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Concepção de um Sistema Robótico para Prototipagem Rápida por

1. Vil Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem Agradecimentos Primeiramente gostaria de agradecer aos meus orientadores Professor Doutor Paulo Abreu e Professor Doutor Ant nio Mendes Lopes pela disponibilidade confian a e o apoio sempre presente durante todas as fases da disserta o Agrade o ao coordenador da op o de Automa o o Professor Doutor Francisco Freitas pelo acompanhamento efectuado durante todo o semestre Quero ainda agradecer Sra Engenheira C lia do INEGI pela sua disponibilidade e amabilidade pela ced ncia de materiais para a realiza o dos ensaios finais A todos os meus colegas finalistas na op o de automa o que realizaram tamb m a disserta o neste semestre agrade o pela amizade e bons momentos Aos amigos e fam lia pelos momentos agrad veis de descontra o pelo carinho e aten o e pelo interesse no andamento do mestrado que foram importantes para recuperar o nimo e continuar as actividades Por ltimo gostaria de agradecer aos meus pais pelos conselhos pela preocupa o com o meu presente e futuro e por todos os valores que acrescentaram em mim 1X Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem ndice de Conte dos ROS ENG 16 a eee andado ee Ee O eA ee rey a a O ere ee eer errr V ND SLRACI mr aa E DE EC E Ea ES vii DORA dC CIMCITOS merae n a E E EA E uarealesaN eal 1X MY TUM OIC O
2. Sheets Folha2 Activate Cells 2 C Cells 2 C Select Sheets Folhal Activate Vai Folhal ver qual a ultima linha lastrow Cells Rows Count H End xlUp Row Sheets Folha2 Activate ActiveCell FormulaR1C1 TextBox12 Text Selection AutoFill Destination Range Cells 2 C Cells lastrow 1 C Type xlFillDefault For k 2 To lastrow 1 Cells k C Cells k C amp Next k 1 0 For m lastrow 4 To lastrow lastrow 3 If Celis m A MoveJ Then Cells m B Left Cells m lastrow 2 1 C Len Cells m lastrow 2 C 4 If Cells m A MoveL Then Cells m B Left Cells m lastrow 2 1 C Len Cells m lastrow 2 C 4 111 ANEXO A C digo de Programa o do P s Processador Desenvolvido If Cells m A MoveC Then Cells m B Left Cells m lastrow 2 1 C Len Cells m lastrow 2 C 4 If Cells m A MoveC Then Cells m C Left Cells m lastrow 1 1 C Len Cells m lastrow 2 C 4 If Celis m A MoveC Then 1 1 1 Next m End Sub Private Sub CommandButton7_Click Dim RetVal RetVal Shell C WINDOWS notepad exe C Users Ricardo Os Meus Documentos Dissertacao mportCoordinateFile exemplos Help_G RAPID txt 1 End Sub 112
3. es apresentada no exemplo descrito a seguir e inclui al m da defini o da fun o as coordenadas cartesianas do ponto de destino em rela o ao ponto de refer ncia da pe a zero da pe a e a velocidade de movimenta o quando necess rio Para a fun o GOO a velocidade previamente definida no controlador CNC por essa raz o n o aparece no bloco de instru es do c digo G Quanto s coordenadas de destino estas n o necessitam de ser descritas se n o forem alteradas em rela o linha anterior Assim elimina se alguns caracteres da linha de instru o mantendo a quantidade de 48 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem informa o transmitida Sendo assim mant m se as coordenadas anteriores para os eixos que n o est o a ser descritos no bloco de instru es Exemplo de sintaxe para a Instru o de movimento linear GOI Figura 34 G01 X15 Y25 22 5 F500 23 15 X Figura 34 Visualiza o de um exemplo de instru o de movimento linear G01 Para as fun es de movimento circular a sintaxe definida pelo sentido de movimenta o as coordenadas do ponto final e do centro do arco descrito n o esquecendo que o ponto inicial para a defini o do arco se encontra nas coordenadas do ponto da instru o anterior No caso de uma circunfer ncia completa o bloco de instru es apenas define o sentido de rota o e as coordenadas do centro da circunfer ncia de
4. 63 Desenvolvimento de um Sistema P s Processador de programa o VBA Como o nome sugere o VBA muito semelhante linguagem de programa o em Visual Basic e pode ser usado para controlar a totalidade dos aspectos da aplica o anfitri como tamb m pode controlar uma aplica o a partir de outra por exemplo abrir e escrever num editor de texto como o Notepad atrav s de dados no Excel No entanto para compilar um programa em VBA tal s poss vel dentro da aplica o anfitri o Microsoft Excel neste caso Para iniciar a aplica o G RAPID o utilizador apenas necessita de abrir o ficheiro G RAPID xIsm que um ficheiro elaborado na folha de c lculo Excel Ao abrir o ficheiro o utilizador necessita de dar a permiss o para que as macros presentes na folha de c lculo possam ser executadas Ap s dada a permiss o executado automaticamente um formul rio Form que constitui a interface gr fica do G RAPID A interface gr fica desenvolvida para o p s processador G RAPID apresentada na Figura 45 Esta essencialmente composta por caixas de texto text box caixas de combina o combo box e bot es de comando que executam macros G RAPID VLO P s processador 3 emos para rob s ABB Nome do programa Programi Renomear pontos Orienta o dos pontos Nome da traject ria piz Path 1 Miscel nea Ferramenta Fea WorkObject Workobject_1 Offset do Programa Velocidade Parametro de Zona
5. ABB http www robots com abb php controller irc5 2 1 2 Programa o Off line Ao contr rio do que acontece com a programa o on line a programa o off line n o necessita do uso directo do rob ou seja poss vel o desenvolvimento de um programa sem que se tenha que parar a c lula robotizada Esta metodologia de programa o do rob consiste na Inser o de sucessivas linhas de comando numa linguagem espec fica do rob recorrendo ao uso de software espec fico Por m este m todo revela se complicado de implementar pois os pontos programados em linhas de comando n o est o associados a uma visualiza o gr fica dos mesmos Assim a nica forma de verificar a exist ncia de erros no programa executando o on line ou seja recorrendo ao uso directo do rob Actualmente gra as aos avan os no software de programa o dos rob s poss vel a programa o off line com ferramentas de simula o gr fica Pode se asssm movimentar o modelo do rob num ambiente virtual gerar o programa e verificar logo de seguida as traject rias programadas minimizando os erros de programa o Por fim os programas efectuados podem ser transferidos para o controlador do rob De facto tais s o as potencialidades deste tipo de programa o que se tornou comum alguns fabricantes de rob s possu rem a sua pr pria aplica o Na Tabela 2 apresentada uma listagem de algumas solu es existentes no mercado para softwar
