U 691749956329887 1 21321874844372E 16 1 14101804322058E 16 0 722 1 0 2 0 19 CONST 13710465368 ES SORO SE9 O robtarget 9E9 p139 162 064489306989 11 209 999999999996 U 6917149956329887 1 22574583032688E 16 1 32909794045474E 16 0 722 1 0 2 0 9 CONST 13710465368 TIES ES ES E9 9 E9 9E9 robtarget p140
45. 10046107405013E 17 1 0 2 01 989 9E9 9E9 9E 9 959 9E9 CONST robtarget p21 71 6680800379543 76 7377762492031 20 0000000000028 2 23768290674688E 16 0 366854218813057 0 930278443337833 2 09254141135008E 18 1 D 2 01 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 CONST robtarget p2 101 106315171515 28 3286609714876 20 000000000003 8 288116692184768E 18 0 796905111415905 0 604236389521095 9 57923485296758E 17 1 0 1 0 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 CONST robtarget p7 7 16545340329477 104 755220765007 20 000000000003 4 18959953171079E 17 0 999417022366174 0 0341411101859682 4 16576489010305E 17 1 0 10 9E9 9E9 9E9 989 9E9 9E9 1 CONST robtarget pl6 60 5514338220654 85 7818387660963 20 0000000000032 1 74720000037773E 16 0 302514550881076 0 953144766814161 3 2791887 4189777E 17 1 0 1 0 989 082 989 089 089 980 s CONST robtarget p20 48 306828961767 93 2279479322495 20 0000000000032 8 57035275849918E 17 0 236764420466447 0 971567089397941 2 28318305239841E 17 1 0 2 01 9E9 9E9 9E9 96 8 953 969 1 121 Anexo E C digo de programa o RAPID do rob CONST robtarget p5 48 3068289617672 93 2279479322495 20 0000000000031 I 1 20372723812651E 17 0 97156708939794
46. 115 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p116 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p117 v100 10 Tooldata 11 WObj Wobj 5 2 MoveJ p118 v100 10 Tooldata 11 WObj Wobj 5 2 MoveJ p119 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ pl120 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p121 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p122 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p123 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj s 2 MoveJ p124 v100 10 Tooldata 11 WObj Wobj 5 2 MoveL p125 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveL p126 v100 210 Tooldata 11 WObj Wobj 5 2 MoveJ p127 v100 10 Tooldata 11 WObj Wobj 5 2 MoveJ p128 v100 10 Tooldata 11 WObj Wobj 5 2 MoveJ p129 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p130 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p131 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p132 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p133 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p134 v100 10 Tooldata 11 WObj Wobj s 2 MoveJ p135 v100 210 Tooldata 11 WObj Wobj 5 2 MoveJ p139 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj s 2 MoveJ pl140 v100 10 Tooldata 11 WObj Wobj 5 2 MoveJ pl141 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 IDelete time int SpeedRefresh override IDelete time int2 ENDPROC PROC Path 2 131 Anexo E C digo de programa o RAPID do rob CONNECT time int2 WITH write data toarray ITimer 0 2 time int2 ISleep time int2 IWatch time int2
47. 2 0 236764420466447 8 57035275849919E 17 1 0 1 0 9E9 9E9 9E9 959 959 9E9 CONST robtarget p27 134 999999999996 20 20 000000000003 7 85046229341887E 17 0 707106781186548 0 707106781186547 7 85046229341887E 17 1 0 2 0 9E9 959 889 9E9 9E9 9E9 1 CONST robtarget p8 35 1623592779575 98 9373968224762 20 0000000000031 4 22943382287217E 17 0 985459517717197 0 169910385028666 8 44953296912418E 17 1 0 0 0 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 CONST robtarget p9 60 5514338220652 85 7818387660968 20 0000000000031 6 0618855572151E 17 0 953144766814161 0 302514550881076 1 89280000040921E 16 1 0 0 0 9E9 9E9 959 9E9 9E9 9E9 CONST robtarget pl0 81 4496855239684 66 2642341542355 20 0000000000029 1 18671125557408E 16 0 903074732324533 0 429483443030081 1 22938111862284E 16 1 0 0 0 9E9 959 959 9E9 9E9 9E9 CONST robtarget pll 96 3071866580771 41 8321144338554 20 0000000000029 5 60121417949766E 17 0 836182124254711 0 548451871249319 9 12813497550076E 17 1 0 0 0 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 SE91 CONST robtarget pl2 104 022024333819 14 2974981551059 20 0000000000032 6 97462196541058 0 753713025327361 0 657203678817972 3 22219834971368B 17 1 0 0 0 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 CONST robtarget p13 104 022024333819 14 2974981551059 20 000000000003 5 52376859950917E 17 0 657203678817972 0 758713025327361 1 5276
48. 33953405815 16 1 0 1 0 9E9 9E9 959 9E9 9E9 9E9 CONST robtarget pl4 96 3071866580769 41 8321144338554 20 0000000000028 7 46847407086426E 17 0 546451871249319 0 836162124254711 3 65818364163438E 17 1 0 1 0 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 EI 55 CONST robtarget p28 114 999999999996 4 93038065763132 29 20 0000000000035 1 7 85046229341887E 17 0 707106781186548 0 707106781186547 7 85046229341887E 17 1 0 270 9E9 9E9 9E9 9E9 9E91 1 CONST robtarget p3 89 7140374773768 54 5563147537206 20 000000000003 I 1 99783361280937E 117 0 871600470032 151 0 490110217178018 1 43289841130041E 16 1 0 1 0 9E9 9E9 9E9 959 959 9E9 CONST robtarget pl7 35 1623539277957 y 98 9373968224763 20 0000000000033 1 12660439588322E 16 0 169910385028666 0 985459517717197 7 452308359713L1E 17 1 0 1 0 9 9 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 CONST robtarget p18 7 165453403295 104 755220765007 20 000000000003 5 55435318680406E 17 0 034141110185968 0 999417022366174 7 31391120398558E 171 1 0 1 0 9E9 9E9 9E9 O9E9 9 1
49. 3673 2 22069027586467E 16 0 0148304918959001 1 0 1 0 9E9 9E9 5E9 9589 9E9 1 CONST robtarget p108 18 5444239184354 40 2107135838158 209 999999999996 0 995422089325069 1 16116241339467 2 23065700141151E 16 0 09357614829009446 1 0 270 989 PES 089 29 929 1 CONST robtarget p109 39 73169690334 209 999999999996 0 997741440547836 1 69424322471758 1 94728835962474E 16 0 0671715550923914 1 0 2 0 9E9 9E9 989 SE91 1 CONST robtarget pl10 61 049722371981 apa e 9 44 0447827141446 Ei j 3 45 4822503501859 209 999999999996 0 999990305214951 2 96187416350309 1 66535068215463E 16 0 00440334828381367 1 0 1 0 9BE9 DES 059 DES 959 SES CONST robtarget p111 82 520839562981 1 44 8542915593208 209 999999999995 0 999595712474382 3 61141119698363 1 3883400693528E 16 0 02843257995386931 1 0 1 0 9E9 9E9 9B9 989 12 CONST robtarget p112 103 840611925257 42 6426506286676 E 17 209 99999995999961 U 995834979085942 4 9935620686876E 17 a ua9132933351 SZE l6 0 091173978902435T l U 1 0 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 CONST robtarget p113 123 813384159776 35 6637630002736 209 999999999996
50. 41887E 17 1186547 0 707106781186548 7 85046229341888E 17 1 0 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 p23 2 101 106315171515 16 522 2 89 7140374773768 1 03487107482808E 16 0 490110217178018 0 871660470032751 1 10046392068731E 17 1 0 2 7 85046463303895 2 QI 9589 959 9E9 089 959 l CONST robtarget p26 3 E 17 0 7D710678118 0 707106781186547 7 85045913493176E 17 6548 0 9 ES O E9 9 oo STAS E9 9 154 999999999996 40 20 0000000000032 123 Anexo E C digo de programa o RAPID do rob CONST robtarget p27 2 134 999999999996 20 20 0000000000031 7 85046463303895E 17 0 707106781186548 0 707106781186547 7 85045913493176E 17 1 0 2 0 9E8 088 989 959 DE9 99 13 CONST robtarget p136 197 182872471104 33 2350033139943 209 999999999996 U 691749956329962 1 2257458303267E 1 32909794045459E 16 0 722137104653607 1 1 0 2 01 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 CONST robtarget p137 178 060619963469 12 3941909729593 209 9999999999961 0 691749956329962 1 225745830326 E 1 32909794945459E 16 D 722137104653607 1 6 Ep 0 9E9 9E9 9E9 DES SE9 959 12 CONST robtarget pl38 158 938367455833 8 4466213680756 209
51. 85476 1 69280027395966 1 66964994861396E 16 0 0718509635657499 1 0 1 0 9E9 9E9 989 9E9 9E9 9E9 CONST robtarget p103 87 4096898402135 50 209 999999999996 U 998994358980619 2 22072611018136 gins 1 66701095153035E 16 0 0448360426989592 1 0 1 0 9E9 9E9 9E9959 989 9E9 gt CONST robtarget p104 66 2110593559146 51 E 17 209 99999599999961 8 999575754690897 3 611361099974871 2 08255168395505E 1L 6 0 02912577267885631 1 0 1 0 9E9 9E9 959 9E9 9E9 9E9 CONST robtarget p105 45 3282902859458 46 209 999999999996 0 988416349292605 6 04049368462877 str 2 10606408186387E 16 0 15176666449217 1 0 1501 9E9 9E9 9E9 080 989 989 gt CONST robtarget 106 24 7521262570094 40 208 999999999996 0 0910070599353827 6 014054477309167 E ij 124 Pit 5295092902126 3693434455757 2005813030151 9897227033579 1389013474575 0128521818411 8298692864122 2045792858178 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Aca bamento de Solas de Sapatos 1 6804466933353E 16 0 133809592934556 1 0 10 9E9 95 9 PES 9 9 9E 9 13 CONST robtarget p107 3 10094562545871 37 3943556340015 209 9999999999951 0 999890022207505 2 7446928702
52. Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Diogo Gigante Viana Disserta o do MIEM Orientadores Prof Manuel Rodrigues Quintas Prof Paulo Augusto Ferreira de Abreu A PORTO FEU FACULDADE DE ENGENHARIA UNIVERSIDADE DO PORTO Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Mestrado Integrado em Engenharia Mecanica Op o de Automa o Julho de 2010 Aos meus amigos iii Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Resumo Nos tempos que correm apesar da forte concorr ncia estrangeira o cal ado Portugu s continua a ter uma elevada presen a internacional sendo um dos sectores que mais contribui para a balan a comercial do pa s Contudo a organiza o empresarial deste sector assenta em pequenas e m dias empresas com uma forte componente de trabalho manual Esta estrutura constitui fortes entraves automatiza o dos processos tecnol gicos que condicionam a produtividade conferindo lhe uma forte depend ncia de m o de obra qualificada e reduzida flexibilidade Factores como estes motivaram este projecto onde foi desenvolvido um dispositivo de custo reduzido pass vel de ser integrado numa c lula robotizada para acabamento de sapatos Ap s uma introdu o de contextualiza o deste projecto apresentada no segundo cap tulo uma pesquisa sobre os sistemas robotizados comerciais e experi
53. WObj Wobj 5 2 MoveJ pl110 v100 z1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ pl111 v100 z1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p112 v100 z1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p113 v100 z1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p114 v100 1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ pl115 v100 z1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p116 v100 1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p117 v100 1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p118 v100 z1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p119 v100 z1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p120 v100 1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p121 v100 z1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p122 v100 z1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p123 v100 z1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p124 v100 1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveL p125 v100 1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveL p126 v100 21 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p127 v100 1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 129 Anexo E C digo de programa o RAPID do rob MoveJ p128 v100 1 Tooldata 1NWObj Wobj s 2 MoveJ p129 v100 1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p130 v100 1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p131 v100 z1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p132 v100 z1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p133 v100 z1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p134 v100 1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p135 v100 z1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ p139 v100 z1 Tooldata 1NWObj Wobj 5 2 MoveJ pl140 v100 1 Tooldata 1NWObj Wobj s 2 MoveJ pl141 v100 z1 Tooldata
54. a s condi es existentes Figura 3 2 Rob centrado na c lula robotizada 3 3 Estudo de solu es para o dispositivo de acabamento O dispositivo auxiliar de acabamento que se procura construir pretende se que seja capaz de controlar a for a de contacto entre a pe a e a ferramenta Dependendo da sua natureza construtiva pode servir de suporte ferramenta ou pe a e deve ainda ter a capacidade de comunicar com o controlador do rob estando a informa o dispon vel para ser utilizada no controlo dos movimentos do rob quer em posi o quer em velocidade da traject ria ou para controlar a ferramenta Localiza o do Dispositivo de Acabamento As opera es de maquinagem leve com rob s envolvem tipicamente a utiliza o do rob que transporta uma ferramenta a fim de executar o trabalho sobre o produto ou nalguns casos o rob limita se a posicionar o produto em rela o ferramenta que se encontra fixa Assim existem duas configura es poss veis para a localiza o do dispositivo de acabamento e Dispositivo transportado pelo rob e sapato fixo na linha de transporte Nesta configura o mostrada na Figura 3 3 o dispositivo de acabamento com a respectiva ferramenta transportado pelo bra o do rob e descreve a traject ria adequada a fazer o acabamento do sapato que se encontra fixo na linha de transporte da c lula 30 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera e
55. a C lula Robotizada para Acabamentos de Solas de Sapatos 712 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos A traject ria que se pretende realizar consiste na movimenta o do sapato ao longo de todo o contorno da sua sola assegurando um contacto sempre perpendicular entre esta e a direc o linear do grau de liberdade do dispositivo de acabamento De referir que na simula o virtual o dispositivo de acabamento tem um comportamento r gido servindo apenas esta simula o para avaliar a exequibilidade da opera o do ponto de vista cinem tico e mais tarde utilizar e modificar o c digo de programa o na linguagem RAPID resultante da sincroniza o para o controlador virtual A linguagem de programa o RAPID a linguagem utilizada pela ABB para a programa o dos seus rob s A altera o posterior desse c digo visa incluir instru es para a leitura da porta s rie e com base no tratamento dessa informa o a subsequente actualiza o da velocidade de execu o da traject ria Existem v rias maneiras de definir a traject ria a executar Ela pode ser definida manualmente ou atrav s de um procedimento mais expedito praticamente autom tico Decidiu se ent o que a traject ria seria gerada segundo o contorno da sola definido pela superf cie de interface entre a sola superior e a sola inferior do sapato modelado Se a traject ria for gerada manua
56. a a traject ria definida podendo alterar a sua velocidade de execu o da traject ria se a for a medida exceder o valor predefinido Se a for a medida for demasiado elevada poss vel programar a modifica o da traject ria de refer ncia ou abortar a opera o Figura 3 11 41 Arquitectura do Sistema Rob tico para Opera es de Acabamento Controlador Refer ncia de traject ria eee Altera o da velocidade da traject ria Rob FCSpeedChange Refer ncia de for a de contacto For a medida Figura 3 11 Funcionamento do FC SpeedChange Procedendo a uma esquematiza o an loga utilizada para descrever os dois processos anteriores dispon veis no controlador do rob ABB representa se na Figura 3 12 o funcionamento do sistema desenvolvido Refer ncia de traject ria Traiect ria de refer ncia cumprida a Sistema Desenvolvido Velocidade predefinida alterada Dispositivo em fun o da posi o erro Rob Refer ncia de for a de contacto For a constante de encosto da pe a ferramenta para sobreespessuras Controlador Posi o medida Figura 3 12 Funcionamento do sistema desenvolvido Assim o dispositivo desenvolvido quando integrado com um rob apenas controlado em posi o e velocidade contempla caracter sticas semelhantes s existentes no controlador de um rob equipado com controlo de for a com as fun es FCPressure e FCspee
57. a exist ncia de um rob e do respectivo controlador uma m quina dedicada ou uma ferramenta transportada pelo rob um sistema de alimenta o remo o dos produtos sistemas de posicionamento mecanismos de seguran a entre outros A c lula robotizada que se pretende implementar neste projecto por quest es de log stica e tempo compreende apenas os sistemas b sicos como o rob e o respectivo controlador e o dispositivo de acabamento Os restantes sistemas s o objecto de um estudo posterior n o sendo abordados em profundidade pois n o comprometem a problem tica essencial deste projecto Configura o da C lula Robotizada Tipicamente uma c lula rob tica apresenta uma das seguintes configura es 21 Arquitectura do Sistema Rob tico para Opera es de Acabamento e Rob centrado na c lula Nesta configura o o rob encontra se fixo ao solo ou suspenso num p rtico e disp e se no centro da c lula robotizada com os restantes equipamentos auxiliares de produ o e transporte dispostos em seu redor e Rob em linha com o sistema de movimenta o Nesta configura o o rob encontra se fixo ao solo ou suspenso e em linha com o sistema de transporte da c lula Normalmente esta configura o incorpora a utiliza o de v rios rob s ao longo da mesma linha e Rob m vel na c lula Nesta disposi o o rob pode movimentar se ao longo da c lula para executar opera es em diferen