6. G02 Then GoTo step3 Else GoTo step4 step3 If pvect lt O Then CellsG 1 1 x3 Else Cells 1 1 x4 If pvect lt 0 Then Cells i 1 J 2 y3 Else Cells 1 jJ 2 y4 step4 If Cells 1 J G03 Then GoTo step5 Else GoTo step6 steps If pvect gt 0 Then Cells i 1 1 x3 Else Cells i 1 3 1 x4 If pvect gt 0 Then Cells 1 1 jJ 2 y3 Else Cells i 1 jJ 2 y4 step6 Next j Next i mm mm Substitui o dos separadores de casas decimais de para nas c lulas da coluna I e J e colunas Le M Columns I J Select Selection Replace What Replacement LookAt xlPart SearchOrder xIByRows MatchCase False SearchFormat False ReplaceFormat False Columns L M Select Selection Replace What Replacement LookAt x Part SearchOrder xIByRows MatchCase False SearchFormat False ReplaceFormat False Vai adicionar a coordenada Z do ponto m dio do arco que igual a coordenada Z da instru o anterior For k 1 To lastrow If Cells k H Then Cells k K Cells k 1 K Next k Organiza a coluna N em que cada instru o G de movimento tem a sua velocidade feito tambem a convers o de velocidade de avan o de mm min em mm seg For 1 To lastrow If Cells 1 H GOO Then Cellsd N 100 100mm seg a velocidade posicionamento If Cells 1 H G01 Or Cells l H G02 Or Cells l H G03 Then Cells 1 N Mid
7. In an attempt to prevent this tendency the rapid prototyping systems created a solution with an increase in productivity and cost reduction combined with better quality of the final product due to the process planning that provides a better understanding of the product However the conventional rapid prototyping systems also have their limitations on the materials available and the volume of the prototype produced In this matter CNC machines play a key role surpassing these limitations In the last years with the development of equipment and programming software allowed the emergence of robot technology in the field of rapid prototyping by machining This project proposes the development of an integrated solution for the creation of prototypes by machining using an industrial robot equipped with a cutting tool In the first instance was made a research of different types of existing solutions in the integration of the resources from CAD CAM systems with off line programming software from multiple vendors Then through the use of CAD CAM resources the code for programming CNC machine tools is generated and the later adjustment to the application in a robotic system is made through a computer interface developed in VBA Visual Basic for Applications programming language Finally the possibility of the proposed solution is confirmed through tests applied in complex surface models where the objective of this project was achieved
8. N118 G01 X17 5 Y27 5 F294 N119 G03 X17 5 Y12 5 10 J 7 5 F294 N120 G00 Z40 N121 G00 X15 213 Y12 857 2H N123 G01 Z5 F145 iN N124 G01 X101 263 Y 12 857 F294 N125 G00 Z40 48 N126 G00 X10 137 Y21 429 N127 G00 Z11 333 N128 G01 Z5 F145 N129 G01 X114 156 Y21 429 F294 N130 G00 Z40 N131 G00 X76 83 Y30 N132 G00 Z11 333 N133 G01 Z5 F145 Run Reset Close E USER X1 506 Y39 328 ID o os Figura 31 Visualiza o do percurso da ferramenta e das etapas do c digo G em execu o 41 An lise de Softwares de CAM Por m o p s processador do G SIMPLE gera o programa NC para um n mero reduzido de m quinas CNC Por isso bastante prov vel que o utilizador n o consiga obter o programa NC pretendido para a sua m quina No entanto tal como o MeshCAM poss vel a edi o do ficheiro de configura o do p s processador de modo a que o utilizador possa gerar o seu programa NC com o c digo G em formato personalizado requerido para ser usado numa determinada m quina Contudo para esse efeito o utilizador precisa de executar um programa designado GSPOST que fornecido juntamente com o G SIMPLE e que pode ser encontrado na sua pasta de instala o Isto necess rio pois o G SIMPLE n o permite o uso de um ficheiro de configura o editado do p s processador no seu Interior Sendo assim o utilizador necessita de executar o programa GSPOST utilizando o fiche
9. Processador apresentado a solu o proposta para o processo de concep o e simula o de um sistema rob tico para prototipagem r pida por maquinagem que assenta num sistema p s processador desenvolvido na linguagem de programa o VBA Neste cap tulo encontra se tamb m descrito o funcionamento da interface gr fica criada para o p s processador O cap tulo 5 denominado Implementa o da Solu o na C lula Real retrata o procedimento experimental para a maquinagem dos prot tipos desde a modela o em CAD at aos ensaios experimentais elaborados na c lula real No cap tulo 6 s o discutidos os resultados dos ensaios e s o tiradas conclus es sobre a aplicabilidade da solu o evidenciando as dificuldades encontradas durante o desenvolvimento deste trabalho Posteriormente s o efectuadas sugest es para a realiza o de trabalhos futuros 12 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem Por fim no cap tulo 7 s o listadas as refer ncias bibliogr ficas que serviram como base para a realiza o do presente relat rio No Anexo A disponibiliza se o c digo de programa o do sistema p s processador desenvolvido 13 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem 14 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem 2 Programa o e Simula o Gr fica de Rob s Neste cap tulo feita uma breve ref
10. Sheets Folhal Activate mm mm Substitui o dos separadores de casas d cimais de para nas c lulas da coluna I e J e colunas Le M Columns I J Select Selection Replace What Replacement LookAt x Part SearchOrder xIByRows MatchCase False SearchFormat False ReplaceFormat False Columns L M Select Selection Replace What Replacement LookAt x Part SearchOrder xIByRows MatchCase False SearchFormat False ReplaceFormat False lastrow Cells Rows Count H End xlUp Row For i 1 To lastrow For j 8 To 13 If Cellsq J G02 Or Cellsq 3 G03 Then GoTo step Else GoTo step2 step xl Mid CellsG 2 7 1 2 20 x2 Mid CellsG j 1 2 20 yl Mid Cells i1 2 j 2 2 20 y2 Mid CellsG j 2 2 20 xc Mid Cells 1 j 4 2 20 yc Mid Cells 1 j 5 2 20 raio radius x1 yl xc yc rnorma rnorm x1 x2 yl y2 rnewx vrnewx y1 y2 rnorma raio rnewy vrnewy x1 x2 rnorma raio CPInorma vCPInorma x1 yl xc yc CP3x vCP3x rnewx xc CP3y vCP3y rnewy yc x3 VOP3x xc CP3x 101 ANEXO A C digo de Programa o do P s Processador Desenvolvido y3 vOP3y yc CP3y x4 vOP4x xc CP3x y4 vOP4y yc CP3y rnewnorma vrnewnorma rnewx rnewy CPlInx vCPInx xl xc CPlIny vCPIny yl yc mx vrnx rnewx rnewnorma my vrny rnewy rnewnorma pvect prodvect CPInx CPIny rnx rny step2 If Cells 1 J
11. C lula rob tica da Garner Holt Productions constitu da por um rob Kuka e uma mesa totauyva http WW Wise OS aaa sa E teen eee lee 3 Figura 2 Programa o e simula o das traject rias realizadas pelo rob da S N B R http www snbr stone com Le Sphinx des Naxiens htm cccssseessecceececeeeeeeeeeeeeeeeeeeas 4 Figura 3 Rob escultor da S N B R executando o acabamento da r plica da esfinge de Naxos em m rmore http www snbr stone com Le Sphinx des Naxiens html 4 Figura 4 C lula robotizada ORTIS da empresa Fabricamachinale http www fabricamachinale it prodotti Ortis ccccccccccssseesseccececceaeeesesecceeeeessaeenseeeeeeeeeeaas 5 Figura 5 Maquinagem rob tica de moldes em areia para produ o de prot tipos na c lula da Audi em Ingolstadt Alemanha esquerda e visualiza o do Audi AS a direita Sirvi amp VOS OD nr i T A oe 6 Figura 6 Visualiza o em ambiente virtual de um rob montado num eixo linear http www irbcam com IRBCAMTraming pdf e eeeeeeerrerere ee eeeererrreaaanea 7 Figura 7 Rob de estrutura paralela FANUC F 2001B http www robots com fanuc php robot i 20010 sesta espacio asd Denida dis acesas ias can dia Denis is aaa Ea e added ada 9 Figura 8 Rob de estrutura articulada ABB IRB 6660 http www abb com robotics 9 Figura 9 Rob de estrutura articulada Kuka KR 500 http www k
12. If FileSaveName False Then MsgBox O ficheiro n o foi guardado vbExclamation Erro Exit Sub Else Application DisplayAlerts False Application ScreenUpdating False Sheets Folha2 Select ActiveWorkbook Save Cells Select Selection Copy Workbooks Add ActiveSheet Paste Application CutCopyMode False ActiveWorkbook SaveAs Filename FileSaveName FileFormat xICSV CreateBackup False Active Window Close Sheets Folha2 Select Range Al Select Application Display Alerts True Application ScreenUpdating True Dim lOpenFile As Long Dim sFileText As String Dim sFileName As String sFileName FileSaveName Abre o ficheiro e l o numa variavel lOpenFile FreeFile Open sFileName For Input As IOpenFile sFileText Input LOF OpenFile IOpenFile Close lOpenFile sFileText Replace sFile Text find replace 105 ANEXO A C digo de Programa o do P s Processador Desenvolvido sFileText Replace sFile Text MODULE MODULE sFileText Replace sFileText CONST CONST sFileText Replace sFileText robtarget robtarget sFileText Replace sFileText sFileText Replace sFileText sFileText Replace sFileText sFileText Replace sFileText sFileText Replace sFileText sFileText Replace sFileText sFileText Replace sFile Text MoveJ MoveJ sFileText Replace sFile Text MoveL MoveL sFil
13. lastrow lastrow 3 To lastrow 4 Step 1 If Cells N A Then GoTo stepl Else GoTo step2 stepl Range Cells N A Cells N Z Select Selection Delete Shift xlUp N N 1 step2 Next N End Sub Sub Get_Data FileToOpen Application GetOpenFilename _ Title Importar Ficheiro _ fileFilter Ficheiro NC nc Excel Files xls All Files If FileToOpen False Then MsgBox O ficheiro n o foi encontrado vbExclamation Erro Exit Sub Else Workbooks OpenText Filename FileToOpen Origin _ 104 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem xIMSDOS StartRow 1 DataType xIDelimited TextQualifier xIDoubleQuote _ ConsecutiveDelimiter True Tab True Semicolon False Comma False _ Space True Other False FieldInfo Array Array 1 1 Array 2 1 Array _ 3 1 Array 4 1 Array 5 1 Array 6 1 Array 7 1 TrailingMinusNumbers True Filename ActiveWorkbook Name Windows Filename Activate Cells Select Selection Copy Windows G RAPID xlsm Activate Sheets Folhal Select Cells 1 1 Select ActiveSheet Paste Application CutCopyMode False Range Al Select Windows Filename Activate ActiveWorkbook Close Filename FileToOpen Windows G RAPID xlsm Activate End If End Sub Sub Save_and_edit FileSaveName Application GetSaveAsFilename _ fileFilter Text Files txt txt RAPID module files mod All Files
14. o espec fico para cria o de formas complexas contendo apenas algumas ferramentas b sicas para a cria o de formas mais simples Por essa raz o recorreu se ao uso do SolidWorks em que a pe a criada foi modelada e guardada em ficheiro de extens o SAT associado ao formato neutro ACIS de modo a ser pass vel a sua importa o para o RobotStudio De seguida procedeu se execu o da solu o de maquinagem recorrendo aplica o Machinning PowerPac que um m dulo de CAM dispon vel no RobotStudio para gerar automaticamente as traject rias sobre as superf cies da pe a O resultado pode ser visto na Figura 19 2 Programa o e Simula o Gr fica de Rob s Figura 19 Visualiza o das traject rias geradas De seguida foi feita a sincroniza o com o controlador virtual e gerado o c digo RAPID bem como executada a simula o das traject rias feitas pelo rob Este trabalho embora se tenha revelado uma tarefa simples envolvendo apenas maquinagem em 3 eixos foi suficiente para tirar algumas conclus es acerca deste tipo de abordagem para a cria o de programas de maquinagem De facto o Machining PowerPac do RobotStudio revela potencialidades apresentando uma solu o r pida e f cil na execu o de traject rias podendo se manipular diversos par metros como compensa o de raio de ferramenta velocidades de maquinagem cria o de pontos de aproxima o pe a etc No entanto apresenta
15. o de um prot tipo do Audi A5 Figura 5 Figura 5 Maquinagem rob tica de moldes em areia para produ o de prot tipos na c lula da Audi em Ingolstadt Alemanha a esquerda e visualiza o do Audi AS direita Sirvi amp Wos 2009 1 2 Prototipagem R pida por Maquinagem M quinas Ferramenta CNC e Rob s Industriais Ao contr rio do que acontece nos m todos tradicionais de prototipagem r pida em que o prot tipo feito por adi o de sucessivas camadas de material at se obter a forma do prot tipo na prototipagem r pida por maquinagem o prot tipo produzido por remo o de material usando uma ferramenta de facto na prototipagem r pida que os rob s t m vindo a mostrar grande potencial Estes podem ser vistos de certo modo como m quinas CNC de 3 a 5 eixos na prototipagem de pe as com superf cies complexas Apesar da sua semelhan a com os m todos de maquinagem CNC a tecnologia de maquinagem com rob s tem as suas vantagens incluindo um menor investimento no equipamento maior flexibilidade associada aos seus 6 eixos 6 graus de liberdade e ao seu grande espa o de trabalho em rela o ao seu atravancamento que garante uma enorme facilidade de acesso s superf cies do objecto a ser trabalhado No entanto algumas aplica es requerem toler ncias muito apertadas que s as m quinas CNC conseguem assegurar Esta uma das limita es actuais da tecnologia Concep o de um Sistema Rob
16. Cellsd N 2 20 60 If Cellsd H Then Cells l N Mid Cells 1 N 9 2 20 60 A fun o RoundUP faz o arredondamento RoundUP 0 em que O indica arredondamento para o Inteiro mais proximo Cells l N Application RoundUp Cells 1 N 0 Next 1 End Sub 102 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem Sub ProgRAPID Sheets Folha2 Activate Cells 1 1 MODULE Cells 1 2 default Abre a folhal Sheets Folhal Activate Vai Folhal ver qual a ultima linha lastrow Cells Rows Count H End xlUp Row Abre a Folha Sheets Folha2 Activate Vai selecionar a c lula D2 e fazer autofill Cells 2 C Cells 2 C Select ActiveCell FormulaR1C1 p1 Selection AutoFill Destination Range Cells 2 C Cells lastrow 1 C Type xIFillDefault For i 2 To lastrow 1 Cells i A CONST CellsG B robtarget Troca separadores decimais de virgula para ponto With Application DecimalSeparator UseSystemSeparators False End With Copiar os valores das celulas com a coordenada X da folhal para eliminando a string X Cells i D Sheets Folhal Cells i 1 I If Left Cellsa D 1 X Then CellsG D Mid Cells D 2 20 Copiar os valores das c lulas com a coordenada Y da folhal eliminando a string Y Cells i E Sheets Folha1l Cells 1 J If Left Cellsa E 1 Y Then