58. adeira quando o primeiro byte lido o high e o segundo o low ou vice versa mantendo se como falsa caso ambos sejam high ou ambos sejam low prevendo assim as tr s situa es hipot ticas acima descritas Ap s a identifica o dos bytes e caso a vari vel booleana adquira o valor de verdadeira realizada ent o a sua descodifica o para a posterior reconstru o da posi o e reconstru o do byte low Para fazer a reconstru o do byte low recorre se utiliza o de um byte interm dio que se forma a partir do resultado da opera o e do byte high com o byte 00000001 e ao qual seguidamente se executa uma opera o shift left de 7 casas seguindo se um ou com o byte low byte high 1 DEFGRHI 1 0o 0 0 0 0 0 0 1 Resultado da opera o e 0 0 0 00 0 0 I byte interm dio o 0000001 Resultado da opera o lt lt 7 I 0 0 0 0 0 0 0 byte interm dio I 0 0 0 0 0 0 0 byte low KLMTNO Resultado da opera o ou I J K LM NOP 113 Anexo C Codifica o e reconstru o da informa o da posi o O byte low fica ent o reconstru do e tem a sua forma primordial IJKLMNOP e reconstru o do byte high 22 Para reconstruir o byte high executam se sequencialmente opera es do tipo e com o byte 01111110 seguindo se a opera o right shift de 1 casa byte high I CDEFGRHI 126 O 1 1 1 1 1 10 Resultado
59. ador para calcular acelera es e actuar sobre as v lvulas A capacidade de corte do mecanismo deve ser melhorada adoptando se uma ferramenta el ctrica com as caracter sticas adequadas podendo ser regulada a velocidade da ferramenta em fun o do sinal de erro de posi o com recurso programa o do micro controlador em coopera o com o driver da ferramenta el ctrica Isto potencia a capacidade de corte do sistema resolvendo de certa maneira o atraso de 0 4 segundos na actualiza o da velocidade efectiva da traject ria por parte do rob Poder ser tamb m elaborado um estudo de um mecanismo de preens o e orienta o das pe as no rob uma vez que o seu impreciso posicionamento no rob condiciona 96 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos irremediavelmente a correcta execu o da traject ria tida como exacta e consequentemente todo o processo de acabamento em quest o Numa perspectiva mais ambiciosa poder pensar se em elaborar um estudo de um mecanismo de alimenta o e posicionamento autom tico das pe as na c lula robotizada 97 Conclus es e Trabalhos Futuros 98 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos 7 Bibliografia ABB ABB Robotics www abb com robotics Online ABB ABB Robotics www abb com review Online ABB Force Control for Machining Application M
60. al do pa s Ap s uma fase de consolida o este sector atravessa agora um per odo de reestrutura o motivada pelas crescentes exig ncias dos consumidores e pelo aparecimento de novos mercados internacionais que associados actual crise econ mica alteraram as realidades competitivas Perante uma incapacidade de competir com outros pa ses nos custos de produ o associados a aposta estrat gica em segmentos de mercado mais exigentes e mais valorizados a par do registo de novas marcas e modelos fizeram com que o cal ado portugu s evolu sse na cadeia de valor estando j entre os mais valorizados do mundo diferenciando o da restante oferta internacional Como vis vel na Figura 1 1 esta aposta na qualidade aliada deliberada aposta em determinados mercados externos faz com que o peso das exporta es seja vital para esta ind stria conseguindo assim enfrentar poderosos concorrentes internacionais nomeadamente os asi ticos Exporta es de Cal ado Footwear E xports 1 500 000 100 1 200 000 80 900 000 60 600 000 40 300 000 20 0 0 1974 1984 1994 2004 2005 2006 2007 Exporta es 1 000 Export Peso das Exporta es na Produ o Figura 1 1 Exporta es de cal ado em Portugal Figura retirada de APPICAPS Monografia estat stica 07 Introdu o Geral e Objectivos A exporta o que nos primeiros 11 meses de 2009 rondou os 1 167 milh es de euros o caminho que as ind
61. anteriormente com um prop sito semelhante que envolveu a concep o de uma c lula robotizada para acabamentos de solas de sapatos recorrendo a uma solu o rob tica com um rob controlado em for a Contudo o presente trabalho difere significativamente no que diz respeito procura da solu o de controlo de for a a implementar Assim neste trabalho pretende se utilizar um rob standard controlado em posi o velocidade da traject ria e n o em for a pelo que ser necess rio o desenvolvimento de um dispositivo auxiliar para o controlo de for a 1 2 Objectivos do trabalho O objectivo deste trabalho o desenvolvimento de um sistema autom tico de acabamento de solas em sapatos baseado numa solu o rob tica que responda aos seguintes requisitos e Utiliza o de um rob standard operado em controlo de posi o velocidade e Comando do rob em controlo de posi o velocidade e Desenvolvimento de um dispositivo auxiliar de acabamento com capacidade de regula o da for a de contacto entre a ferramenta e o sapato Assim torna se necess rio o desenvolvimento de um dispositivo auxiliar de acabamento projectado com um sistema que permita controlar a for a de contacto entre a ferramenta e o sapato Os testes de simula o e implementa o desta solu o automatizada foram efectuados recorrendo ao rob industrial ABB IRB 2400 dispon vel no laborat rio de rob tica do Departamento de Engenharia Mec n
62. anual Revision B 2007 ABB Machining PowerPac Operating Manual 2008 ABB RAPID Reference Manua 2007 Abreu Paulo Aplica a es industriais de rob s Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Porto Textos de Apoio 2001 Abreu Paulo Apontamentos de rob tica Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Porto Textos de Apoio 2008 APICCAPS Monografia estat stica 07 2007 Publica o Online 2009 Arvy Plast www arvyplast com br Online 2009 Autec Automation www autecautomation com Online 2009 Desma www desma de Online 2009 Distretto Calzaturiero Veneto Trasferimento tecnol gico per l Automazione nel Settore Calzaturiero Progetto di Ricerca Relazione Finale 2008 Ferraresi D Usinagem dos metais Editora Edgard Blucher cop 1995 Hu Zhongxu Marshall Chris Bicker Robert e Taylor Paul Automatic surface roughing with 3D machine vision and cooperative robot control School of Mechanical and Systems Engineering University of Newcastle Publica o Online www sciencedirect com 2007 Jatta Francesco Zanoni Lorenzo Fassi Irene e Negri S A roughing cementing robotic cell for custom made shoe manufacture International Journal of Computer Integrated Manufacturing Publica o online 2008 Kochan Anna Actis and the shoe industry Assembly Automation 1996 Vol 16 3 pp 30 31 99 Bibliografia Magalh es Ant nio Pessoa Comunica es entre computad
63. balho da ferramenta e Capacidade de comunica o de dados da posi o atrav s de liga o por porta s rie 4 2 Estrutura mec nica Atendendo necessidade de o dispositivo de acabamento possuir um grau de liberdade linear a sua constru o desenrola se fundamentalmente em torno de um elemento principal que uma mesa linear Por raz es de disponibilidade laboratorial a mesa utilizada foi o modelo SGO 12 85 da Rexroth Star Figura 4 1 Esta mesa apresenta caracter sticas compat veis com a aplica o pretendida possuindo um baixo atrito um curso de 165mm e uma capacidade de carga adequada Para um valor nominal de deslocamento esta mesa apresenta uma capacidade de carga m xima de 1500N e um momento m ximo de 57Nm segundo a direc o transversal ao movimento e 52Nm segundo a direc o do movimento 45 Desenvolvimento de um Dispositivo de Controlo de For a Figura 4 1 Rexroth Star SGO 12 85 Foi adicionada uma base de suporte e dois espa adores aos montantes da mesa O curso da mesa foi ajustado para o curso de um actuador pneum tico respons vel pela regula o da for a e este foi montado num dos montantes desta num furo roscado M12x1 previamente maquinado Os espa adores permitem uma montagem numa posi o mais elevada da mesa e a possibilidade de incorpora o de componentes sob esta O espa ador anterior alberga um parafuso que serve de batente e regula o fim de curso da mesa Sob a
64. cada uma destas etapas as opera es realizadas tamb m s o bastante variadas de acordo com o tipo de cal ado produzido Automa o do Processo Produtivo De uma maneira geral pode se perceber que embora a difus o da rob tica tenha exercido impactos importantes sobre o processo de fabrica o de cal ados esses impactos Imagens retiradas de http www dipollini com br home inst comoefeito asp em 10 01 2010 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos ocorreram de forma mais intensa em algumas etapas do processo produtivo dependendo do produto em quest o Tamb m a introdu o cont nua de novos modelos de sapatos no mercado a cada esta o do ano atendendo s inconstantes tend ncias da moda constitui uma limita o automa o dos processos tecnol gicos de fabrico Conv m ainda referir que os processos de produ o dos cal ados de couro e de material sint tico tem requisitos distintos Estes ltimos devido s caracter sticas da mat ria prima e ao facto de serem produzidos em grandes s ries permitem e justificam a adop o de sistemas de automa o para a sua produ o O cal ado de couro possui um car cter semi artesanal o que condiciona a adop o de solu es de automa o Em etapas como a modelagem e o corte poss vel utilizar equipamentos como o CAD inclusive de forma integrada com equipamentos automatizados de corte
65. calibra o como por exemplo o reposicionamento dos referenciais de trabalho ou da ferramenta Moita 2009 Simula o cinem tica do processo de acabamento A simula o cinem tica do processo de acabamento em ambiente virtual iniciou se com a importa o das geometrias do dispositivo de acabamento e de um sapato previamente modelados em software adequado com o seu correcto posicionamento na c lula O sapato modelado constitu do por uma sola dupla o corpo do sapato propriamente dito e o seu suporte Figura 5 2 71 Implementa o do Sistema Desenvolvido Figura 5 2 Sapato modelado Como a Figura 5 3 evidencia o dispositivo foi fixo e est associado mesa rotativa enquanto o sapato est associado ao rob Figura 5 3 Implementa o da c lula robotizada virtual no Robotstudio Gera o da traject ria Em rob tica uma traject ria um percurso realizado pelo manipulador constru do com um conjunto de instru es de movimento entre pontos Essas instru es de movimento para al m da defini o das coordenadas dos pontos e da velocidade de execu o do movimento cont m ainda outras informa es impl citas sobre a ferramenta utilizada o referencial de trabalho da pe a e a precis o posicional com que o rob executa o movimento 17 Sapato modelado em SolidWorks por Nuno Moita para o projecto de disserta o do pr prio intitulado Concep o e Simula o de um
66. crita byte high lt lt 1 Esta instru o faz uma transla o de uma casa para a esquerda dos bits atribu do o valor de O zero ao bit menos significativo O resultado desta opera o byte high OCDEFGHO e lointr byte low amp 10000000 110 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Este byte denominado lointr um byte interm dio utilizado para concluir a codifica o do byte high atrav s do byte low O resultado desta opera o e ser lointr 10000000 e lointr lointr gt gt 7 Agora realizada uma transla o para a direita de 7 casas dos bits sendo o resultado do byte lointr 00000001 e byte high byte high 1000 0000 loint 22 O operador ou representado por e retorna o valor 1 sempre que haja um 1 em qualquer posi o dos bits O resultado da primeira opera o ou dentro de par ntesis ser ICDEFGHO e este valor tomara a forma de ICDEFGHI com a realiza o do segundo ou ficado o byte high finalmente codificado e byte low byte low amp 01111111 A codifica o do byte low fica conclu da com esta opera o sendo o seu resultado OJKLMNOP Terminada a codifica o dos bytes high e low temos a informa o da posi o do sensor contida em dois bytes apresentando uma forma do tipo ICDEFGHI OJKLMNOP Como desejado o bit mais significativo do byte high toma o valor 1 um e
67. ct rias e traject rias de aproxima o e afastamento Figura 5 10 Target and Path Set target coentahon and select path cormecbon type Orienta o da traject ria Par metros de encosto afastamento Work Angle defines how much a target can rotate around the X axis of the RCS with the assumption that he original orientation of the target is aligned with he RCS The default seting of RCS is positive direction X was is along Protect Distance in Path End men path direction Z axis is align with the surface normal but im he 00 opposite direction Y axis is defined according to the right hand tule Protect Distance in Path Start mm 000 Ca e e Figura 5 10 Defini o da orienta o dos pontos da traject ria 7 Pr visualiza o da traject ria Z Neste ltimo passo poss vel ver a traject ria gerada bem como o seu sentido E tamb m poss vel atribuir uma configura o autom tica dos pontos da traject ria para rob e fazer a sua sincroniza o para o controlador virtual Figura 5 11 TI Implementa o do Sistema Desenvolvido Figura 5 11 Pr visualiza o da traject ria criada Edi o do c digo de programa o RAPID Tendo obtido uma solu o cinem tica virtual e feita a sua sincroniza o para o controlador virtual do RobotStudio obtido o programa da simula o em termos de c digo RAPID de programa o do rob Este c d
68. dChange embora limitado a uma s direc o de controlo De notar que apesar de o funcionamento pretendido deste sistema ser o representado na Figura 3 12 o dispositivo pode ainda ser utilizado em dois outros modos distintos sendo um deles totalmente em controlo de for a e outro num controlo cooperativo entre a for a e a velocidade da traject ria 42 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos O modo de controlo cooperativo de for a e velocidade muito semelhante ao modo de funcionamento que se pretende implementar diferindo apenas na medida em que a for a de contacto constante entre a pe a e a ferramenta se mant m durante todo o processo de maquinagem e n o apenas quando a ferramenta se acomoda para comportar as sobreespessuras ou desvios geom tricos da sola em rela o sua forma ideal No modo de controlo de for a pode descartar se a parte da comunica o e da actualiza o da velocidade e fazer a maquinagem de uma pe a assegurando uma for a de contacto constante entre a pe a e a ferramenta sendo este modo de funcionamento an logo ao FC Pressure Em ambos estes modos de funcionamento para assegurar o contacto permanente entre a sola e a ferramenta apenas necess rio alterar a posi o real ou virtual do eixo da ferramenta Esta altera o pode ser feita a n vel mec nico actuando no dispositivo ou a n vel do software Para isso basta ac
69. da 16 Figura 2 9 Sistema de vis o asa a aa ala aao 17 Figura 2 10 Gera o da traject ria pelo m todo NURBS e 18 Figura 2 11 Sistema de desbaste acto petos no eo 18 Figura 2 12 C lula automatizada para opera es de 19 Figura 2 13 Gera o da traject ria a partir de um modelo 19 Figura 2 14 Dispositivo de vis o manipula o e 21 Figura 2 15 Macro e micro 8 8 65 22 xiii Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Figura 2 16 Sensor de for a ATI DELTA IP60 essseceseeeesnteeseneannesneneena22o 24 Fierta L7 nd Una 24 Figura 2 18 PushCorp APD 1000 sc 25 Figura 3 1 Rob ABB IRB2400 e controlador IRCS eras 29 Figura 3 2 Rob centrado na c lula robotizada serrana 30 Figura 3 3 Dispositivo fixo ao TODO ulo ata E a 31 Figu
70. da for a ao longo do tempo 4 4 Sistema electr nico de medi o monitoriza o e comunica o Para detectar e medir o deslocamento provocado pela acomoda o do dispositivo pe a a maquinar e envi lo atrav s da porta s rie para o controlador do rob foi constru do um sistema electr nico de medi o monitoriza o e comunica o da posi o da ferramenta Como componentes principais este sistema possui um micro controlador dois reguladores electr nicos de tens o um LCD um conector RS 232 e a liga o para o codificador incremental Alimenta o Uma vez que todos os componentes introduzidos neste circuito electr nico funcionam com um valor de tens o nominal de 5V uma solu o simples barata eficaz e bastante pr tica para a alimenta o deste sistema foi a utiliza o de um vulgar carregador recuperado do conhecido fabricante de telem veis NOKIA o modelo ACP 12E O carregador em quest o tem como valores nominais de sa da de 5 7V para a tens o e 800mA para a corrente O valor desejado e uniforme de tens o de 5V para a alimenta o de todos os componentes do sistema electr nico foi obtido com a utiliza o de um regulador de tens o program vel MAX 667 realizada uma montagem de acordo como mostrado na Figura 4 13 57 Desenvolvimento de um Dispositivo de Controlo de For a Hokia ACP 12E MAXIM MAKES Figura 4 13 Diagrama de liga es do regulador de tens o