17. Fresa WObj Workobject_1 Movec p3 p4 v50 fine Fresa WObj Workobject_1 MoveL p5 v100 fine Fresa WObj Workobject_1 ENDPROC Sub rotina ENDMODULE MODULE mMain PERS tooldata Fresa TRUE 2e 22044604943031 E 133 7 888 609053241012E 28 546 03 18 02659911E 17 0 707106781186548 0707106781156548 5 880784672006416E 17 4 Dados do Sp fe GALLO SAO SDL Vs A067530 Roe RR RAP RP DE TASK PERS wobjdata Workobject_1 FALSE TRUE MP 1 995 150 800l 10 JO TLUeTelle M dulo D 07S TUT LUG ELLE a 1 0 1 IUZ2SCE 1S 0 1 0 0 0 programa program data Prim rio PROC main Path_10 Rotina ENDPROC Principal ENDMODULE Este exemplo em concreto constitu do por um m dulo prim rio e por um m dulo secund rio No m dulo secund rio a informa o contida nos dados do programa diz respeito posi o e orienta o dos pontos que o rob dever atingir bem como a respectiva configura o do bra o rob tico para alcan ar os respectivos pontos A sub rotina presente no 57 Desenvolvimento de um Sistema P s Processador m dulo secund rio cont m as instru es de movimenta o para a realiza o do percurso Cada instru o de movimenta o possui a posi o de destino que o rob deve atingir o tipo de interpola o do movimento MoveJ MoveL e MoveC a velocidade de execu o do movimento o par metro de zona o TCP activo da ferramenta e o respectivo workobject no qual os pontos
18. Movel vi00 Move 710 Ee Converter Movel v30 Movel fine a Movel v30 Movel fine hs suardar i Pirar Conte do Figura 45 Janela de interface do p s processador G R APID Para a correcta utiliza o do p s processador o utilizador deve primeiro certificar se de que a folha de c lculo Excel est sem qualquer conte do O bot o Limpar Conte do 64 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem executa uma macro que deixa todas as c lulas da folha de c lculo em branco Isto necess rio para que o processo de convers o dos programas importados no G RAPID se efectue sem erros A importa o do ficheiro em c digo G para a folha do Excel feita atrav s do bot o de comando Importar Ficheiro que abre uma janela de di logo permitindo ao utilizador procurar a localiza o do ficheiro no seu computador pessoal e import lo Figura 46 x Importar Ficheiro G U exemplos Organizar Nova pasta Nome 4 FE Ambiente de traba 4 Bibliotecas gt Documentos F Engraving ne Ficheiro NC 2 GT40 nec Ficheiro NC F logo meshcam nc Ficheiro NC 1 PocketFront nc Ficheiro NC I PocketRight nc Ficheiro NC I PocketTop ne Ficheiro NC gt E Imagens gt a M sica gt R V deos gt eb Grupo Domesticr 7 ih ta E F sample iso nc Ficheiro NC gt B Ricardo gt Computador gt Ci Rede gt E Painel de Contro
19. Vai a Folhal ver qual a ultima linha lastrow Cells Rows Count H End xlUp Row Sheets Folha2 Activate For m lastrow 4 To lastrow lastrow 3 If Cells m A MoveL Then Cells m D ComboBox5 Value Next m End Sub Private Sub ComboBox6_Change Sheets Folhal Activate Vai Folhal ver qual a ultima linha lastrow Cells Rows Count H End xlUp Row Sheets Folha2 Activate For m lastrow 4 To lastrow lastrow 3 If Cells m A MoveC Then Cells m E ComboBox6 Value Next m End Sub 110 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem Private Sub CommandButtonl Click Call Get Data End Sub Private Sub CommandButton2_Click Call Organizar Call InsertRows Call Arco Call ProgRAPID End Sub Private Sub CommandButton3_Click Sheets Folha2 Select Cells Select Selection ClearContents Range Al Select Sheets Folhal Select Cells Select Selection ClearContents Range Al Select End Sub Private Sub CommandButton4 Click Call Save_and_edit End Sub Private Sub CommandButton5 Click Sheets Folhal Activate Vai Folhal ver qual a ultima linha lastrow Cells Rows Count H End xlUp Row Sheets Folha2 Activate For 1 2 To lastrow 1 Cells i D Cells D TextBox5 Value Cells 1 E CellsG E TextBox6 Value CellsG F CellsG F TextBox7 Value Next i End Sub Private Sub CommandButton6_Click
20. c digo G usando o programa GSPOST que fornecido com o G SIMPLE ver cap tulo 3 4 Assim procedeu se ao p s processamento do programa de c digo G usando o p s processador G RAPID O programa gerado na linguagem RAPID foi importado para o software de programa o off line e simula o o RobotStudio onde foi feita uma sincroniza o com o controlador virtual e execu o da simula o das traject rias na c lula virtual para a elabora o do desenho Figura 52 A simula o executada permitiu verificar que o rob cumpre em ambiente virtual as trajectorias que foram programadas nao tendo sido verificado qualquer erro durante a execucao do programa RAPID O pr ximo passo consistiu na transfer ncia do programa para o controlador IRC5 do rob ABB IRB 2400 de modo a se executar na c lula real a opera o para a realiza o do desenho 172 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem No entanto a posi o do referencial do TCP da ferramenta e do referencial do workobject na simula o n o coincide com a sua posi o na c lula real deste modo foi necess rio redefinir a posi o destes na c lula real antes de se passar execu o do programa Para possibilitar a elabora o da opera o adaptou se uma garra pneum tica no punho do rob que segura uma caneta A execu o do desenho foi feita sobre uma folha A4 Figura 52 Simula o das traject rias
21. de material usando ferramentas de corte Isto constitui uma nova fase Introdu o de inova o da tecnologia rob tica aplicada a uma rea que era previamente exclusiva das m quinas ferramenta 1 1 Aplica es de Maquinagem usando Rob s Industriais as a oqe 5 As aplica es de rob s em maquinagem envolvem normalmente a utiliza o de uma ferramenta rotativa de accionamento pneum tico ou el ctrico que o rob manipula O objectivo o rob posicionar a ferramenta de modo a ser poss vel executar a opera o com a referida ferramenta Existem ainda alguns casos em que o rob transporta a pe a e a ferramenta est fixa Abreu 2001 A utiliza o de rob s industriais tem vindo a ser alargada a aplica es de maquinagem em v rias reas tais como as que est o referidas na Tabela 1 Ind stria Processos Lixagem polimento fura o Lixagem fura o corte fresagem Rebarbagem fresagem fura o acabamento Polimento lixagem Entretenimento Fresagem Madeireira Fresagem Pl sticos Fresagem Produto P s de turbinas fuselagem Blocos de motor carro aria pain is Moldes e pe as fundidas Pr teses Cen rios e figuras de parques de divers o esculturas Mobili rio corrim es moldes de banheiras Moldes capacetes Tabela 1 Exemplos de aplica es de maquinagem usando rob s industriais 1 Z 2 e e 7 A 2 E necess rio ter em considera o q
22. do TCP pormenor direita 52 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem Quando um programa executado o rob movimenta o seu TCP para as posi es programadas descrevendo uma determinada traject ria linear ou circular velocidade que tiver sido programada Relativamente s instru es utilizadas para definir os movimentos do rob a linguagem RAPID disponibiliza tr s fun es base e Movel para traject ria livre com movimenta o definida pelas juntas do rob de modo a que quando a posi o de destino atingida a paragem do movimento dos eixos ocorra em simult neo e Movel para um movimento do TCP descrevendo uma traject ria linear e Movel para um movimento do TCP descrevendo uma traject ria circular O par metro de velocidade define em mil metros por segundo a velocidade de movimenta o do TCP Um outro conceito importante no RobotStudio e que usado na linguagem RAPID o workobject Um workobject representa a localiza o f sica de um objecto na esta o de trabalho O workobject est pois associado a um sistema de coordenadas workobject coordinate system Para especificar um workobject necess rio utilizar dois referenciais o user frame e o object frame sendo o ltimo dependente do primeiro estrutura hier rquica Figura 40 Quando se programa um rob os pontos est o relacionados com o object frame do objecto Se nenhum outro wo
23. lastrow 3 H If Cells m A GOO Then Cells m A MoveJ If Cells m A G01 Then Cells m A MoveL If Cells m A G02 Or Cells m A G03 Then Cells m A MoveC If Cells m A MoveC Then Cells m C Cells m B If Cells m A MoveC Then Cells m B Cells m 1 B Escrita do valor das velocidades nas instru es de movimento If Cells m A MoveJ Or Cells m A MoveL Then Cells m C v amp Sheets Folhal Cells m lastrow 3 N If Cells m A MoveC Then Cells m D v amp Sheets Folhal Cells m lastrow 3 N Escrita do valor z zone data z1 foi escolhido por defeito If Cells m A MoveJ Or Cells m A MoveL Then Cells m D z1 If Cells m A MoveC Then Cells m E z1 Escrita do nome da ferramenta If Cells m A MoveJ Or Cells m A MoveL Then Cells m E Fresa If Cells m A MoveC Then Cells m F Fresa Escrita do nome do workobject If CellsGm A MoveJ Or Cells m A MoveL Then Cells m F WObj Workobject_3 If CellsGm A MoveC Then Cells m G WObj Workobject_3 Next m Fim da procedure Cells lastrow lastrow 4 A ENDPROC Fim do modulo Cells lastrow lastrow 6 A ENDMODULE Remove as linhas que n o s o necess rias no programa Sempre que se removem linhas o loop deve ser feito ao contr rio For N
24. limita es no que diz respeito maquinagem de superf cies Interiores O Machining PowerPac ao gerar as traject rias de maquinagem tamb m cria pontos de aproxima o e de sa da na pe a a maquinar Estes pontos n o t m em conta os limites f sicos da pe a originando traject rias incorrectas que provocam colis es da ferramenta com a pe a no acto de aproxima o e sa da da ferramenta pe a a maquinar Figura 20 28 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem Figura 20 Traject rias incorrectas que causam colis es da ferramenta com a pe a No sentido de resolver este problema o utilizador pode sempre editar manualmente estes pontos problem ticos da traject ria no entanto tal solu o invi vel em pe as mais complexas Deste modo abandonou se a solu o do m dulo de CAM do RobotStudio o Machining PowerPac em alternativa procurou se explorar outras solu es tendo em vista o alcance dos objectivos do presente trabalho 29 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem 30 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem 3 An lise de Softwares de CAM Ap s uma fase inicial de familiariza o com o software de programa o off line do RobotStudio procedeu se an lise de alguns softwares de CAM que ir o ser utilizados como ferramentas de suporte para o processo de cria o das traject rias
25. n o coincide com a sua posi o na c lula real deste modo foi necess rio redefinir a posi o destes na c lula real antes de se passar execu o do programa Figura 66 S assim o rob saber identificar a localiza o dos pontos programados bem como a localiza o do TCP da ferramenta pneum tica para assim poder cumprir as traject rias a realizar 82 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem Referencial Figura 66 Posi o dos referenciais TCP e workobject na simula o esquerda e na c lula real a direita XX Definida a posi o dos referenciais TCP e workobject procedeu se execu o do programa de maquinagem A Figura 67 apresenta o resultado final do ensaio realizado Figura 67 Cavidade esf rica conclu da Ensaio 2 Elabora o de um prot tipo constitu do por superf cies esf ricas As etapas do desenvolvimento para a cria o do prot tipo s o semelhantes ao ensaio 1 diferenciando se nas defini es das traject rias e estrat gias de opera o O modelo elaborado em CAD SolidWorks apresentado na Figura 68 83 Implementa o da Solu o na C lula Real Figura 68 Prot tipo Modelo em CAD A estrat gia de maquinagem definida no software de CAM MeshCAM consistiu numa opera o de desbaste realizado com uma fresa cil ndrica de 7 8mm e duas opera es de acabamento com uma fresa de ponta esf rica de 4 8mm Figur
26. o e ARPPCAM A terceira abordagem centra se no uso de software propriet rio de programa o off line de rob s para gerar o programa do rob Tal como acontece no caso anterior utilizado um software de CAD CAM para gerar o programa em linguagem APT ISO que depois p s processado para gerar o programa do rob No entanto o p s processador como est instalado num software propriet rio de programa o off line apenas gera os programas na linguagem de programa o dos rob s do fabricante 21 Programa o e Simula o Gr fica de Rob s A disponibiliza o de um m dulo de CAM integrado uma possibilidade em alguns softwares propriet rios de programa o off line O processo de gera o do programa do rob semelhante ao que acontecia na abordagem anterior em que um modelo criado em software de CAD importado para o software de programa o off line de rob s gerando se as traject rias automaticamente nas superf cies do modelo de CAD importado Em alguns destes softwares tamb m poss vel a instala o de um conversor p s processador de baixo n vel no software de programa o off line que utiliza os dados geom tricos dos ficheiros criados em CAD CAM ou por edi o manual convertendo os em pontos de programa o para o rob Os pontos s o usados para criar o programa do rob que pode ser simulado no software de programa o off line e transferido para o controlador do rob Figura 1
27. o do programa de maquinagem especialmente no segundo ensaio onde foram criados aproximadamente 6000 pontos Este elevado n mero de pontos do programa quando importado para o software de programa o off line de rob s o RobotStudio provocou uma certa instabilidade tornando o RobotStudio muito pesado e lento sendo por vezes necess rio reiniciar o software No entanto numa tentativa de contornar a situa o organizaram se os v rios pontos constituintes do programa em percursos de 500 pontos cada Isto facilitou o processo de sincroniza o dos pontos com o controlador virtual permitindo assim a elabora o da simula o do programa de maquinagem no RobotStudio O software de CAM no qual se elaboraram os programas para os ensaios foi o MeshCAM Como ja foi referido no capitulo 3 este software apenas gera traject rias com interpola o linear o que n o a melhor forma de descrever traject rias que acompanhem superf cies curvas sendo necess rio mais pontos para conseguir descrever uma superf cie curva atrav s de v rios pequenos segmentos lineares do que no caso do uso de traject rias com interpola es circulares Mesmo assim o MeshCAM possui uma interface gr fica 91 Conclus es e Trabalhos Futuros bastante poderosa e interactiva constituindo uma boa solu o de programa de CAM para maquinagem em 3D revelando se uma pe a fundamental para o alcance do objectivo deste trabalho Relativamente ferramenta pn