71. da opera o 0 C D E FG HO byte high OCDE F GH 0 Resultado da opera o gt gt 1 0 0 C D E F GH Feita a reconstru o dos bytes o valor da posi o pode ent o ser calculado e utilizado convenientemente na actualiza o da velocidade da traject ria 114 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Anexo D Desenhos de defini o das pe as maquinadas FEUP S AIG Base AZ Diogo Vianc pes 1 PR l L JL s Alxxxx orori MATERA 115 Anexo D Desenhos de defini o das pe as maquinadas FEUP SAIC Espa ador Diogo Viana 116 DUDIA O OJJ oJponbsg Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos DIWS el134 soz dame VEKI SS 117 Anexo D Desenhos de defini o das pe as maquinadas FEU SAIC Placa horizontal Arze Diogo Viana 118 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos o aa E 0 gt g Q D o 119 Anexo D Desenhos de defini o das pe as maquinadas Alxxxx gt shor FEUP SAIC suporte batente Diogo Viana 120 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Anexo E C
72. dade desfasamento esse que corresponde sensivelmente a valores na ordem das 4 d cimas de segundo Ou seja a actualiza o real da velocidade s ocorre 0 4 segundos depois da sua ordem de actualiza o Pode ver se claramente na imagem as sobreespessuras indicadas pelas curvas descritas pelos dados do sensor de posi o De notar que este atraso est de acordo com os dados fornecidos no manual de instru es no que toca ao uso da instru o SpeedRefresh Com este m todo de actualiza o de velocidade o tempo de processamento do disco foi de 25 6 segundos 83 Implementa o do Sistema Desenvolvido Uma vez que neste ensaio a actualiza o de velocidade s ocorre linearmente para sobreespessuras at Imm e as sobreespessuras desta pe a s o bastante superiores a rapidez com que mensurado e ultrapassado este valor de posi o bastante elevada sendo quase instant nea Decidiu se ent o aumentar a gama de valores para os quais a velocidade actualizada linearmente Assim como os valores m ximos registados pelo sistema de medi o rondam o valor 300 decidiu se fazer uma actualiza o linear de velocidade dos 100 para os 10 desde o valor inicial de refer ncia at posi o 300 aproximadamente uma sobreespessura de 12mm segundo a equa o Velocidade posi o x 100 10 300 10 2990 29 Para todos os valores de posi o superiores a 300 ou inferiores a 10 a velocidade mant
73. de a 100 mm s vis vel uma oscila o na curva da velocidade Este comportamento pode dever se ao facto de o rob quando se movimenta a velocidades mais elevadas iniciar o movimento a partir de um determinado ponto com uma determinada acelera o e reduzir a velocidade ao chegar ao ponto seguinte para assegurar que cumpre a posi o determinada pela defini o dos par metros de zona na programa o da traject ria e Ensaios com a utiliza o do FCSpeedChange Feitos os ensaios de actualiza o de velocidade do sistema desenvolvido achou se relevante realizar ensaios comparativos utilizando desta vez o sensor de for a montado no rob utilizado no modo de controlo de for a FCSpeedChange Como j foi explicado anteriormente neste modo de funcionamento o rob realiza a traject ria predefinida reduzindo a velocidade em fun o da for a medida Assim para se obter um m todo an logo de funcionamento ao da actualiza o de velocidade por patamares foi definido o valor m ximo e m nimo de velocidade 100mm s e 10mm s respectivamente e foi dada uma refer ncia de for a de 10N As press es nas v lvulas foram ajustadas para exercer uma for a nominal id ntica refer ncia indicada de 10N e os valores do sensor de posi o da for a e da posi o do disco foram registados a cada d cima de segundo Apesar de n o ter influ ncia neste processo em causa os valores do sensor de posi o foram registados
74. de ferramenta utilizada Por este facto a for a exercida pelo rob que realiza a cardagem deve ser ent o cuidadosamente controlada A cabe a do rob possui uma ferramenta rotativa cuja for a de contacto controlada segundo a linha de contorno previamente definida e a aplica o de cola Ap s a cardagem quer a sola seja unida parte superior por colagem ou por injec o moldagem necess ria a utiliza o de agentes adesivos Em ambos os casos o componente adesivo pode ser pulverizado uniformemente e com uma espessura adequada ou aplicado segundo uma nica linha por exemplo na extremidade da sola Figura 2 1 Figura 2 1 Rob para aplica o de cola 8 Imagem retirada de Trasferimento tecnol gico per l Automazione nel Settore Calzaturiero Distretto Calzaturiero Veneto Progetto di Ricerca Relazione Finale 2008 10 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos e a alimenta o recolha de sapatos Naturalmente esta empresa tamb m oferece rob s que manipulem os produtos Estes rob s para movimenta o e posicionamento podem ser utilizados de diferentes maneiras e em v rios est gios de produ o permitindo optimizar o fluxo de material dentro da actividade produtiva O Flex Pendant Esta empresa em parceria com a ABB desenvolve desde 2002 aplica es espec ficas para serem executadas na consola de programa o opera o do
75. de vis o 3D e gera o autom tica da traject ria Devido complexidade dos diferentes perfis de sapatos existentes os sensores convencionais n o s o suficientemente sofisticados e apresentam se incapazes de calcular a traject ria de desbaste Assim como se mostra na Figura 2 9 esta solu o da Universidade de Newcastle utiliza um sistema de vis o artificial 3D que recorre a uma c mara anal gica e a um laser Figura 2 9 Sistema de vis o 3D Estes s o movimentados por ac o de um motor passo a passo ao longo de uma traject ria linear permitindo fazer a identifica o do perfil da parte superior do sapato que se encontra preso com uma garra pneum tica a uma mesa girat ria Os resultados obtidos apresentam se como pontos discretos com coordenadas definidas em rela o a um referencial localizado na estrutura de suporte do sapato Esses pontos s o utilizados para criar uma curva atrav s de uma interpola o utilizando um m todo denominado NURBS Non Uniform Rational B Splines Figura 2 10 17 Estado da Arte Interpolated NUMBS Curve distance mm distance mm se 7 40 Figura 2 10 Gera o da traject ria pelo m todo NURBS z Ap s a gera o da traject ria a opera o executada por um rob de seis eixos recorrendo a um sistema de controlo conjugado que emprega o grau de liberdade da mesa girat ria como um grau de liberdade adicional do sistema e o utiliza com o in
76. desenvolvidos por universidades e institutos de pesquisa associados a este ramo centram se numa abordagem mais tecnol gica particularizando cada sapato como 25 Estado da Arte sendo um caso Para isso recorrem normalmente a sistemas dispendiosos de sensoriza o e controlo integrando muitas das vezes a vis o artificial e a gera o autom tica de traject rias Em qualquer dos casos pode compreender se que a informa o dispon vel n o sendo escassa escasseia no entanto em detalhes e especificidade dos sistemas desenvolvidos estando mais voltada para a rea comercial e n o t o focalizada na rea cient fica ou tecnol gica 26 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos 3 Arquitectura do Sistema Rob tico para Opera es de Acabamento 3 1 Introdu o Neste cap tulo s o estudadas solu es para a concep o da c lula robotizada e do dispositivo auxiliar de acabamento a lhe ser integrado que melhor satisfa am os requisitos impostos e atenda aos recursos disponibilizados Pretende se assim criar uma c lula robotizada recorrendo a um rob controlado em posi o e velocidade e a um dispositivo auxiliar de acabamento controlado em for a concebido para o efeito 3 2 Concep o da c lula robotizada Tipicamente o conceito de c lula robotizada subentende a presen a de determinados sistemas Sistemas esses que normalmente compreendem
77. do utilizadas duas velocidades 10mm s e SOmm s de execu o da traject ria para cada um desses valores de for a Os valores de for a foram registados a cada 0 1 segundos Nos ensaios efectuados velocidade de 10mm s o comportamento do sistema vis vel na Figura 4 10 apresentou se id ntico independentemente da for a utilizada movimento 1 movimento 3 For a N recuo recuo 30 4 25 mmm buy 20 1 movimento 2 movimento 4 15 4 I avan o avan o For a medida di For a nominal 5 a 0 0 5 10 Tempo s Figura 4 10 Ensaio de for a realizado a 10mm s com for a nominal de 25N 55 Desenvolvimento de um Dispositivo de Controlo de For a A raz o pela qual os valores de for a medidos pelo sensor de for a apresentam este aspecto acima da for a nominal no movimento de recuo e abaixo desta durante o avan o prende se com o facto do sentido da for a de atrito do mecanismo sofrer uma invers o durante a execu o da traject ria Figura 4 11 Movimentos de Recuo Movimentos de Avan o a E cilindio Sensor E cilindro de gt F atrito for a F atrito F medida sensor F cilindro F atrito F medida sensor F cilindro F atrito Figura 4 11 For as envolvidas no sistema Esta for a de atrito composta pelo atrito existente no sistema de guiamento da mesa linear o atrito entre o mbolo e o corpo do cilindro pneum tico e
78. do processo de acabamento e da ferramenta de corte ter o influ ncia significativa na qualidade do processo a implementar Contudo as limita es econ micas e os equipamentos existentes ditaram a escolha de um sistema com recurso a uma fresa para madeira e um accionamento pneum tico com caracter sticas discordantes das consideradas ap s a determina o dos par metros de corte No entanto o desenvolvimento de um sistema de controlo de for a de contacto aplic vel a uma variedade de processos de acabamento e respectivas ferramentas 44 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos 4 Desenvolvimento de um Dispositivo de Controlo de For a 4 1 Introdu o A estrat gia a adoptar na implementa o do sistema de acabamento das solas dos sapatos passa pela constru o e integra o na c lula robotizada de um dispositivo de controlo de for a idealizado neste projecto atendendo aos requisitos do mesmo e analisados previamente Pretende se assim que o dispositivo de controlo de for a possua as seguintes caracter sticas e Suporte para uma ferramenta de acabamento e Capacidade da regula o da for a de contacto entre a pe a e a ferramenta numa nica direc o e Capacidade de exercer for as de contacto at SON e Curso de trabalho de 50mm e Capacidade de regula o da posi o de trabalho da ferramenta e Medi o e visualiza o da posi o de tra
79. e Sapatos 5 Implementa o do Sistema Desenvolvido 5 1 Introdu o Este quinto cap tulo est centrado na integra o funcional dos componentes desenvolvidos na c lula robotizada e na sua programa o Todos os procedimentos efectuados para testar e validar a solu o proposta s o aqui detalhadamente explicados bem como os ensaios efectuados e os respectivos resultados experimentais 5 2 Programa o off line da c lula robotizada Ap s a montagem e configura o do dispositivo de acabamento na mesa do rob e verifica o de funcionamento do sistema electr nico foi realizada a programa o da c lula robotizada Actualmente existem dois m todos distintos para a programa o de rob s A programa o online e a programa o off line A programa o online como o nome sugere realizada com a utiliza o directa do rob As traject rias s o ensinadas atrav s do guiamento do rob at aos pontos ou targets pretendidos que s o memorizados sendo a sua traject ria constru da a partir destes O guiamento do rob pode ser executado manualmente com o operador a pegar no bra o do manipulador e a lev lo ao ponto desejado ou atrav s da consola de programa o fazendo para isso uso de um joystick Apesar de este m todo ser particularmente simples de implementar tem a desvantagem de ser necess rio interromper a labora o da c lula robotizada para a sua realiza o al m de aumentar a probabi
80. e contacto entre o sapato e a ferramenta um dos principais requisitos do sistema a implementar Pretende se que a sua constru o seja simples econ mica e adequada utiliza o de um rob controlado em posi o e velocidade Estudadas as configura es gen ricas poss veis para o dispositivo de acabamento e uma vez que na realiza o das opera es de acabamento das solas dos sapatos pretende utilizar se um rob com 6 graus de liberdade foi idealizado um dispositivo de acabamento auxiliar fixo exterior ao rob que serve de suporte ferramenta O rob fica respons vel pela manipula o do sapato A for a de contacto que se pretende controlar exercida na direc o perpendicular superf cie a maquinar Assim tirando partido da elevada capacidade de posicionamento orienta o e a multiplicidade de configura es dispon veis que um rob deste tipo possui pode se projectar um sistema de controlo de for a de reduzida complexidade 36 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Desprezando se as for as geradas pelo processo de corte uma direc o de controlo de for a suficiente para este sistema desde que o rob assegure a perpendicularidade da sola do sapato em rela o direc o segundo a qual a for a controlada O dispositivo possuir ent o um grau de liberdade linear segundo o qual exercido o controlo da for a Como se
81. e contacto supostamente constante do dispositivo em todo o seu curso de trabalho foram realizados testes experimentais nos quais se fez encostar o bra o do rob ao mecanismo fazendo o deslocar se segundo o seu grau de liberdade linear na direc o do controlo da for a Na realiza o destes testes foi utilizado o sensor de for a do rob para medir os valores da for a durante a execu o dos movimentos A traject ria criada representada na Figura 4 9 composta por quatro movimentos lineares 1 No primeiro movimento for ou se o deslocamento do dispositivo desde a sua posi o inicial at pr ximo do fim de curso recuo do dispositivo 2 No segundo movimento fez se recuar o rob at cerca de metade do curso de trabalho avan o do dispositivo 3 No movimento seguinte o dispositivo foi deslocado novamente at pr ximo do fim de curso recuo do dispositivo 54 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos 4 Finalmente com o ltimo movimento o dispositivo recuperou a posi o inicial avan o do dispositivo Figura 4 9 Traject ria utilizada nos ensaios de verifica o da for a Nos ensaios efectuados pretendeu se testar a capacidade de acomoda o do dispositivo para diferentes valores de for a e com velocidades diferentes Assim as v lvulas reguladoras de press o foram ajustadas para dois valores nominais de for a distintos ON e 25N sen
82. e manufactura especialmente quando se trata do processamento de materiais sint ticos ou de couro de x O j 5 qualidade mais elevada cujos requisitos de uniformidade s o bem mais elevados Por m outras fases como a costura a montagem e o acabamento devido natureza do produto em quest o e tamb m estrutura empresarial do sector nacional do cal ado est o ainda muito dependentes de processos com car cter artesanal intensivo Estes processos necessitam de m o de obra experiente focalizada em determinados est dios de concep o do produto a maior parte das vezes com cad ncias de produ o distintas que conduzem a uma descontinuidade do processo de fabrico Enumeram se de seguida as opera es do processo produtivo de sapatos nas quais os sistemas de automa o se encontram mais difundidos e Corte e Pulveriza o e colagem e Desbaste ou cardagem e Cosedura da sola Coutinho Sector do cal ado Diagn stico e Propostas para o Incremento da Competitividade Industrial com Base no Design http www spdesign sp gov br principal htm visto em 11 12 2009 Introdu o Geral e Objectivos Acabamento das solas duplas Os processos de obten o e acabamento das solas dos sapatos diferem consoante o tipo de cal ado em quest o Podem ser obtidas por processos de corte molda o indirecta molda o directamente no sapato entre outros Ap s a montagem do sapato a sola superior
83. eJ p23 2 v100 z10 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 132 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos MoveJ p22 2 v100 z10 Tooldata 1NWObj Wobj 5 1 ClkStop clockl FCSpdChgDeact IDelete time int2 MoveJ p26 3 v100 10 Tooldata 1NWObj Wobj 5 1 ENDPROC PROC Path 1 CONNECT time int2 WITH write data toarray ITimer 0 2 time int2 ISleep time int2 IWatch time int2 CONNECT time int WITH speed refresh ITimer 0 1 time int ISleep time int override CSpeedOverride NCTask IWatch time int MoveJ MoveJ MoveJ MoveJ MoveJ vrefn MoveJ MoveJ MoveJ vrefn MoveJ MoveJ MoveJ vrefn MoveJ 526 v100 10 Tooldata 1NWObj p31 v100 z10 Tooldata 1NWObj p30 v100 10 Tooldata 1NWObj p29 v100 10 Tooldata 1NWObj p25 v100 10 Tooldata 1 WObj ClkReset clockl ClkStart clockl 100 524 100 z10 Tooldata 1WObj p23 v100 210 Tooldata 1NWObj p22 v100 210 Tooldata 1NWObj 5 p21 v100 210 Tooldata 1NWObj 20 100 10 Tooldata 1NWObj p19 v100 210 Tooldata 1NWObj 100 p18 v100 z10 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 Wobj S 1 Wobj S 1 Wobj S 1 Wobj S 1 Wobj S 1 Wobj S 1 Wobj S 1 Wobj S 1 Wobj S 1 Wobj S 1 Wobj S 1 133 Anexo E C digo de programa o RAPID do rob MoveJ p17 v100 z10 Tooldata 1NWObj Wobj S 1 MoveJ p16 v100 z10