28. operacional do processo de convers o de traject rias e adequa o do sistema rob tico a opera es de maquinagem usando o sistema p s processador G RAPID foram executados testes pr ticos usando a c lula rob tica dispon vel no Laborat rio de Rob tica do Departamento de Engenharia Mec nica da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto O presente cap tulo ira abordar os ensaios efectuados na c lula real que cont m o rob antropom rfico ABB IRB 2400 de seis eixos 5 1 Elabora o de Desenhos usando o Rob ABB Numa primeira abordagem ao processo de convers o gera o do programa na linguagem do rob e sua implementa o decidiu se desenvolver uma solu o para a cria o de desenhos partindo de um ficheiro de imagem atrav s do uso do rob antropom rfico da ABB O procedimento para a execu o da solu o envolve os seguintes passos e Utiliza o de um ficheiro de imagem jpg bmp gif png etc e Edi o do ficheiro de imagem atrav s de um software de edi o gr fica Photoshop CorelDraw etc e Importa o do ficheiro de imagem editado para um software de vectoriza o WinTopo para obten o de um ficheiro de desenho vectorial em extens o dxf 69 Implementa o da Solu o na C lula Real e Importa o do ficheiro dxf para o software de CAD CAM G SIMPLE e gera o do programa em c digo G e P s processamento do programa em c digo G para a Linguagem RAPID atr
29. para a execu o de traject rias e adequa o de par metros de maquinagem 4 1 Estrutura Geral da Solu o Adoptada A estrutura do p s processador implementado e sua Integra o aos restantes sistemas utilizados ilustrado na Figura 33 O processo de automatiza o da programa o de traject rias para maquinagem atrav s de um rob inicia se num software de CAD onde a informa o geom trica do modelo gerado representada analiticamente atrav s de entidades geom tricas como pontos linhas planos e superf cies num arquivo de dados Os arquivos gr ficos gerados no sistema CAD s o transferidos para os sistemas de CAM atrav s de um formato neutro de transfer ncia de arquivos gr ficos como IGES STEP ou ACIS O software de CAM interpreta as informa es deste arquivo e disponibiliza atrav s da manipula o do mesmo ferramentas de aux lio gera o de traject rias e programas de opera o de m quinas ferramenta CNC 43 Desenvolvimento de um Sistema P s Processador CAM Gera o de traject rias Defini o de par metros de opera o P s Processador Manipula o do P s Processador An lise de Fun es RobotStudio Controlador Figura 33 Esquema ilustrativo da integra o do p s processador implementado com os restantes sistemas 44 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem Os par metros de opera o d
30. programados est o definidos Movimento de Velocidade TCP activo da interpola o v100 100mm s ferramenta Movel p1 v100 fine Fresa WObj Workobject_1 Posicao Parametro de destino de zona O m dulo principal possui dados cerca da ferramenta e informa es sobre o TCP e os workobjects definidos A rotina principal como esperado encontra se no m dulo principal e define o ponto inicial de execu o do programa evocando a sub rotina que cont m as Instru es de movimenta o 4 4 Convers o C digo G para Linguagem RAPID Em primeiro lugar importante frisar que os programas de CAM analisados geram programas em c digo G para 3 eixos Por essa raz o o p s processador foi elaborado para executar o p s processamento para 3 eixos apenas O p s processador desenvolvido relaciona as fun es do c digo G com as fun es da linguagem RAPID de acordo a sua forma de execu o Algumas fun es t m uma correspond ncia directa entre as linguagens como as fun es de movimento linear GOO e G01 que s o interpretadas na linguagem RAPID como instru es Move e Movel respectivamente As fun es do c digo G 602 e G03 s o utilizados pelas m quinas CNC para gerar Instru es de traject rias circulares A sintaxe destas instru es define para al m da pr pria 58 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem fun o de movimento circular as coordenadas do ponto final de mo
31. rias e par metros de opera o de uma forma expedita sem necessidade de saber programar na linguagem RAPID O utilizador pode programar atrav s da linguagem de programa o em c digo G utilizando um programa de CAM Deste modo poss vel usar o mesmo software de CAM quer para gerar o c digo G para uma m quina ferramenta CNC quer para um rob industrial Neste ltimo caso o G RAPID encarrega se de adaptar os par metros de opera o para o sistema rob tico 92 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem Numa perspectiva geral embora os rob s industriais n o estejam ao mesmo n vel das m quinas ferramentas CNC no que diz respeito precis o de posicionamento e rigidez do sistema possuem as vantagens da utiliza o de seis graus de liberdade para movimenta o da ferramenta em conjunto com um elevado espa o de trabalho o que lhes confere uma flexibilidade not vel Por estas raz es a aplica o para prototipagem r pida por maquinagem revela um potencial bastante interessante para os rob s Industriais nomeadamente no que diz respeito maquinagem de prot tipos de grandes dimens es em materiais macios onde a precis o dimensional n o cr tica 6 3 Trabalhos Futuros Para complementar o estudo efectuado no presente trabalho dever ser explorada a utiliza o de diferentes materiais para a execu o dos prot tipos como madeira e outros materiais comp sitos sendo no entant
32. s processador em que escolhendo o modelo do rob se faz a convers o do programa gerado pelo CAM em linguagem de programa o do rob gerando se o programa para o rob pretendido Figura 16 Para verificar a aplicabilidade do programa antes de o transferir para o controlador do rob poss vel efectuar a sua simula o gr fica Existe ainda a possibilidade de instala o de um m dulo de CAM integrado em alguns softwares gen ricos de simula o Assim atrav s de um software de CAD definida a geometria do objecto pretendido que pode ser guardado em ficheiro de formato neutro sendo 20 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem depois importado para o software gen rico de simula o A gera o de traject rias feita automaticamente nas superf cies do modelo de CAD importado Este m dulo de CAM normalmente mais pequeno e mais limitado que um programa de CAM normal em contrapartida possui a vantagem de permitir obter programas criados ja em linguagem de programa o de rob s sem necessidade de recorrer a um p s processador Software gen rico de programa o Simula o Rob tica Figura 16 Esquema ilustrativo da solu o baseada num software gen rico de programa o simula o rob tica Exemplos de software gen rico de programa o simula o rob tica e Eureka e ARPP Exemplo de m dulo de CAM integrado num software gen rico de simula