84. ed short bmaismais config OSCCON 0b01111110 ANSELO O QEICON 0b10110100 DFLTCON 0b00111000 PIR3 F3 0 105 Anexo B C digo de Programa o do Micro controlador PIC 18F2431 LCD Cmd LCD CLEAR Usart Init 19600 while 1 A bytemais POSCNTH bytemais amp 0b00111111 posil bytemais 256 POSCNTL bytemenos POSCNTL bytemais lt lt 1 bytemais amp 0b01111110 loint bytemenos amp 0b 10000000 loint loint gt gt 7 loint amp 0b00000001 bytemais bytemaislOb 10000000 lloint bytemenos bytemenos amp 0b01111111 Usart Write bytemais Usart Write bytemenos intToStr posil txt1 LCD OUT 1 1 txt1 if button amp portb 0 1 0 oldstate 1 106 if oldstate amp amp button amp portb 0 1 1 l POSCNTH 0 POSCNTL 0b00001010 oldstate 0 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Fim do ciclo while A Fim da rotina main void config 0 LCD Init amp PORTB OSCCON 0b01111110 LCD Cmd LCD CURSOR OFF TRISA 255 TRISC 0b00111111 INTCON2 f7 0 TRISB 0b00000001 escreve apagando LCD 1 2 Projecto Final PORTC 0 Delay ms 200 LCD OUT 2 3 Diogo Viana Delay ms 2000 Fim da rotina config 1 void escreve apagando LCD char linha char coluna char text LCD Cmd LCD CLEAR LCD OUT linha coluna text 107 Anexo B C digo de Programa o do Micro con
85. em Ao X2 y2 t2 Velocidade arco AA t t X1 y1 t1 DO arco AA f r u u cos 9 Tullo Figura 5 13 C lculo da velocidade da traject ria E importante real ar que para efeitos de valida o da arquitectura do sistema de acabamento desenvolvido a escolha desta pe a para a realiza o dos ensaios experimentais em nada prejudica ou influencia os princ pios assumidos e as solu es adoptadas para o acabamento das solas dos sapatos que aqui se pretendem comprovar 81 Implementa o do Sistema Desenvolvido Actualiza o linear da velocidade Nos primeiros ensaios deste tipo utilizou se uma actualiza o de velocidade linear em que o novo valor de velocidade calculado em fun o de uma equa o cuja vari vel independente a posi o O novo valor de velocidade calculado inversamente proporcional ao valor da posi o medido pelo encoder Considerando sobreespessuras at Imm valores de posi o inferiores a 35 impulsos o valor da velocidade calculado com recurso seguinte equa o Velocidade posi o x 100 10 35 10 136 O valor de velocidade obtido por esta express o corresponde a uma percentagem da velocidade m xima predefinida O gr fico da Figura 5 14 evidencia o valor da velocidade em fun o da posi o Velocidade ob t 100 kaj o LAJ um Posi o impulsos Figura 5 14 Actualiza o linear da velocidade e
86. ementa o do Sistema Desenvolvido 69 5 1 locar o alle 69 5 2 Programa o off line da c lula 69 5 3 Ensaios de acabamento efectuados 80 5 4 Conclus o secs dolar co p dos raro bti 93 6 Conclus es e Trabalhos Futuros rs asas av Ro 95 6 1 Conclus es rr ra e e TTT TTT TETTE 95 6 2 Sugest es de trabalhos futuros iiir riii iee aee n aas 96 va po ugo ou ida a Sl a 99 ATEXO EE PTT epa EA a A 101 Anexo A Diagrama de liga es do sistema electr nico seara 103 Anexo B C digo de programa o do micro controlador PIC 18F2431 105 Anexo C Codifica o e reconstru o da informa o da 109 Anexo D Desenhos de defini o das pe as maquinadas aa 115 Anexo E C digo de programa o RAPID do rob rear 121 xii Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de
87. era es que envolvam maquinagem soldadura entre outras Verificar atrav s de simula o gr fica as traject rias programadas Verificar a aplicabilidade do programa na c lula real Introduzir imediatamente um programa desenvolvido no controlador real do rob Criar c lulas robotizadas com controladores virtuais a partir de c pias do controlador real Programar o rob virtual de uma maneira id ntica programa o on line uma vez que possui um modelo virtual interactivo da consola real Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos A Figura 5 1 mostra a interface gr fica da c lula robotizada virtual utilizada na programa o off line da c lula real e pei HANHAN Tum E rna are Figura 5 1 Interface gr fica do RobotStudio Os controladores aqui referidos quer o virtual quer o real n o s o mais do que postos de processamento de dados capazes de interpretar informa es inseridas numa linguagem pr pria onde a sua interpreta o se traduz na realiza o de ac es por parte do rob Assim a partir de uma c pia do controlador real criou se ao n vel do software um controlador virtual Isto possibilita que haja uma concord ncia entre o modelo virtual e o real sendo poss vel a transfer ncia imediata do programa para a c lula minimizando os procedimentos de opera es de
88. esso em quest o A Figura 4 4 mostra uma vista explodida do dispositivo A Tabela 4 1 identifica os principais componentes do dispositivo 47 Desenvolvimento de um Dispositivo de Controlo de For a 48 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Ne Componente l Mesa linear Rexroth Star 2 Actuador pneum tico 3 Suporte de fixa o da haste do actuador 4 Placa horizontal 5 Protec o em acr lico 6 Esquadro 7 Placa vertical 8 Ferramenta pneum tica 9 Base do dispositico 10 Encoder 11 Fita do encoder 12 Espa ador 13 Batente ajuste do fim de curso 14 Batente ajuste da posi o de refer ncia da ferramenta 15 Suporte do batente Figura 4 4 Vista explodida do dispositivo Tabela 4 1 Principais componentes do dispositivo de acabamento 49 Desenvolvimento de um Dispositivo de Controlo de For a 50 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Ap s a modela o tridimensional do dispositivo e a maquinagem dos componentes necess rios procedeu se sua constru o A Figura 4 5 evidencia o dispositivo constru do Figura 4 5 Dispositivo de acabamento constru do Para albergar os componentes pneum ticos necess rios ao sistema pneum tico de regula o da for a foi mais tarde modelada constru da e a
89. estes bytes torna se necess ria a sua identifica o e descodifica o para se poder reconstruir correctamente o valor da posi o Recorde se que estes bytes foram codificados previamente aquando da programa o do micro controlador Ap s a leitura podem ocorrer tr s situa es gt O byte high o primeiro byte lido e o low o segundo O byte low o primeiro byte lido e o high o segundo Ambos os bytes s o bytes high ou bytes low Para isso e sabendo que o bit mais significativo do byte high tem o valor 1 e o bit mais significativo do byte low tem o valor 0 necess rio testar cada um dos bytes para determinar qual dos dois o high e qual o low O teste consiste em fazer uma opera o bin ria de compara o de bits do tipo e com o byte 10000000 que corresponde ao valor num rico na escala decimal de 128 2 128 O resultado da opera o bin ria efectuada ser 128 para o byte high e O zero para o byte low byte high I DEFGRHI 128 10 0000 0 0 Resultado da opera o e 1 0 0 0 0 0 0 O 128 112 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos byte low O JK LMNOP 128 1000 0 0 0 0 Resultado da opera o e 0 0 0 0 0 0 0 O 0 A identifica o dos bytes feita com recurso a uma vari vel booleana definida por defeito como falsa que apenas toma o valor de verd
90. i tamb m um oscilador interno que pode ser programado para a frequ ncia de rel gio desejada eliminando assim a 58 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos necessidade de incorporar cristais externos no sistema electr nico A frequ ncia utilizada foi SMHz Figura 4 14 Micro controlador PIC 18F2431 Estas caracter sticas a par de entre muitas outras que este elemento possui conferem um grande potencial a este micro controlador associado a uma elevada flexibilidade com uma vasta gama de aplica es A programa o deste elemento foi feita com recurso placa electr nica de desenvolvimento EasyPic 4 da mikroElektronika e o respectivo software de programa o mikroC O c digo da programa o utilizada neste sistema encontra se no Anexo B Comunica o A comunica o dos dados de posi o do sistema electr nico desenvolvido com o rob realizada atrav s da comunica o s rie um tipo de comunica o ponto a ponto Existem fundamentalmente dois tipos fundamentais de comunica es ponto a ponto a comunica o paralela e a comunica o s rie A diferen a entre elas tem a ver com o canal de comunica o ou seja o recurso f sico que conduz a informa o desde um emissor a um receptor A comunica o paralela Figura 4 15 conta com um canal de comunica o que permite transmitir v rios bits em simult neo tipicamente 8 bits em pa
91. ia foi registada a cada 0 1 segundos O tratamento da informa o recolhida neste ensaio apresenta se sob a forma do gr fico da Figura 5 20 88 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Velocidade mm s 100 80 60 40 20 5 15 20 25 30 35 Tempo 5 refer ncia de velocidade velocidade calculada EE Ds elocidade mm s 100 80 60 40 7 5 8 8 5 9 9 5 Tempo s Figura 5 20 Ensaio de actualiza o da velocidade em pontos pr definidos Como se pode constatar a curva a verde correspondente velocidade real tem sempre um afastamento em rela o curva da refer ncia de velocidade ordenada ao rob Analisados estes valores chegaram se a duas conclus es A primeira tem a ver com o facto de a comunica o n o interferir com o processo de actualiza o da velocidade uma vez que o tempo de actualiza o se manteve praticamente o mesmo na casa dos 0 4 segundos A segunda prende se com o facto de para din micas mais elevadas de comuta o de velocidade em que ordenada uma transi o impulsiva o rob tenta cumprir o valor superior de velocidade apesar de durante a sua acelera o a sua refer ncia j indicar um valor mais baixo Este comportamento evidenciado na Figura 5 20 89 Implementa o do Sistema Desenvolvido Pode ainda observar se que para valores de 100 da velocidade m xima que correspon
92. ica da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto 7 Disserta o em Automa o intitulada Concep o e Simula o de uma C lula Robotizada para Acabamentos de Solas de Sapatos realizada por Nuno Moita em 2009 na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Introdu o Geral e Objectivos 1 3 Organiza o dos temas abordados no relat rio Este relat rio est estruturado em seis cap tulos seguidos da Bibliografia e Anexos Assim ap s este primeiro cap tulo introdut rio segue se o segundo cap tulo denominado Estado da Arte onde se apresenta o resultado de uma pesquisa sobre os sistemas robotizados existentes na Ind stria do cal ado O terceiro cap tulo intitulado Arquitectura do Sistema Rob tica Para Opera es de Acabamento mostra o estudo das solu es e configura es idealizadas para uma mais adequada e eficiente concep o do processo de acabamento das solas dos sapatos atendendo aos requisitos do projecto O quarto cap tulo denominado Desenvolvimento de um Dispositivo de Controlo de For a evidencia todas as etapas do projecto do dispositivo auxiliar que vai ser utilizado para fazer a opera o de acabamento das solas dos sapatos O quinto cap tulo intitulado Implementa o do Sistema Desenvolvido relata a integra o funcional dos componentes desenvolvidos na c lula robotizada e a sua programa o Todos os procedimentos efectuados para testar e validar a solu o prop
93. igo foi editado a fim de se incorporarem instru es para a leitura dos valores de posi o da ferramenta enviados atrav s da porta s rie sua descodifica o e instru es para a actualiza o da velocidade Leitura da porta s rie A correcta aquisi o dos valores de posi o da ferramenta enviados atrav s da porta s rie condiciona todo o processo de actualiza o de velocidade Assim o c digo obtido resultante da simula o cinem tica virtual foi editado a fim de incorporar instru es que possibilitam a leitura identifica o e reconstru o da informa o da posi o Estes procedimentos s o explicados em pormenor no Anexo E bem como as instru es de programa o que foram adicionadas para tal 78 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Actualiza o da velocidade Ap s uma an lise das instru es de programa o do c digo RAPID identificaram se duas possibilidades para se fazer a actualiza o do valor da velocidade do rob durante a execu o de um programa Essas instru es s o o SpeedRefresh e o Velset Em qualquer dos casos o c lculo do novo valor de velocidade ordenado ao rob feito dentro da rotina GetData com base na informa o da posi o Esta rotina foi programada para processar a informa o da posi o da ferramenta disponibilizada via porta s rie 9 VelSet O VelSet uma instru o que altera o val
94. ion the Portuguese footwear continues to have a high international links and this sector 15 the one who contributes most to the country s trade market However the business organization of this sector is based on small and medium enterprises with an intensive manual labor This structure has strong barriers to the automation of technological processes which affect productivity giving it a strong dependence of labor skilled personal and low flexibility These reasons have led to the execution of this project where a low cost machining device was developed with the aim of being integrated in a robotic cell for finishing operations of shoes After an introduction of this project is presented on the second chapter a research on currently commercial and experimental robotic systems applied at various stages of manufacturing processes of footwear This 1s followed by a study of the solutions for the operation of the finishing device given the proposed requirements After this study was built a prototype of the finishing device with one degree of freedom under which it carries a cutting tool The device has also a pneumatic passive force control and an electronic measurement of displacement and data communications system through a serial port Once the construction was terminated the finishing processes were simulated using the offline programming software for interactive simulation from ABB the Robot Studio Made the simula
95. ject ria nominal gerada ao mesmo tempo que um dispositivo 22 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos com um grau de liberdade e com uma maior largura de banda lida com os desvios em rela o traject ria gerada O micro manipulador montado na extremidade do macro manipulador e cont m as ferramentas necess rias para as opera es de cardagem e colagem A an lise deste trabalho revelou se particularmente interessante pois a abordagem adoptada por este instituto e implementada no sistema desenvolvido pode de certa forma assemelhar se ao trabalho que se pretende realizar neste projecto do ponto de vista do desenvolvimento de um equipamento auxiliar para interagir com um rob num sistema automatizado de produ o 2 4 Dispositivos de controlo de for a Uma vez que o dispositivo auxiliar que se pretende construir neste projecto ser controlado em for a analisaram se tamb m dois tipos de solu es que permitem implementar o controlo de for a O primeiro envolve o uso de um sensor de for a de 6 eixos concebido com o intuito de ser montado directamente na extremidade do bra o rob tico sendo depois necess rio que o controlador do rob possua software adequado para a implementa o do controlo de for a O segundo um dispositivo aut nomo pass vel de ser montado quer no rob quer numa ferramenta ou bancada externa que permite controlar a for a de co
96. lidade de ocorrerem acidentes uma vez que o operador est dentro do espa o de trabalho do rob A programa o off line como o nome indica feita sem recurso utiliza o directa do rob Serve se da utiliza o de software de programa o adequado com uma interface gr fica interactiva onde poss vel incorporar todos os elementos de uma c lula robotizada a partir de uma base de dados do respectivo fabricante ou at criar ou importar novos componentes como ferramentas e pe as anteriormente modeladas noutro tipo de software 69 Implementa o do Sistema Desenvolvido Este m todo tem a vantagem de n o ser necess ria a interrup o do trabalho na c lula robotizada bem como de antecipar potenciais erros de programa o ou colis es entre os elementos da c lula atrav s da visualiza o das simula es cinem ticas criadas O RobotStudio O software de programa o utilizado foi o RobotStudio da ABB Robotics juntamente com a aplica o espec fica para opera es de maquinagem o Machining Powerpack 70 O RobotStudio apresenta in meras caracter sticas que permitem ao utilizador Importar geometrias modeladas em programas de CAD que podem ser mais tarde definidas como pe as ferramentas ou outros componentes da c lula Gerar traject rias automaticamente a partir de um modelo CAD Detectar colis es e verificar o alcance do rob Utilizar aplica es de software espec ficas para op
97. lmente numa primeira fase necess rio definir uma curva do tipo spline e numa segunda fase o contorno delimitado pelas duas solas em cima da qual ser o criados os pontos utilizados para as instru es de movimento do rob Esses pontos podem ser criados com um afastamento m nimo predefinido entre eles sendo fulcral definir uma orienta o correcta dos referenciais dos mesmos de modo a assegurar que a sola contactar com a ferramenta na orienta o pretendida Posteriormente ser ainda conveniente criar pontos que definam a aproxima o e o afastamento da pe a ferramenta respectivamente antes e depois da opera o de maquinagem propriamente dita Todos esses pontos ser o incorporados numa traject ria tornando se ainda necess rio definir o tipo de instru es de movimento a configura o adoptada para o rob a velocidade da traject ria a precis o posicional entre outros par metros 13 Implementa o do Sistema Desenvolvido O Machining PowerPack A utiliza o desta aplica o do RobotStudio torna o processo de gera o de traject rias para maquinagem mais h bil e insens vel a erros de configura o Descreve se ent o de seguida o processo de gera o de uma traject ria aplicando este m todo Uma vez importados e correctamente posicionados na c lula virtual o sapato e o dispositivo de acabamento torna se necess rio definir o referencial da ferramenta o TCP tool center point
98. lo de for a pelo m todo FCSpeedChange verificou se que a actualiza o da velocidade neste modo de funcionamento realizada com base na defini o de patamares de velocidade para diferentes gamas de for a sendo a resposta temporal tanto menor quanto menor for o n mero desses patamares de velocidade e a raz o entre eles Pensou se ent o que analogamente ao FCSpeedChange uma altera o da velocidade com base na defini o de patamares de velocidades para gamas de deslocamentos pudesse ser uma op o vi vel em termos de ganhos na resposta temporal Como a Figura 5 18 mostra foram ent o definidos dois patamares de velocidade 100 e 10 da velocidade predefinida e uma histerese determinada por um intervalo de valores de posi o que delimitam dois estados Velocidade O 100 Posi o impulsos Figura 5 18 Actualiza o da velocidade por patamares Basicamente o sistema apresenta dois estados de velocidade definidos com base no valor da posi o e numa vari vel booleana flagpos Inicialmente a vari vel flagpos inicializada por defeito como sendo falsa e a velocidade de 100 estado 1 Quando o encoder detecta valores superiores ou iguais posi o 35 a velocidade comuta para o valor de 10 e a vari vel booleana torna se verdadeira estado 2 O sistema regressa repetidamente ao estado 1 sempre que a flagpos verdadeira e a posi o medida pelo encoder inferior
99. m assim uma maior flexibilidade que os outros dois sistemas anteriores Rob O rob utilizado neste projecto o ABB IRB2400 dispon vel no laborat rio de Rob tica do Departamento de Engenharia Mec nica da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto com o respectivo controlador IRCS Figura 3 1 Este manipulador de seis eixos tem um alcance m ximo de 1 5m uma capacidade de carga m xima de 20kg e uma repetibilidade de 0 06mm Figura 3 1 Rob ABB IRB2400 e controlador IRC5 Suporte do Sapato Apesar de ter um papel bastante relevante a fixa o das formas que cont m os sapatos n o ser objecto de uma an lise neste trabalho podendo ser elaborado um estudo posterior para a optimiza o deste par metro Dispositivo de Controlo da For a de Contacto O que se pretende do dispositivo de acabamento para al m deste poder suportar o sapato ou uma ferramenta de corte desbaste que permita a realiza o da opera o de acabamento removendo o material em excesso da sola que possua tamb m um sistema de controlo de for a que permita a regula o da for a de contacto entre o sapato e a ferramenta 29 Arquitectura do Sistema Rob tico para Opera es de Acabamento Atendendo ao equipamento dispon vel no laborat rio de rob tica da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto adoptou se a configura o de rob centrado na c lula Figura 3 2 por ser a configura o mais adequad
100. mentais actualmente aplicados nas diversas etapas de produ o industrial de cal ado Seguidamente no terceiro cap tulo elaborado um estudo de solu es da configura o da c lula robotizada e do funcionamento do dispositivo de acabamento de solas de sapatos atendendo aos requisitos propostos Ap s este estudo apresentado no quarto cap tulo o prot tipo do dispositivo de acabamento desenvolvido Este dispositivo possui um grau de liberdade o qual transporta uma ferramenta de corte Possui ainda um sistema pneum tico de regula o de for a um sistema electr nico de medi o do deslocamento e uma comunica o de dados atrav s de uma porta s rie Visando a valida o do dispositivo foram realizadas simula es dos processos de acabamento com recurso programa o offline do software de simula o interactiva da ABB o RobotStudio Efectuadas as simula es o dispositivo foi ent o integrado numa c lula robotizada com um manipulador ABB de seis eixos onde foram realizados v rios ensaios de valida o do dispositivo e do sistema de acabamento de solas de sapatos desenvolvido Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos vi Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Development of a Robotic Solution for Footwear Finishing Operations Abstract These days despite strong foreign competit
101. na que executada paralelamente ao programa principal e calcula o valor de velocidade a ser actualizada A velocidade depois actualizada durante a execu o do movimento Inicialmente deu se prioridade utiliza o da instru o VelSet em detrimento do SpeedRefresh Isto deve se ao facto de estar referido no manual de instru es da ABB que com esta ltima instru o a actualiza o da velocidade n o instant nea podendo ter um atraso que pode variar entre os 0 3 e os 0 5 segundos desde que enviada a ordem de actualiza o da velocidade at sua influ ncia f sica no manipulador Contudo ap s um ensaio preliminar verificou se que a resposta do sistema com a instru o SpeedRefresh era significativamente mais c lere do que com a instru o VelSet apesar do poss vel atraso de execu o anteriormente mencionado 5 3 Ensaios de acabamento efectuados Todo este processo de implementa o culminou com a realiza o de um conjunto de ensaios cada um deles focado num aspecto espec fico que se pretendeu testar e validar De seguida descrevem se detalhadamente todos os ensaios realizados assim como os resultados obtidos ap s a sua execu o e Ensaios de actualiza o da velocidade sem corte Este grupo de ensaios inicia todo um conjunto de testes de valida o e integra o funcional do sistema desenvolvido Para realizar estes ensaios recorreu se a uma pe a cil ndrica de MDF medium densit
102. nferior a 2V Magalh es 2001 Emissor Receptor Figura 4 17 Gama de tens es para a comunica o RS 232 Uma vez que esta norma utiliza um intervalo de tens o entre 15 e 15V e o micro controlador e os restantes componentes do sistema electr nico s o alimentados com uma tens o nominal de 5V torna se imperativo integrar um conversor de n veis de tens o neste tipo de circuitos O componente utilizado foi o MAX232 da MAXIM Figura 4 18 Imagem retirada dos acetatos de apoio s aulas da disciplina Computa o Industrial de 2001 de FEUP 61 Desenvolvimento de um Dispositivo de Controlo de For a Figura 4 18 MAX 232 Com o uso deste componente os valores de tens o correspondentes aos n veis l gicos 0 e 1 ao nivel da emiss o do sinal s o respectivamente 10V e 10V Basicamente este conversor de tens o permite duplicar o valor de tens o aplicada e inverter o seu sinal caso seja necess rio ver diagrama de funcionamento apresentado na Figura 4 19 SVINPUT 4 faw 2 419 TO any 10V C2 VOLTAGE INVERTER C4 INPUTS H5 232 CUTPUTS TTUCMCS OUTPUTS FS 222 INPUTS Figura 4 19 Diagrama de funcionamento do MAX232 Codifica o da informa o A informa o da posi o medida em impulsos pelo codificador incremental que enviada atrav s da porta s rie est contida numa palavra composta por 2 bytes S o necess rio
103. normalmente referida apenas por RS 232 N o menos relevante o facto da generalidade dos sistemas industriais program veis utilizarem precisamente esta interface para a descarga de programas desenvolvidos 5 Imagem retirada dos acetatos de apoio s aulas da disciplina Computa o Industrial de 2001 da FEUP 60 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos normalmente em computadores pessoais E o caso dos controladores l gicos program veis controladores de temperatura controladores de motores e no caso presente o controlador IRC5 do Rob Comunica o RS 232 Pelas raz es anteriormente apresentadas a comunica o s rie foi o tipo de comunica o escolhido para fazer a liga o entre o sistema electr nico desenvolvido e o rob Existem diversas normas relativas representa o de um 1 e de um 0 no contexto da comunica o s rie A norma RS 232 define que do ponto de vista do emissor o n vel l gico 0 corresponde aplica o de uma tens o entre 5 e 15 Volt Tamb m do ponto de vista do emissor o n vel l gico 1 corresponde a uma tens o entre 15 e 5 Volt J do ponto de vista do receptor a norma RS 232 define os n veis l gicos 0 e 1 como correspondendo aos intervalos 3 15 e 15 3 Volt respectivamente Figura 4 17 Assim uma comunica o estabelecida no mbito desta norma nunca tem uma margem de ru do i
104. nsegue reduzir em cerca de 50 o tempo necess rio para a opera o com melhoria evidente das condi es de trabalho para os operadores que assim n o est o sujeitos a atmosferas t xicas ITIA CNR C lula Robotizada de Cardagem e Colagem para Manufactura de Sapatos Personalizados ITIA CNR a sigla que representa o Instituto di Tecnologie Industriali e Automazione Consiglio Nazionale delle Ricerche O objectivo desta organiza o Italiana a promo o da inova o industrial e centra a sua actividade na investiga o cient fica e desenvolvimento tecnol gico para a competitividade e sustentabilidade das ind strias de manufactura Italianas e Europeias Um dos seus projectos foi realizado no mbito de um programa europeu de pesquisa na rea do cal ado intitulado EUROSHOE tendo desenvolvido um prot tipo de uma mini f brica semi automatizada para a produ o em massa de sapatos personalizados medida de cada cliente O processo produtivo nesta f brica inicia se com a aquisi o de uma imagem tridimensional do p do cliente a partir do qual ser constru do e adaptado o modelo de sapato escolhido Uma vez obtido o design do produto este encaminhado para o departamento de produ o que lhe d a forma desejada Apesar da especificidade de todo este processo etapas como a cardagem a colagem e o polimento s o automatizadas 21 Estado da Arte Para a produ o personalizada de cal ado este Institu
105. ntacto numa nica direc o Dispositivo baseado no sensor ATI DELTA IP60 Exemplo de um sensor de for a comercial o dispositivo ATI DELTA IP60 existente no laborat rio de Rob tica do Departamento de Engenharia Mec nica Figura 2 16 Trata se de um dispositivo capaz de medir seis componentes tr s de for a e tr s de bin rio que consiste num transdutor equipado com um sistema de aquisi o de dados inteligente 23 Estado da Arte Figura 2 16 Sensor de for a ATI DELTA IP60 Este sensor juntamente com o software de controlo do rob tem um custo de aquisi o elevado podendo ascender a valores na ordem dos 25 000 euros A par do seu elevado custo acresce o facto de possivelmente esta solu o possuir capacidades que est o subaproveitadas na maior parte dos processos produtivos tornando se muitas vezes redundante medir for as em mais do que uma direc o PushCorp AFD70 Passive Compliance Force Device Este dispositivo Figura 2 17 um exemplo de um sistema uniaxial de controlo de for a passivo disponibilizado pela empresa PushCorp USA A regula o da for a realizada manualmente ou electricamente fazendo variar a press o de ar comprimido de um actuador pneum tico Utiliza um cilindro pneum tico de baixo atrito com o corpo em vidro e o mbolo em grafite associado a um sistema de guiamento linear Disp e ainda de um sensor de posi o interno constitu do com um potenci metro linear
106. ntre posi o inicial e a posi o 35 Para eventuais valores inferiores posi o inicial de refer ncia cujo valor 10 ou para valores de posi o superiores a 35 foram impostas condi es que mant m a velocidade actualizada a 100 ou 10 respectivamente Realizou se ent o um ensaio com uma velocidade predefinida de 100mm s e uma for a nominal de acomoda o do dispositivo de 9N e registaram se os valores de posi o a cada 0 1 segundos De referir que a velocidade m xima predefinida de 100mm s e a m nima de 10mm s correspondem respectivamente aos 100 e 10 da velocidade actualizada sendo directa a convers o de percentagem para mm s Os dados recolhidos e tratados apresentam se na Figura 5 15 82 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Velocidade Sobreespessura 1 Posi o Sobreespessura 2 E mm s impulsos 100 300 pe Sobreespessura 3 250 200 60 150 Lio 100 20 50 0 0 0 15 25 30 Tempo s pots refer ncia de velocidade velocidade calculada sensor de posi o Velocidade Posi o mm s impulsos 250 80 200 60 150 40 100 20 50 3 5 4 5 5 5 5 6 Tempo s Figura 5 15 Ensaio de actualiza o linear da velocidade entre a posi o inicial e 35 Como evidente na imagem a curva a verde correspondente velocidade real tem um desfasamento em rela o curva da refer ncia de veloci
107. o Dado que o rob utilizado neste projecto um ABB foram avaliadas e comparadas as solu es comerciais disponibilizadas por este fabricante para a realiza o de processos de maquinagem com recurso ao controlo de for a Explicam se ent o sucintamente os dois processos de controlo de for a dispon veis no controlador da ABB A solu o de controlo de for a que a ABB possui para os seus rob s industriais recorre a um sensor de for a de 6 eixos montado no elemento terminal do rob e permite implementar dois modos distintos de controlo de for a o FCPressure e o FCSpeedchange No primeiro modo o FCPressure definida uma traject ria de refer ncia uma velocidade de execu o da traject ria para o rob e uma refer ncia de for a numa direc o O rob executa a traject ria definida podendo alter la de modo a manter a for a constante no valor predefinido Figura 3 10 Assim n o garantida a traject ria de refer ncia mas sim imposta uma for a de contacto que procurada manter constante Refer ncia de traject ria Controlador gt Poss vel altera o da traject ria segundo direc o definida Rob FCPressure Refer ncia de for a de contacto Forca medida Figura 3 10 Funcionamento do FC Pressure No segundo modo o FCSpeedChange definida uma traject ria de refer ncia uma velocidade de execu o para o rob e definida uma refer ncia de for a O rob execut
108. o desde sistemas autom ticos isolados de cardagem injec o de solas desmolda o e extrac o das solas dos moldes sistemas de transporte identifica o por RFID at ilhas e linhas completas de produ o Figura 2 5 Figura 2 5 Linha de produ o AUTEC A AUTEC Automation desenvolve processos automatizados como por exemplo o de cardagem mostrado na Figura 2 6 com um dispositivo de desbaste equipado com um sistema de compensa o da ferramenta que mant m uma press o constante e uniforme sobre o cabedal A defini o do ciclo de trabalho espec fico para cada sapato efectuada mediante a introdu o de apenas dois dados o n mero do molde e a refer ncia do sapato Figura 2 6 Opera o de cardagem AUTEC 14 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Esta empresa desenvolveu tamb m um sistema de vis o para integra o com um rob que permite a programa o autom tica das traject rias para uma determinada opera o Desenvolveu ainda um digitalizador capaz de identificar o perfil das solas ou dos sapatos Figura 2 7 O digitalizador possui um apalpador em que a sua parte terminal arrastada manualmente pelo operador As cotas s o automaticamente detectadas e registadas Isto possibilita o ajustamento das cotas antes de o molde entrar em produ o podendo os dados ser transmitidos a todas as m quinas Figura 2 7 Digitalizador
109. o atrito viscoso do ar que neste caso representa um valor entre 2 a 3 Newton Nos ensaios realizados velocidade de SOmm s o sistema apresenta um comportamento din mico pior devido velocidade superior utilizada Figura 4 12 For a N movimento 1 movimento 3 35 recuo recuo 30 25 20 for a medida 15 4 4 movimento 4 10 movimento 2 avan o for a nominal avan o 0 1 2 3 Tempo 5 Figura 4 12 Ensaio de for a realizado a SOmm s com for a nominal de 25N Pode claramente observar se que a for a apresenta picos com valores m ximos e m nimos sempre que o sentido do movimento da traject ria invertido Este comportamento pode ser explicado pela natureza construtiva do dispositivo Uma vez que o controlo de for a 56 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos realizado de maneira passiva nestes valores est certamente presente uma forte componente inercial da massa dos componentes m veis do mecanismo que se traduz na influ ncia da for a medida pelo sensor durante as acelera es desacelera es ocorridas nas invers es do sentido linear de movimento Neste ensaio em quest o em que foi utilizada uma velocidade bastante elevada o facto de os valores de for a terem sido registados apenas a cada intervalo de tempo de 0 1 segundos poder tamb m ter contribu do para este aspecto mais quebrado da linha