33. sobre a pe a No desenvolvimento deste trabalho foram utilizados como softwares de CAM o MeshCAM e o GSimple A escolha destes justificada pela sua disponibilidade e funcionalidade total e tamb m por se enquadrarem nas necessidades do presente projecto Ser tamb m feita uma breve refer ncia aos softwares de CAM existentes no mercado como o PowerMill da Delcam e o MasterCAM 3 1 PowerMill da Delcam O PowerMill um software de CAD CAM com capacidade para a execu o de traject rias de maquinagem em 5 eixos A sua interface bastante avan ada Figura 21 permitindo simular todo o percurso da ferramenta bem como a possibilidade de visualiza o da remo o de material durante o processo Sendo um software de CAD CAM tamb m possui ferramentas de CAD 3D permitindo a cria o de objectos tridimensionais embora n o possuindo um CAD tridimensional t o avan ado como um software inteiramente dedicado ao CAD como por exemplo o Solidworks 31 An lise de Softwares de CAM Quanto sua funcionalidade o PowerMill de facto uma solu o de software CAD CAM bastante completa oferecendo estrat gias de maquinagem bastante eficientes em 5 eixos em que poss vel maquinar superf cies complexas de forma eficiente tirando partido de ferramentas autom ticas para detec o de colis es entre a ferramenta e a pe a durante a opera o de maquinagem O p s processador do PowerMill gera o programa NC para vari
34. x1 Eq 2 Determina se um vector perpendicular ao vector C com comprimento igual ao raio raio Il xc x1 yc y1 Il Eq 3 gt E rnew FT X raio Eq 4 O ponto m dio do arco P1 P2 o ponto P3 que obtido da seguinte express o P3 Pew OC Eq 5 Obt m se o vector P3 que possui as coordenadas do ponto P3 relativamente ao eixo de coordenadas do zero da pe a No entanto existe outra solu o para o ponto m dio ponto P4 que o ponto m dio do arco P2 P1 Figura 44 P yt OC Eq 6 at q bid i E i ri P2 x2 y2 Pi x1 y1 ve ad P4 x4 y4 Figura 44 Rela es geom tricas usadas para a determina o do ponto interm dio do arco 60 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem A pr xima fase consiste na determina o do vector CP cujas coordenadas ser o CP x1 xc yl yc Eq 7 Dividindo este vector pela sua norma obt m se um vector unit rio com direc o e sentido de CP o vector CP n E acta Eq 8 mm CP d Dividindo o vector w pela sua norma obtemos um vector unit rio com direc o e sentido de fnew O vector 7 gt Tnew Eq 9 Th gt Trew ll Utilizando estes dois vectores unit rios CP Trey e fazendo o produto vectorial entre eles CP n X Trey obt m se um vector com direc o normal a estes dois cujo sentido dado pela regra da m o direita O sentid
35. 1 Y Then Cells 1 C Cells 1 B If Left Cells 1 B 1 Y Then Cells 1 B ClearContents If Left Cells 1 B 1 Z Then Cells 1 D Cells 1 B If Left Cells 1 B 1 Z Then Cells 1 B ClearContents If Left Cells 1 C 1 Z Then Cells 1 D Cells 1 C If Left Cells 1 C 1 Z Then Cells 1 C ClearContents If Left Cells 1 B 1 If Left Cells 1 C 1 If Left Cells 1 D 1 Then Cells 1 B X0 Then Cells 1 C YO Then Cells 1 D Z0 For i 1 To lastrow Forj 1 To7 If Left Cellsq J 1 F Then Cells 1 14 Cells i J If Left Cellsq J 1 X Then CellsG 9 Cellsd J If Left Cellsq J 1 Y Then Cells 10 Cellsq J If Left Cellsq J 1 Z Then CellsG 11 Cells J If Left Cellsq J 1 I Then CellsG 12 Cells i J If Left Cellsq J 1 J Then Cells 13 Cellsq J If Left Cellsq J 1 G Then Cells 8 Cells i J Next Next 1 Resolve o problema de G01 602 603 sem instru es F For b 1 To lastrow If Cells b N Then GoTo step1 Else GoTo step2 stepl If Cells b A G01 Or Cells b A G02 Or Cells b A G03 Then Cells b N Cells b 1 N step2 Next b For C 1 To lastrow For d 9 To 11 If Cells C d Then Cells C d Cells C 1 d Next d Next C End Sub Public Function radius x1 As Double y1 As Double xc As Double yc As Do
36. 4 G SIMPLE Tal como o MeshCAM o G SIMPLE um software de CAD CAM que permite gerar traject rias de maquinagem para m quinas CNC de 3 eixos Este software possui ferramentas b sicas de desenho de CAD 2D permitindo a visualiza o de qualquer objecto criado numa perspectiva isom trica embora a edi o dos objectos de CAD seja apenas poss vel numa perspectiva bidimensional O G SIMPLE essencialmente um software CAD CAM para maquinagem em 2 5D duas dimens es e meia isto permite a cria o de traject rias da ferramenta nos 3 eixos coordenados X Y e Z no entanto apenas gera as traject rias para movimenta o da ferramenta em dois eixos em simult neo Para a gera o de traject rias de maquinagem o utilizador tem de definir um bloco inicial Figura 29 seleccionar as entidades que pretende maquinar e escolher a opera o de maquinagem pretendida O programa tem dispon vel uma biblioteca de ferramentas que o utilizador pode escolher Figura 30 podendo tamb m criar a sua pr pria ferramenta se for necess rio E G Simple a T SPS oes File Setup View Edit Draw Shape Milling Modify Compose Engrave Tools G Code Post Proc Help ics 207 EE GOO PB DOS DOUBS Wise Fa amp S RU oe Ea po Block Dimensions Block Material M O Length X 250 ST37 2 e Width Y 1450 Material Group Height Z so 12 AJ Block Position Block Position Machine Coordin
37. 5 Figura 71 Percursos da ferramenta para a segunda opera o de acabamento 85 Figura 72 Simula o do programa de maquinagem no RobotStudio erereeerres 86 Figura 73 C lula robotizada dispon vel no laborat rio de rob tica 87 Figura 74 Defini o do referencial workobject e inicio da opera o de desbaste 87 Fistra 19 Opera cao de dEsDAS E ua suacaigisssiodaidaa cone E nadas raca adiss aE 87 Figura 76 Opera o de desbaste conclnida azar sesimisinesestnsaidip asda ardido a Raid add 88 Figura 77 Primeira opera o de acabamento eee crer e erre eeeeeeeerrerreeeaa 88 Figura 78 Primeira opera o de acabamento conclu da eee 88 Figura 79 Segunda opera o de acabamento esesssssseeeecccccccececceeaaaaaaeeeeseeeeeeeeeeeeeeeees 88 Figura 80 Aspecto final do prot tipo produzido ccccccccceccccceesseeseeceeeeeeaaeeseeeceeeeeeaaeeenees 89 XVI Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem 1 Introdu o A ind stria de hoje est a tornar se cada vez mais competitiva e para sobreviver muitas empresas t m que fazer os ciclos de desenvolvimento dos seus produtos o mais curtos poss vel Em anos recentes a introdu o das tecnologias da prototipagem r pida como a estereolitografia SLA fabrica o de objectos por camadas LOM e sinteriza o select
38. 7 Software propriet rio de programa o Simula o Rob tica Figura 177 Esquema ilustrativo da solu o baseada num software propriet rio de programa o simula o rob tica 22 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem Exemplos de software propriet rio de programa o simula o rob tica e RobotStudio e KUKA SIM e MotoSim EG Exemplos de software propriet rio para o p s processamento que funcionam no interior de um software propriet rio de programa o simula o rob tica e IRBCAM e Kuka CAMRob e Motoman G code converter Exemplo de M dulo de CAM integrado em software propriet rio de programa o off line e Machining PowerPac para o RobotStudio da ABB Exemplo de conversores que podem ser instalados em software propriet rio de programa o off line e Motoman Points Importer EG e Coordinate File Import Add in para o RobotStudio Analisando as diferentes solu es existentes no mercado verifica se que os softwares gen ricos apresentam uma flexibilidade bastante interessante s o capazes de gerar uma solu o compat vel com v rios rob s de diferentes fabricantes isto os seus p s processadores permitem gerar programas para os rob s dos diferentes fabricantes Outra vantagem reside no facto de alguns destes softwares gen ricos estarem completamente integrados num programa de CAD CAM caso de Mastercam Robotmaster e Delcam P