110. o da for a de contacto apesar de se realizar de uma maneira passiva na qual as v lvulas pneum ticas s o ajustadas previamente para o valor nominal de for a pretendido apresentou um comportamento bastante satisfat rio para as din micas de movimento do dispositivo envolvidas neste processo em particular Para este facto tamb m contribuiu a solu o mec nica adoptada e o uso de um actuador pneum tico de baixo atrito Para al m do projecto mec nico do dispositivo e do projecto electr nico de monitoriza o da posi o da ferramenta com interface de comunica o s rie este trabalho envolveu ainda o desenvolvimento de software de comunica o e a programa o de um rob industrial Neste sistema desenvolvido o rob previamente programado no modo off line controlado em posi o e consegue fazer uma adapta o de velocidade em fun o do sinal de posi o enviado pelo dispositivo Contudo nessa actualiza o est impl cito um atraso de cerca de 0 4 segundos Esse atraso inerente s instru es da linguagem de programa o do rob e n o devido din mica do software de comunica o desenvolvido para interligar o controlador do rob com o dispositivo Apesar de n o ter sido poss vel reduzir ou eliminar este atraso a adapta o da velocidade da traject ria do rob revelou se satisfat ria para o processo em causa 95 Conclus es e Trabalhos Futuros A defini o do modo e dos par metros de
111. ocidade de 16000 rpm 14 Valor consultados das tabelas de normas alem s AWF Ausschuss f r Wirtschaftliche Fertigung E Arquitectura do Sistema Rob tico para Opera es de Acabamento Accionamento da Ferramenta Os meios potencialmente mais adequados para a transmiss o de movimento ferramenta s o o accionamento pneum tico e o accionamento el ctrico Por raz es de ordem energ tica econ mica e dada a ampla gama de oferta de motores el ctricos para accionamentos industriais o accionamento el ctrico destaca se em rela o ao accionamento pneum tico pelo que possivelmente este ser o tipo de accionamento mais indicado Contudo por raz es de custo acabou por se optar por um accionamento pneum tico dada a disponibilidade laboratorial do equipamento existente de real ar o facto de a ferramenta pneum tica utilizada ter uma pot ncia de accionamento significativamente mais reduzida do que a pot ncia calculada na defini o dos par metros de corte Chama se a aten o ainda para o facto de esta op o ter apenas influ ncia na qualidade do acabamento final apresentando n o interferindo ou invalidando os pressupostos assumidos na arquitectura global do sistema robotizado para as opera es de acabamento Assim esta limita o ser considerada aquando da realiza o dos ensaios experimentais de valida o do sistema de acabamento Controlo de For a A capacidade do dispositivo regular a for a d
112. onstante introdu o de novos modelos de sapatos a cada poca do ano acatando os requisitos transit rios da moda faz com que seja um sector em constante adapta o o que acaba por contrastar um pouco com a pr pria estrutura deste sector em Portugal O Processo Produtivo Tradicional O processo produtivo na ind stria de cal ados caracteriza se pela sua descontinuidade com o fluxo de produ o ocorrendo entre est gios bastante distintos entre si Para compreender melhor o m todo de produ o de um sapato enumeram se e explicam se em seguida sucintamente as cinco principais etapas deste processo que s o a modela o o corte a costura a montagem e o acabamento Jornal de Noticias edi o online de 02 03 2010 http jn sapo pt Paginalnicial Economia Interior aspx content id 1508198 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Durante a fase de modela o evidenciada na Figura 1 2 cabe ao estilista designer idealizar o produto final considerando aspectos como as tend ncias da moda os materiais a serem utilizados a defini o dos modelos e das formas que comp em o cal ado adaptados a factores como o conforto a apar ncia a durabilidade e o estilo Al m disso tem a fun o de procurar adequar a manufacturabilidade do produto adaptando a sua concep o s condi es e caracter sticas do processo produtivo inclusive no que tange a custos Figura
113. or predefinido da velocidade das instru es de movimento subsequentes A utiliza o desta instru o necessita da defini o de duas componentes da velocidade A primeira componente corresponde a um valor percentual da velocidade predefinida valor calculado com base na informa o da posi o com que s o executados os pr ximos movimentos A segunda componente diz respeito velocidade m xima do TCP em mm s Para a aplica o desta instru o foram idealizadas duas abordagens A primeira consiste em efectuar o procedimento de leitura da porta s rie uso da rotina GetData e consequentemente utilizar o VelSet com um valor de velocidade calculado em fun o da posi o antes de cada instru o de movimento Na segunda abordagem idealizada com o intuito de aligeirar o c digo de programa o a rotina GetData executada paralelamente ao programa principal a cada 0 1 segundos qual a instru o VelSet vai buscar o novo valor de velocidade actualizada antes de cada instru o de movimento e SpeedRefresh O SpeedRefresh uma instru o da linguagem RAPID que permite alterar a velocidade do movimento do rob durante a execu o de um programa Com esta instru o poss vel criar uma adapta o grosseira da velocidade a partir de uma entrada externa por exemplo um sinal de um sensor 79 Implementa o do Sistema Desenvolvido Tipicamente esta instru o utilizada dentro de uma roti
114. ores Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Textos de Apoio 2001 MikroElektronika www mikroe com Online 2009 Microchip www microchip com Online 2009 Moita Nuno Concep o e Simula o de uma C lula Robotizada para Acabamentos de Solas de Cal ado Disserta o de Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica na op o de Automa o Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Porto 2009 Morais J M S Desenho t cnico b sico 3 23 ed Porto Editora Nemec Bojan e Zlajpah Leon Automation in Shoe Assembly Jozef Stefan Institute Ljubljana Slovenia PushCorp www pushcorp com Online 2009 Robot System www robotsystem it Online 2009 Rooks Brian W Robots bring automation to shoe production Assembly Automation 1996 Vol 16 3 pp 22 25 Santos Jo o Desenvolvimento de um sistema de acabamento de solas para a ind stria do cal ado Disserta o de Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica na op o de Automa o Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Porto 2009 S o Paulo Design Diagn stico sectorial sector do cal ado www spdesign sp gov br Publica o Online Sep lveda Jo o Couto Carlos e Monteiro Jo o Developing an Automated System for Shoe Sole Halogenation Department of Industrial Electronics University of Minho Shih Alber J Lewis Mark A e Strenkowski John S End Milling of Elastomers Fixture Design and Tool Effectiveness fo
115. os entre cada conjunto de dois bytes high e low que comp e a informa o da posi o Este resultado demonstrou uma boa din mica de comunica o entre o dispositivo e o controlador do rob 66 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos 4 5 Conclus o Mecanicamente este dispositivo de controlo de for a desenvolvido possui um grau de liberdade linear segundo o qual a ferramenta se desloca Tem um curso m ximo de trabalho de 52mm regul vel uma capacidade de regula o da for a de contacto que pode atingir valores at SON excep o dos var es de guiamento da mesa que s o de a o inoxid vel todos os restantes componentes estruturais s o em alum nio A sua massa total ronda os 6 5kg O dispositivo possui um sistema electr nico de medi o da posi o da ferramenta com uma resolu o de 0 042mm e comunica o de dados atrav s da porta s rie utilizando os princ pios da comunica o RS 232 Na Figura 4 23 apresentado o dispositivo completo onde pode ser visto o sistema electr nico de medi o e comunica o desenvolvido o sistema pneum tico de regula o da for a e o sistema de posicionameno do suporte da ferramenta Figura 4 23 Dispositivo de controlo de for a desenvolvido 67 Desenvolvimento de um Dispositivo de Controlo de For a 68 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas d
116. os rob s s o adaptadas a cada caso e uma opera o nunca igual outra mesmo para sapatos supostamente iguais Figura 2 8 Stand demonstrativo da IMC 2 3 Sistemas robotizados n o comerciais Esta pesquisa bibliogr fica incidiu tamb m na pesquisa de sistemas robotizados n o comerciais Estes sistemas s o normalmente desenvolvidos por universidades institutos e laborat rios de pesquisa e desenvolvimento de fabricantes de solu es robotizadas comerciais e de empresas de automa o associadas ao ramo do cal ado As solu es que constroem integram muitas das vezes equipamentos comercias ou pretendem replic los e optimiz los adaptando os tanto a n vel de software como de hardware a fim de procurar fazer cumprir o prop sito que se predispuseram alcan ar Seguidamente s o apresentados alguns projectos criados por duas universidades e dois institutos destinados aplica o na ind stria do cal ado Imagem retirada de Spencer Jr Spencer Jr 1996 16 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Automatic surface roughing with 3D machine vision and cooperative robot control Este o t tulo de um projecto desenvolvido na Escola de Engenharia Mec nica e de Sistemas da Universidade de Newcastle no Reino Unido em que foi concebido um sistema autom tico de cardagem com identifica o pr via do perfil do sapato atrav s de um sistema
117. osta s o detalhadamente comentados bem como os ensaios efectuados e os respectivos resultados experimentais Por fim no sexto cap tulo s o tecidas as Conclus es finais com base no trabalho desenvolvido e s o sugeridos Trabalhos Futuros que poder o eventualmente dar continuidade a este projecto Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos 2 Estado da Arte 2 1 Introdu o A prefer ncia de muitos fabricantes de sapatos ainda recai sobre a utiliza o de m quinas dedicadas para as diferentes etapas de fabrico m quinas essas que necessitam de um operador mais ou menos qualificado para as operar Contudo este projecto iniciou se com uma recolha de informa o exaustiva centrada em sistemas industriais autom ticos disponibilizados pelos fabricantes e utilizados na ind stria do cal ado Essa pesquisa funcionou como ponto de partida para este trabalho possibilitando perceber em que ponto se encontrava o estado da arte identificar eventuais lacunas de mercado e eventuais limita es dos sistemas apresentados 2 2 Sistemas robotizados comerciais DESMA A DESMA uma empresa alem especializada no design de linhas de produ o autom ticas para a injec o de solas directamente no cal ado fornecendo tamb m outras solu es de automa o para determinadas opera es que envolvam o fabrico de cal ado com sola de borracha Efectua projectos de linha
118. p o e constru o de linhas autom ticas para a produ o de cal ado com sola em borracha As linhas autom ticas instaladas denominadas linhas FMSS Flexible Manufacturing Shoe System como o nome indica s o constitu das por um sistema integrado flex vel para automatizar o processo de produ o A sua estrutura assenta num conjunto modular e configur vel constitu do por ilhas associadas a sistemas de transporte Figura 2 4 Figura 2 4 Linha de fabrico da Robot System Tal como em outras empresas do mesmo ramo para al m de solu es gen ricas para a automa o de algumas etapas do processo de fabrico a Robot System desenvolve tamb m solu es medida das necessidades dos clientes Esta empresa constr i as suas pr prias ferramentas aplicadas aos manipuladores e dedica se tamb m cria o e desenvolvimento de software de programa o off line para as suas c lulas robotizadas Na realiza o das linhas autom ticas a Robot System utiliza manipuladores Kawasaki de 6 eixos 10 Imagem retirada de Trasferimento tecnol gico per l Automazione nel Settore Calzaturiero Distretto Calzaturiero Veneto Progetto di Ricerca Relazione Finale 2008 13 Estado da Arte AUTEC Automation A AUTEC Automation foi fundada em 1993 com o intuito de fabricar solu es automatizadas para a ind stria do cal ado Esta empresa italiana fornece v rias solu es de automa o para a ind stria de cal ad
119. para avaliar a coer ncia da medi o da for a em fun o das sobreespessuras Os dados recolhidos e tratados apresentam se sob a forma dos gr ficos da Figura 5 21 90 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Posi o For a Velocidade impulsos N mm s 300 100 100 250 90 80 80 200 70 60 60 150 50 40 40 100 30 20 4 20 10 50 15 40 Tempo s velocidade calculada For a sensor de posi o Posi o impulsos For a Velocidade N mm s 300 100 100 250 90 4 80 80 200 70 60 60 150 50 40 40 4 100 30 20 20 50 10 4 0 ro 21 21 5 22 22 5 23 23 5 24 Tempo s Figura 5 21 Ensaio com a utiliza o do FCSpeedChange Da an lise deste gr fico podemos tirar v rias conclus es Quanto actualiza o da velocidade podemos ver que esta praticamente instant nea nos momentos em que a for a se anula ou regista valores superiores refer ncia indicada respectivamente aumentando ou reduzindo a velocidade Podemos tamb m ver que quando a curva do sensor de posi o tem um comportamento horizontal correspondente a deslocamento nulos a for a sentida sensivelmente zero Isto comprova a coer ncia entre os valores registados pelo sensor de posi o do dispositivo e os valores registados pelo sensor de for a do rob Ou seja na aus ncia de deslocamento a for a medida tende para um
120. parafusada base do dispositivo uma estrutura paralelipip dica em aluminio com faces em acr lico transparente 4 3 Sistema pneum tico de regula o da for a de contacto A for a de contacto resultante da acomoda o das sobreespessuras da pe a a maquinar pelo dispositivo de acabamento controlada de uma maneira passiva com recurso a um sistema pneum tico simples Fundamentalmente para al m de todos os acess rios de montagem e tratamento do ar este sistema utiliza um actuador de duplo efeito de baixo atrito e duas v lvulas reguladoras de press o com os respectivos man metros O corpo do cilindro montado na parte fixa da mesa linear sendo a sua haste ligada corredi a m vel que transporta a estrutura de suporte da ferramenta O que se pretende aplicar uma determinada press o em cada uma das c maras do cilindro de maneira que a for a resultante gerada for a essa que corresponder for a de contacto entre a pe a sapato e a ferramenta ocorra sempre no sentido do avan o do actuador Figura 4 6 51 Desenvolvimento de um Dispositivo de Controlo de For a Figura 4 6 Circuito pneum tico de controlo de for a O actuador utilizado para este efeito o cilindro MOMLB10 60D Figura 4 7 da SMC de duplo efeito com atrito reduzido e veda o met lica com 10mm de di metro do mbolo 4mm de di metro da haste e 60mm de curso Este cilindro possui uma resist ncia ao desli
121. programa o utilizadas talvez sejam de car cter propositado Apesar de depender bastante do processo de maquinagem de cada pe a em termos temporais a utiliza o de uma actualiza o de velocidade linear torna se proveitosa visto reduzir o tempo de processamento da pe a Quanto capacidade de corte do mecanismo esta revelou se insuficiente para cumprir o objectivo numa s passagem mas tal deve se ao facto de a ferramenta de corte n o ser apropriada nem possuir a pot ncia de accionamento adequada 94 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos 6 Conclus es e Trabalhos Futuros 6 1 Conclus es Este projecto assentou no desenvolvimento de uma solu o rob tica para opera es de acabamento de sapatos baseado na concep o de um dispositivo auxiliar para acabamento de baixo custo com capacidade de regula o da for a de contacto e sua integra o numa c lula robotizada Foi desenvolvido um dispositivo auxiliar de acabamento com capacidade de regula o da for a de contacto ao longo de um grau de liberdade linear segundo o qual feita a acomoda o das sobreespessuras das pe as a maquinar Possui um curso m ximo ajust vel de 52mm consegue regular for as de contacto at SON cont m um sistema electr nico de medi o de posi o da ferramenta com uma resolu o de 0 042mm e comunica o dos respectivos dados via porta s rie A regula
122. r grinded it can contain one or more geometicaj faces Figura 5 6 Defini o das superf cies de maquinagem 3 Defini o dos par metros do processo de maquinagem No terceiro passo s o definidos alguns par metros do processo de maquinagem como a toler ncia m xima o ngulo de desvio de traject ria o tipo de processo de maquinagem a possibilidade de optimiza o da velocidade na superf cie da pe a entre outros Figura 5 7 75 Implementa o do Sistema Desenvolvido Machining Process Parameters Set parameters lor gereratrg robo targets and paths Toler ncia Angulo de desvio Tipo de Processo 5 Optimiza o de Velocidade Tolerance is used to control how the generated path fit with the surface A set of polygon lines which corresponding to a setof move instructions is used to fit the surface The value defines the mevdimum distance between a polygon line and the surface lie value is 0 this parameter is ignored Figura 5 7 Defini o dos par metros de maquinagem 4 Defini o da ferramenta e dos referenciais de trabalho Fd NS Nesta fase escolhido o referencial de trabalho associado pe a e a ferramenta pretendida S o tamb m aqui definidas as caracter sticas da ferramenta como o seu comprimento raio e o modo de trabalho desta Figura 5 8 Tool and Work Object Select and set work object and tool used n the palh
123. r Material Removal Journal of Manufacturing Science and Engineering Fevereiro 2004 Vol 116 pp 115 123 SMC European Best Pneumatics Cat logo electr nico v3 1 SMC www smc eu Online 2009 Spencer Jr James E Robotics technology and the advent of agile manufacturing systems in the footwear industry Assembly Automation 1996 Vol 16 3 pp 5 15 100 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Anexos 101 Anexos 102 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Anexo A Diagrama de liga es do sistema electr nico Conector RS232 p IRC5 controlador do rob Cabo serie Conector RS232 PIC 18F2431 10uF T Bot o de reset II 10K II 1 16 encoder Deal 103 Anexo A Diagrama de liga es do sistema electr nico 104 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Anexo B C digo de programa o do micro controlador PIC 18F2431 void escreve apagando LCD char linha char coluna char text void config void main char oldstate 0 char txt1 8 char txt2 8 unsigned int posil unsigned int posi2 unsigned short bytemais unsigned short bytemenos unsigned short bmais unsigned short bmenos unsigned short loint unsign
124. ra 3 4 Dispositivo fixo em 31 Figura 3 5 Fresagem cil ndrica discordante A e concordante B 34 Figura 3 6 Direc o de controlo da fortas casu SS a a 37 Figura 3 7 Posi o de refer ncia da ferramenta ss gg sasa alo see 39 Figura 3 8 Deslocamento da ferramenta ssa ras aa Sa aa a 40 Figura 3 9 Principio de funcionamento do sistema eres 40 Figura 3 10 Funcionamento do FC 41 Figura 3 11 Funcionamento do FC 42 Figura 3 12 Funcionamento do sistema desenvolvido rea 42 Figura 4 1 Rexroth Star SGO 12 85 sus sn a sis Uns l A mla i dl 46 Figura 4 2 Estrutura do dispositivo de controlo de 8 46 Figura 4 3 Dispositivo de controlo de for a com ferramenta de corte 41 Figura 4 4 Vista explodida do dispositivo
125. ralelo 59 Desenvolvimento de um Dispositivo de Controlo de For a i F E Ea LI E Rd Z E i i gS Wi 11 3 3 E H o 8 Insana on borla t i 5 5 Fse Fi il iii ds Pi frne eree un nedes is 1 5 1 na i H i Emissor Recentor Comemore rms dum Figura 4 15 Comunica o paralela Na comunica o s rie Figura 4 16 o canal de comunica o apenas consegue transmitir um bit de cada vez Por isso os bits que comp em uma mensagem s o neste caso transmitidos sequencialmente ou em s rie Magalh es 2001 bit 5 v 4 bits Canal de Comunica o bit 7 Emissor bit 6 Figura 4 16 Comunica o s rie Estes dois tipos de comunica es apresentam vantagens e desvantagens a n vel de rapidez ru do e implementa o relativamente maior ou menor complexidade dos protocolos utilizados Fundamentalmente a comunica o paralela apresenta a grande vantagem de ser mais r pida que a comunica o s rie contudo tem uma baixa imunidade ao ru do sendo aplicada em pequenas dist ncias A comunica o s rie tem a particularidade de ser aplic vel a dist ncias maiores dada a sua elevada imunidade ao ru do mais econ mica e mais difundida dado que praticamente todos os sistemas operativos a suportam atrav s da norma RS 232 C
126. rde ao n vel do controlo da velocidade da traject ria do rob Assim o intervalo 0 10 funciona como um intervalo de seguran a para a posi o de refer ncia Visualiza o da posi o Na constru o da placa foi incorporado tamb m um LCD para indica o visual e em tempo real do deslocamento medido pelo codificador incremental e enviado via RS 232 para o rob O LCD utilizado tem duas linhas cada uma com dezasseis caracteres sendo cada um destes constitu do por quarenta pix is Figura 4 20 Foi utilizada uma montagem de 4bits com o micro controlador que utiliza somente quatro linhas de dados Figura 4 20 LCD O LCD utilizado para se obter uma indica o visual do valor da posi o medido pelo encoder e transmitido atrav s da porta s rie para o controlador do rob A imagem da Figura 4 21 apresenta um diagrama esquem tico do circuito electr nico e das liga es criadas entre os principais componentes 64 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos controlador IRC5 RS 232 Alimenta o 5 7V Daver de Regulador de comunica o tens o para 5V RS 232 micro controlador encoder Figura 4 21 Esquema dos componentes do sistema electr nico As imagens da Figura 4 22 a par da Tabela 4 3 apresentam o aspecto final do sistema electr nico desenvolvido e referenciam localizam os principais componentes utilizado
127. ro para elast meros foi utilizado o valor correspondente para a ebonite No entanto a ebonite um tipo de borracha com 12 Imagem retirada de www engprod ufjf br processos USINAGEM FRES AMENTO arquivos image007 jpg em 8 1 2010 53 Dados retirados do site da empresa Arvy Plast referentes fresagem do nylon www arvyplast com br novo produtos3 php id 74 amp rqt Plasticos Industriais em 10 01 2010 34 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos elevada rigidez e sem elasticidade pelo que se utilizou um valor de press o espec fica corte deste material para velocidades de avan o por rota o superior definida Esse valor de 250N mm para um avan o de 0 4mm por rota o F K s Ke press o espec fica de corte s sec o de corte s h a h largura de corte altura da sola 15 mm avan o de corte aq f aq avanco por dente ngulo entre a direc o do avan o e a direc o de corte ag 7 avan o por volta z n mero de dentes 3 f arccos 1 2 aD espessura do material a remover Imm mm D di metro da ferramenta mm mm mm mm graus mm 2 3 4 5 6 Resolvidas as equa es 1 a 6 chegou se a um valor de cerca de 109 N para a for a de corte e 1 9 kW para a pot ncia de accionamento da ferramenta vel
128. s Figura 4 22 Sistema electr nico desenvolvido 65 Desenvolvimento de um Dispositivo de Controlo de For a N Componente 1 Ficha de alimenta o 2 Interruptor on off 3 Regulador de tens o MAX 667 4 Led indicador de funcionamento 5 PIC 18F2431 6 Conversor de n veis de tens o MAX 232 7 Ficha RS 232 8 LCD 9 Potenci metro de ajuste do contraste do LCD 10 Ficha de liga o ao codificador incremental 11 Bot o de reset Tabela 4 3 Componentes do sistema electr nico Verifica o da din mica de comunica o entre o dispositivo e o controlador IRC5 Para avaliar a din mica da comunica o entre o sistema electr nico desenvolvido e o controlador do rob foi executado um teste de leitura e tratamento de valores de posi o por parte do controlador do rob Para isso foi desenvolvido um programa para o controlador do rob Este programa utiliza uma rotina intitulada GetData desenvolvida para o efeito que adquire identifica e reconstr i os bytes que cont m a informa o da posi o O programa executado durante 100 vezes registando se o tempo que demora a ler a porta s rie e a processar a informa o O tempo de execu o deste teste foi de 1 063 segundos Idealmente o tempo nunca poderia ser inferior a 1 segundo pois na programa o do micro controlador introduziu se um atraso de 10 milissegund
129. s 2 bytes para conter a informa o da posi o da ferramenta pois apesar do curso m ximo da ferramenta rondar os 50mm dada a resolu o do encoder a posi o pode facilmente corresponder a um n mero inteiro maior que 255 Este valor o m ximo valor que se obteria caso fosse utilizado um s byte para transportar a informa o da posi o 62 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos 1 byte 8 bits 28 1 valor 0 255 Assim um dos bytes que cont m a informa o da posi o ser o byte high e o outro o byte low contendo este ltimo a parte menos significativa do n mero inteiro em quest o Sabendo que posteriormente esses bytes ter o que ser lidos e interpretados pelo controlador do rob necess rio assegurar que o controlador os identificar correctamente para o seu tratamento posterior Uma primeira abordagem previa enviar sequencialmente 3 bytes de cada vez sendo enviado um byte inicial correspondente a um valor conhecido antes dos bytes high e low Contudo concluiu se que o processo de leitura e processamento da informa o por parte do controlador do rob se tornaria mais expedito se os bytes high e low fossem codificados tirando partido do facto de se realizar estas opera es ao n vel da programa o do micro controlador Assim atrav s de opera es bin rias codificaram se os 2 bytes atribuindo o valor 1 um ao bit mais significa
130. s de Acabamento de Solas de Sapatos Figura 3 3 Dispositivo fixo ao rob e Dispositivo fixo em bancada e sapato transportado pelo rob Nesta configura o Figura 3 4 o dispositivo de acabamento com a respectiva ferramenta est fixo numa bancada e o sapato quem se desloca movimentado pelo rob Figura 3 4 Dispositivo fixo em bancada Destas duas poss veis configura es a primeira apresenta uma clara vantagem em termos do tempo necess rio para executar a opera o pretendida pois ao transportar a ferramenta o rob n o necessita de retirar o sapato da linha de alimenta o remo o da c lula o que se traduz em importantes ganhos temporais no processo necess rio no entanto que o sistema de transporte possua um sistema de posicionamento preciso do sapato em rela o ao rob e com boa repetibilidade A segunda configura o apresenta a vantagem de exigir menos capacidade de carga ao rob e possivelmente um sistema de acabamento mais simples No entanto implica a 31 Arquitectura do Sistema Rob tico para Opera es de Acabamento exist ncia de um sistema de fixa o que garanta uma correcta orienta o da forma em rela o ao elemento terminal do rob Ferramenta de Corte Actualmente n o existe muita informa o sobre a maquinagem de elast meros Tradicionalmente e para este caso em particular o acabamento da sola faz se com uma m quina dedicada com um sistema de
131. s de produ o totalmente automatizadas fazendo tamb m a integra o de sistemas autom ticos em linhas de produ o j existentes possivelmente a maior fornecedora de solu es robotizadas comerciais para o ramo do cal ado A DESMA apresenta solu es de automa o para as diferentes fases de produ o aplicadas e ao molde aplica o de agentes desmoldantes e transporte posicionamento da sola e parte superior do sapato cardagem aplica o de cola e transporte posicionamento da sola e sola aplica o de cola e manipula o da sola e ao sapato recorte do forro e manipula o do sapato Estado da Arte A DESMA desenvolve as pr prias ferramentas e sistemas para aplica o em solu es robotizadas Essas solu es robotizadas envolvem e a aplica o de agentes desmoldantes A utiliza o de um agente desmoldante necess ria para evitar a ades o do poliuretano infectado no molde permitindo remover a sola do molde com facilidade e sem danos Combinado com o agente desmoldante o rob utiliza um sistema electrost tico para realizar esta opera o Esta tecnologia reduz o consumo do agente de desmoldante aumentando a vida til do molde e acardagem A cardagem permite uma melhor ades o entre os materiais a serem colados O material que constitui a parte superior do sapato deve ser trabalhado a velocidades diferentes e com press es de contacto a variar de acordo com o tipo
132. s manipuladores ABB o Flex Pendant Figura 2 2 Este dispositivo tem v rias funcionalidades e utilizando as aplica es desenvolvidas pela DESMA permitido a um operador n o especializado controlar v rias esta es e modificar durante a produ o o programa em execu o com um simples toque no ecr eliminando a necessidade de se reiniciar o controlador Figura 2 2 Flex Pendant ABB ACTIS Esta empresa francesa de nome ACTIS centra se na concep o de linhas de montagem e de fabrico autom tico de c lulas robotizadas e sistemas de gest o integrada de log stica As c lulas individuais rob ticas podem ser utilizadas tanto para controlar sistemas de injec o de pl stico como para implementar algumas fases do trabalho ao longo de uma linha manual Todos os meios que levam cria o de uma linha autom tica ou uma nica c lula s o parte de um sistema denominado RB System que inclui portanto todos os 11 Estado da Arte equipamentos processos software e sistemas robotizados desenvolvidos especificamente para a automatiza o do processo de produ o na ind stria de cal ado O RB System n o inclui no entanto s produtos padronizados pois cada componente feito de acordo com necessidades espec ficas de cada cliente A empresa utiliza um sistema de identifica o por etiquetas electr nicas e faz uso de um sistema denominado Prehensor que permite a manipula o
133. strias do sector querem continuar a seguir tendo para isso tamb m planos para uma maior divulga o junto de mercados emergentes como Brasil China Jap o EUA Emirados rabes Unidos Pol nia e R ssia A participa o de um grande n mero de empresas em feiras e certames com elevado reconhecimento internacional tem vindo a aumentar consideravelmente de ano para ano pretendendo os grupos nacionais mostrar uma ind stria jovem moderna e voltada para o futuro que alia a tradi o s tecnologias de ponta o saber fazer ao melhor design de sempre como afirma a Associa o Portuguesa dos Industriais de Cal ado Componentes Artigos de Pele e seus Suced neos APPICAPS No total cerca de centena e meia de empresas est o empenhadas na divulga o do seu cal ado a n vel internacional associadas a um investimento global na promo o externa do sector que desde 2008 at 2010 rondou os 24 milh es de euros Investimento com retorno se fizermos as contas contribui o do sector do cal ado para a balan a comercial portuguesa que foi o que contribuiu mais positivamente nos primeiros 11 meses de 2009 Contudo apesar dos indicadores se apresentarem optimistas a ind stria portuguesa do cal ado apresenta ainda algumas limita es E maioritariamente constitu da por pequenas empresas localizadas na regi o norte do pa s com uma forte componente de trabalho manual requerendo trabalhadores experientes A c
134. ta i write file tempo data XNnum tempodata i write file forcesensor xdata Nnum xforcex i write file forcesensor ydata num yforcey i write file forcesensor zdata Nnum zforcez i write file forcesensor txdata Nnum txforcex write file forcesensor tydata Nnum tyforcey write file forcesensor tzdata Nnum tzforcez ENDFOR close file ENDPROC ENDMODULE 138 i i i
135. te por um operador manipulando materiais t xicos pelo que potencialmente perigoso para o operador e da a necessidade de automa o Os intervenientes neste processo utilizaram um sistema de vis o artificial que interagindo com um rob permite a execu o desta opera o de maneira autom tica Para o sistema de vis o utilizaram uma pequena c mara de vigil ncia CCD uma carta de aquisi o de v deo e um computador A c mara orientada na perpendicular sola regista a imagem que depois tratada pela carta de aquisi o de v deo e que a converte numa imagem a preto e branco A imagem processada e s o retirados os pontos dominantes do contorno da sola Esses pontos s o enviado para o controlador do rob atrav s da porta paralela e o rob de cinco eixos move se depois ao longo desses pontos executando a opera o pretendida com um dispositivo constru do para o efeito O dispositivo de vis o e de halogena o que est fixo ao manipulador foi constru do com recurso a componentes reciclados como uma bomba de combust vel de um autom vel uma agulha de enchimento de cartuchos de impress o entre outros O dispositivo encontra se montado ao lado de uma garra que possibilita tamb m a manipula o da sola Figura 2 14 20 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Figura 2 14 Dispositivo de vis o manipula o e halogena o Este sistema co
136. tes m quinas Torna se necess rio no entanto fazer um estudo do n mero de m quinas que o rob pretende servir bem como a sua organiza o dentro da c lula a fim de optimizar ritmos de produ o e evitar tempos mortos na sua desloca o Sistema de Transporte Quanto sua configura o f sica o sistema de transporte das pe as produtos pode apresentar se como sendo em linha ou fila em carrossel em mesa girat ria ou de indexagem e ainda em paralelo A configura o adoptada deve ser alvo de um estudo pr vio e estar adaptada s etapas produtivas de cada pe a maximizando as cad ncias de produ o utilizando o m nimo de recursos poss vel Quando temporalidade do sistema de transporte este pode ainda apresentar se com sendo Abreu 2001 e Cont nuo Em que os produtos s o movidos a uma velocidade constante e as opera es s o realizadas com os produtos em movimento Assim s algumas opera es simples s o poss veis de implementar e S ncrono ou intermitente Em que os subprodutos ou produtos s o transportados em simult neo intermitentemente entre as v rias esta es de montagem e Assincrono Em que cada subproduto ou produto transportado independentemente logo que acabe de ser realizada a opera o prevista na esta o de trabalho onde se 28 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos encontrava Estes sistemas oferece
137. tions the device was then integrated into a robotic cell with a six axis ABB manipulator being performed several validation tests of the device and the finishing system developed vil Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos viii Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Agradecimentos Come o por expressar aqui um profundo agradecimento aos meus orientadores Professor Paulo Abreu e Professor Manuel Quintas pelo seu apoio disponibilidade e incans vel dedica o ao longo de todo este semestre Pelas longas horas que despenderam comigo na procura de solu es para os problemas que foram surgindo com o desenrolar deste projecto e pela partilha de conhecimentos que me ajudaram em v rias fases a melhorar este trabalho deixo aqui o meu sincero Obrigado Agrade o tamb m ao coordenador da op o de Automa o o Professor Francisco Freitas pelo acompanhamento feito ao longo deste per odo e pelas suas cr ticas construtivas Gostaria ainda de agradecer aos meus colegas da op o de Automa o em especial ao Tiago Ramos ao Filipe Abrantes e ao Nuno Moita pela ajuda que deram e pelos bons momentos de companheirismo e descontrac o Aos meus amigos em geral aos colegas com quem partilhei casa aos meus amigos de Erasmus e ao Pob o de Viana pelo apoio e pelas recorda es que temos vindo a construir
138. tipo de fresagem o ataque da fresa pe a inicia se tangencialmente O arranque da apara e a evolu o das for as de corte ocorrem de uma maneira progressiva ao contr rio da fresagem concordante 33 Arquitectura do Sistema Rob tico para Opera es de Acabamento Figura 3 5 Fresagem cil ndrica discordante A e concordante B e e Velocidade de corte e velocidade de avan o Apesar da sua import ncia extrema para o c lculo da pot ncia de corte dada a inexist ncia de valores particulares para este processo em quest o utilizaram se valores indicativos de velocidade de corte e avan o utilizadas em processos de fresagem de nylon Esses valores s o 1000 m min 16 67m s para a velocidade de corte e 0 2mm rota o para o avan o e Pot ncia de corte Mais uma vez dada a aus ncia de informa o espec fica a pot ncia de corte foi calculada com recurso ao mesmo m todo que utilizado na fresagem dos metais partindo da equa o seguinte P F Ve 1 P pot ncia de corte W Vc velocidade de corte 16 67m s m s F for a de corte N Para o c lculo da for a de corte necess rio conhecer o valor da press o espec fica de corte A press o espec fica de corte n o mais do que a for a de corte por unidade de rea da sec o a maquinar e depende das caracter sticas do material e da velocidade de corte entre outros factores falta de valores espec ficos deste par met
139. tivo do byte high e O zero ao bit mais significativo do byte low estando a informa o da posi o contida nos restantes 14 bits da palavra byte high li bit6 bit 5 bit4 bit3 bit2 bit 1 bito byte low bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit 1 bito A codifica o desta informa o foi feita ao n vel do micro controlador aquando da sua programa o e descrita em detalhe no Anexo C Bot o de reset Na constru o deste sistema foi necess rio introduzir um bot o mono est vel que ao ser premido reinicia o contador do m dulo do codificador incremental com um valor de refer ncia correspondente ao deslocamento nulo do sistema de controlo de for a que transporta a ferramenta Uma vez que a informa o da posi o est contida em 2 bytes e o sistema apresenta uma elevada resolu o e sensibilidade foi arbitrado o valor 10 para a posi o de refer ncia 63 Desenvolvimento de um Dispositivo de Controlo de For a Caso fosse utilizado o valor O zero para esta refer ncia o sistema ao regressar posi o inicial ap s um qualquer deslocamento poderia ter tend ncia a readoptar a posi o inicial com um valor inferior Como na escala por n s adoptada o valor imediatamente inferior a O zero n o 1 mas sim 16383 16383 2 1 isto poderia introduzir nos dados err neos na leitura da posi o e problemas mais ta
140. to desenvolveu uma c lula automatizada de cardagem dos sapatos e colagem das solas Distanciando se das pr ticas correntes de gera o de traject rias baseadas em processos morosos de ensinamento de pontos por parte de operadores especializados este sistema gera automaticamente as traject rias directamente a partir de um modelo CAD CAM eliminando assim a necessidade de procedimentos pr vios de digitaliza o Contudo a pe a real pode divergir do modelo de CAD em v rios aspectos como a falta de uniformidade do cabedal a falta de precis o dimensional da forma o incorrecto posicionamento da forma no local de trabalho e ainda o incorrecto posicionamento do sapato em rela o forma Assim a traject ria real ter que ser ajustada considerando estas perturba es podendo divergir significativamente da traject ria gerada em CAD A solu o desenvolvida centrou se no uso de um sistema com uma macro micro abordagem Por outras palavras esta abordagem recorre ao uso de um macro manipulador tipicamente um rob industrial controlado em posi o e um micro manipulador usado para o controlo de for a Figura 2 15 Figura 2 15 Macro e micro manipuladores Este m todo oferece uma vantagem consider vel do ponto de vista em que os controladores do macro e do micro manipulador s o independentes Assim um rob industrial com 6 graus de liberdade e um sistema robusto de controlo de posi o pode executar a tra
141. to do sistema de acabamento O princ pio de funcionamento do sistema que se pretende implementar est dependente das propriedades do dispositivo auxiliar de acabamento Assim torna se necess rio definir primeiramente as suas caracter sticas funcionais Caracteriza o do dispositivo Na configura o idealizada o dispositivo auxiliar encontra se fixo no espa o de trabalho do rob e possui duas caracter sticas fundamentais e Permite a regula o da for a de contacto entre a ferramenta que transporta ao longo de um grau de liberdade linear e o sapato que manipulado pelo rob e Permite a medi o do deslocamento linear correspondente posi o da ferramenta A regula o da for a realizada de uma maneira passiva por meio de um sistema pneum tico O deslocamento medido com recurso a um codificador incremental linear encoder e depois de processado o sinal enviado para o controlador do rob atrav s da porta s rie utilizando os princ pios de comunica o via RS 232 O dispositivo possui ainda esbarros mec nicos ajust veis para permitir a limita o do curso do eixo de posicionamento da ferramenta 38 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Princ pio de funcionamento do sistema Na concep o planeada o rob controlado em posi o e velocidade da traject ria transporta o sapato que ser maquinado no dispositivo auxiliar
142. todas as fases produtivas durante a etapa de design de cada sapato a fim de evitar tempos mortos e quebras na produtividade Assim utilizaram e desenvolveram ferramentas de CAD para estas opera es Ferramentas essas que possibilitam a gera o autom tica das traject rias e optimiza o das mesmas Figura 2 13 com a previs o de eventuais colis es entre o rob e o ambiente circundante Fespa e 5 gt Figura 2 13 Gera o da traject ria a partir de um modelo CAD 19 Estado da Arte Uma vez que a programa o e simula o off line do rob pode ser um processo dif cil e moroso a fim de evitar os obst culos que se imp e no volume de trabalho do rob a optimiza o das traject rias foi baseada na utiliza o da redund ncia cinem tica do manipulador fazendo uso da multiplicidade de configura es que este pode adoptar para a realiza o de uma determinada opera o Note se que o grau de redund ncia depende da tarefa que o rob executa Sistema Automatizado para Halogena o de Solas de Sapatos O Departamento de Electr nica Industrial da Universidade do Minho desenvolveu em 1997 um sistema autom tico para halogena o da sola de sapatos A halogena o um processo qu mico de limpeza do contorno da sola que faz com que a superf cie adira convenientemente ao sapato aquando da sua colagem um processo que tradicionalmente realizado manualmen
143. trolador PIC 18F2431 108 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Anexo C Codifica o e reconstru o da informa o da posi o Codifica o da informa o da posi o no micro controlador A codifica o desta informa o que foi realizada ao n vel do micro controlador aquando da sua programa o descrita de seguida Torna se no entanto conveniente abordar sumariamente os operadores bin rios utilizados Operador e 5 A opera o bin ria e aqui representada por amp compara dois pares de bits um bit de cada byte e retorna o valor O zero sempre que haja um bit que tome o valor O zero Caso contr rio o resultado da opera o 1 um amp 0 1 0 0 0 1 0 1 Operador ou raa A opera o bin ria ou aqui representada por compara dois pares de bits um bit de cada byte e retorna o valor 1 um sempre que haja um bit que tome o valor 1 um Caso contr rio o resultado da opera o 0 zero 0 1 0 0 1 1 1 1 Operador left shift Esta opera o bin ria aqui representada por provoca um transla o para a esquerda n casas dos bits e atribui o valor de O zero aos bits menos significativos Exemplifica se de seguida a opera o bytel 00101111 bytel bytel 1 bytel 01011110 109 Anexo C Codifica o e reconstru o da informa o da
144. tuar sobre o mecanismo fazendo deslocar a ferramenta em rela o ao referencial previamente definido ou definir o referencial virtual correspondente ao eixo de rota o da ferramenta com um determinado afastamento em rela o ao seu eixo real Esse afastamento dever ser definido de maneira a garantir o contacto permanente entre a ferramenta e o sapato 3 5 Conclus o Neste cap tulo foram estruturados os par metros gerais do dispositivo de acabamento e esbo ado o princ pio de funcionamento do sistema de acabamento das solas dos sapatos Apesar da sua extrema import ncia dada a car ncia de literatura espec fica a defini o dos par metros de corte foi realizada com base nos procedimentos utilizados na fresagem de metais em que se fizeram algumas analogias entre o material a maquinar e o nylon e a ebonite a fim de serem determinadas algumas vari veis Foi idealizado um sistema que integra um dispositivo de acabamento exterior ao rob fixo numa bancada que transporta a ferramenta de corte e tem a capacidade de exercer o controlo de for a numa direc o podendo a ferramenta deslocar se segundo essa direc o A posi o da ferramenta medida e comunicada atrav s da porta s rie para o controlador do rob sendo a velocidade de execu o da traject ria do rob ajust vel em fun o do valor da posi o 43 Arquitectura do Sistema Rob tico para Opera es de Acabamento De notar que a escolha
145. tuito de minimizar os movimentos do rob Como vis vel na Figura 2 11 o m todo de desbaste realizado por decapagem com projec o de material granular num volume fechado Rotary Table Figura 2 11 Sistema de desbaste Este sistema processa esta opera o com um erro inferior a Imm e demora cerca de 10 segundos para fazer a identifica o do perfil atrav s do sistema de vis o e 15 segundos para a opera o de desbaste com uma velocidade linear de 100mm s Dadas as suas caracter sticas este sistema apresenta uma elevada efici ncia e robustez permitindo comportar potenciais perturba es 18 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos C lula Automatizada para Opera es de Acabamento Este o nome de um projecto concebido no Instituto Jozef Stefan na Eslov nia no qual foi desenvolvida uma c lula automatizada para opera es de acabamento realizadas em sapatos Estas opera es envolvem o polimento com aplica o de cera e sprays e a escovagem Ap s a an lise dos processos manuais os investigadores desta institui o criaram uma c lula automatizada com um rob comercial com 6 graus de liberdade da ABB e m quinas dedicadas para o polimento e aplica o de ceras e sprays Figura 2 12 Figura 2 12 C lula automatizada para opera es de acabamento A produ o personalizada em massa requer uma prepara o pr via de
146. usto e veloz do ponto de vista da exequibilidade deste tipo de opera es em ambiente industrial numa s opera o 5 4 Conclus o Finda a implementa o do sistema desenvolvido e realizados os ensaios entendidos como necess rios para avaliar o seu comportamento podemos retirar v rias conclus es Quanto capacidade do dispositivo exercer uma for a supostamente constante os resultados relevaram se bastante satisfat rios tendo em conta que o controlo de for a 93 Implementa o do Sistema Desenvolvido realizado de uma maneira passiva n o contemplando factores importantes como a for a de atrito do mecanismo ou a in rcia provocada pela massa dos componentes m veis do mesmo Quanto actualiza o da velocidade do sistema desenvolvido durante todos os ensaios realizados existe sempre um atraso real de cerca de 0 4 segundos que n o se conseguiu eliminar N o foi poss vel determinar com maior resolu o este atraso verificado uma vez que os dados utilizados para os c lculos foram registados a cada 0 1 segundos Como foi provado esse atraso prende se com limita es das instru es de programa o do c digo RAPID e n o com toda a din mica de comunica o e c lculo de nova velocidade do sistema desenvolvido Nos ensaios realizados no modo FCSpeedChange os atrasos na actualiza o de velocidade n o se verificam pelo que poss vel crer que as limita es temporais das instru es de
147. valor nulo sendo que o eventual 91 Implementa o do Sistema Desenvolvido contacto tangencial entre a ferramenta e a pe a n o provoca deslocamentos nem consequentemente for as associadas significativas Nesses intervalos de tempo a traject ria descrita corresponde traject ria exacta pr definida E tamb m vis vel na figura que a for a se mant m praticamente constante quando os deslocamentos n o s o nulos ou seja quando h contacto entre as sobreespessuras da pe a e o dispositivo evidenciando assim a capacidade de manuten o de uma for a relativamente constante por parte do dispositivo e Ensaios de corte com actualiza o da velocidade Tendo sido testada a din mica de funcionamento do sistema e obtidos os resultados anteriormente apresentados realizaram se ensaios para avaliar a capacidade de corte do dispositivo Para isso utilizou se uma placa de borracha com 3mm de espessura apertada entre dois discos de MDF com 100mm de raio pretendendo simular a sola em elast mero de um sapato Como a Figura 5 22 evidencia a placa de borracha n o totalmente circular contendo sobre espessuras em determinadas zonas Figura 5 22 Pe a utilizada para ensaios de corte A for a nominal de acomoda o do dispositivo foi 9N e a ferramenta utilizada foi uma vulgar fresa para madeira com 2 dentes rectos e 12mm de di metro Ap s alguns ensaios concluiu se que uma passagem n o era suficiente para remover
148. y fiberboard com 100mm de raio que possui em determinadas partes sobre espessuras que o dispositivo teria que acomodar Figura 5 12 A escolha desta forma cil ndrica em disco em detrimento de um sapato prendeu se com o facto de ser uma geometria cuja traject ria de f cil parametriza o Uma vez que durante a fase do movimento o rob apenas tem que executar um movimento rotacional do seu sexto eixo este formato permite calcular de uma maneira expedita a velocidade efectiva do movimento do rob O di metro de 200mm do disco foi escolhido por conferir ao disco um per metro de cerca de 630mm aproximadamente id ntico ao de um sapato gen rico n mero 40 80 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Sobreespessura 2 Sobreespessura 1 Pii Sobreespessura 3 ag Ponto inicial da traject ria contacto com a ferramenta Figura 5 12 Pe a com sobreespessuras e sentido do movimento da traject ria Assim recorrendo a algumas ferramentas de programa o do Robot Studio poss vel definir um qualquer ponto associado ao elemento terminal do rob e registar a sua posi o ao longo do tempo em rela o a um referencial fixo no espa o Ap s o tratamento dos dados recolhidos torna se poss vel calcular a velocidade real do movimento do rob Figura 5 13 bem como o tempo de actualiza o da velocidade desde que dada uma determinada ord
149. zamento muito reduzida sem aumentos da mesma ap s per odos de paragem A sua grande estabilidade permite um controlo de for a de apenas 0 05N dependendo da precis o da regula o da press o utilizada Figura 4 7 Actuador SMC MOMLB10 60D Apesar de se pretender que a for a seja exercida sempre no sentido de avan o do cilindro optou se pela utiliza o de um actuador de duplo efeito pois a regula o da press o nas duas c maras do cilindro tem a vantagem de permitir o ajuste da rigidez do sistema Esta caracter stica importante do ponto de vista da versatilidade da aplica o deste sistema a v rios processos que envolvam o controlo de for a 52 Desenvolvimento de uma Solu o Rob tica para Opera es de Acabamento de Solas de Sapatos Na Tabela 4 2 podem ser consultados os valores te ricos das for as geradas pelo actuador no sentido do avan o em fun o dos valores nominais das press es aplicadas dentro da sua gama de funcionamento Estes valores s o meramente te ricos n o contemplando factores como o atrito e foram calculados segundo a express o Pi 5A PA 5 1 Na tabela apenas s o referidos os valores da for a cuja resultante positiva no sentido do avan o do cilindro For a te rica P press o no avan o MPa 0 0 1 02 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 E 7 9 157 26 314 393 471 550 13 170 248 327 405 484 Z 0 2 5 2 2 5 104 182 261 339 418 5 0 3

Desenvolvimento de uma Solução Robótica para Operações de

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