39. 7 teste contorno nc Ficheiro NC Teste Logo IDMEC nc Ficheiro ME 7 testelogol nc Ficheiro NC E 7 testeLogo2 nc Ficheiro NC Reciclagem di exemplos AP File name Figura 46 Janela de di logo do G RAPID para importa o do ficheiro NC c digo G Ao importar o ficheiro de c digo G determinadas c lulas da folha c lculo s o automaticamente preenchidas Pressionando o bot o Converter iniciado o processo de convers o do programa para a linguagem RAPID O tempo de execu o do processo vai depender da extens o do programa importado Ap s a convers o obt m se o programa RAPID p s processado na folha de Excel No entanto o nome do programa gerado a ferramenta e o workobject a utilizar s o definidos por defeito Atrav s de caixas de texto na Interface o utilizador modifica o programa RAPID gerado podendo atribuir um nome a este e traject ria criada Relativamente defini o da ferramenta a utilizar e ao workobject podem ser atribu dos nomes de ferramentas e workobject ja existentes no software de programa o off line Assim o programa RAPID obtido fica associado a ferramentas e workobjects ja criados 65 Desenvolvimento de um Sistema P s Processador tamb m poss vel a atribui o de uma orienta o do conjunto de pontos do programa RAPID relativamente ao workobject definido Se este campo n o for preenchido na janela de Interface do G RAPID todos os pontos ir o possui
40. 8 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem Next m End Sub Private Sub TextBox4 Change Sheets Folhal Activate Vai Folhal ver qual a ultima linha lastrow Cells Rows Count H End xlUp Row Sheets Folha2 Activate For m lastrow 4 To lastrow lastrow 3 If Cells m A MoveJ Or Cells m A MoveL Then Cells m F WObyj amp TextBox4 Text amp If Cells m A MoveC Then Cells m G WObj amp TextBox4 Text amp Next m End Sub Private Sub TextBox8_Change Sheets Folhal Activate Vai a Folhal ver qual a ultima linha lastrow Cells Rows Count H End xlUp Row Abre a Folha Sheets Folha2 Activate For 1 2 To lastrow 1 Cells I TextBox8 Text Next i End Sub Private Sub TextBox9_Change Sheets Folhal Activate Vai Folhal ver qual a ultima linha lastrow Cells Rows Count H End xlUp Row Abre a Folha Sheets Folha2 Activate For 1 2 To lastrow 1 Cells 1 J TextBox9 Text Next i End Sub Private Sub TextBox10_Change Sheets Folhal Activate Vai Folhal ver qual a ultima linha lastrow Cells Rows Count H End xlUp Row Abre a Folha Sheets Folha2 Activate For 1 2 To lastrow 1 Cells 1 K TextBox10 Text Next i End Sub Private Sub TextBox 1_Change Sheets Folhal Activate Vai Folhal ver qual a ultima linha lastrow Cells Rows Count H End xlU
41. Cells E Mid CellsG E 2 20 Copiar os valores das c lulas com a coordenada Z da folhal eliminando a string Z Cells i F Sheets Folhal Cells i 1 K If Left Cellsa F 1 Z Then Cells F Mid CellsG F 2 20 mm Orienta o de cada um dos pontos por defeito ser q1 92 93 94 1 0 0 0 Cells I 1 Cells i J 0 Cells i K 0 Cells i L 0 Todos os pontos t m configura o 0 0 0 0 Cells i N 0 0 0 0 Nenhum eixo externo ser usado logo Cells i O 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 Next 1 Neste loop na coluna C adicionado uma string For k 2 To lastrow 1 Cells k C Cells k C amp Cells k G Cells k H Cells k M J Next k Escrita da subrotina Cells lastrow 3 A PROC Cells lastrow 3 B Path_default 103 ANEXO A C digo de Programa o do P s Processador Desenvolvido Vai seleccionar a c lula Cells lastrow 4 B e fazer autofill Cells lastrow 4 B Cells lastrow 4 B Select ActiveCell FormulaR1C1 p1 Selection AutoFill Destination Range Cells lastrow 4 B Cells lastrow lastrow 3 B Type xlFillDefault For m lastrow 4 To lastrow lastrow 3 Vai ler o valor da celula H da Folhal se for GOO a instru o MoveJ Se for GOI a instru o MoveL Se for G02 ou G03 ou vazio a instru o MoveC Cells m A Sheets Folhal Cells m
42. Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem Ricardo S rgio Martins Pires Afonso Disserta o Orientadores Professor Doutor Paulo Augusto Ferreira de Abreu Professor Doutor Ant nio Mendes Lopes LA PORTO FEU FACULDADE DE ENGENHARIA UNIVERSIDADE DO PORTO Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica Op o de Automa o Julho de 2010 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem Aos meus pais 111 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem Resumo Hoje em dia cada vez mais o mercado impulsionado por um aumento da competitividade global na ind stria da manufactura Sendo influenciado pela economia existe cada vez mais a necessidade do deslocamento das ind strias de manufactura para mercados com baixos custos de m o de obra Numa tentativa de evitar esta tend ncia os sistemas de prototipagem r pida vieram a oferecer uma solu o com aumento de produtividade e redu o de custos com melhoria de qualidade devido a uma melhor avalia o da fase de planeamento do produto No entanto os sistemas convencionais de prototipagem r pida tamb m possuem as suas limita es quer na escolha de materiais quer no volume do prot tipo produzido Nesse sentido as m quinas ferramenta CNC desempenham um papel fundamental ultrapassando estas limita es Nos lti
43. OGUE t Computador Disco Local C ED Organizar Nova pasta Es Computador Nome Data modifica o Disco Local C ca DATA D et Unidade de DV ets Unidade de DV th Rede EE Painel de Contro E Reciclagem exemplos di exemp d ATI 16 04 2010 14 11 Pasta de di drivers 01 05 2010 15 34 Pasta dei L d FLTK 17 04 2010 00 13 Pasta de i di PerfLogs 14 07 2009 03 37 Pasta de di Programas 22 06 2010 21 55 Pasta del di Python26 18 05 2010 15 36 Pasta del di Solidworks Data 17 04 2010 16 24 Pasta del Temp 19 05 2010 15 21 Pasta dei _ GMs RCE ENS mas ee Ee Nome de ficheiro Programal Guardar com o tipo RAPID module files imod Autores Ricardo Etiquetas Adicionar uma etiqueta Ocultar pastas Ferramentas Guardar Cancelar Figura 47 Janela de di logo do G RAPID que permite guardar o ficheiro que cont m o programa RAPID p s processado 66 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem O G RAPID possui ainda um tutorial que pode ser acedido atrav s do bot o Help que abre um ficheiro de texto com informa o sobre o correcto procedimento para a execu o do p s processamento 67 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem 68 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem 5 Implementa o da Solu o na C lula Real Com a finalidade de comprovar a viabilidade
44. a 27 Ficheiros de configura o para a cria o do c digo G num formato espec fico para uma determinada m quina CNC Meshcam config the output 2 29 04 cha 3 DESCRIPTION Basic FILE EXTENSION nc UNITS MM Feeds Fl amp F 1 1 FORMAT Moves x x 1 4 Ly y 1 4 FORMAT FORMAT z z 1 4 FORMAT h Adde This config is the basis for the minimum gcode output If you re looking for the shortest output file then this is the confi to start with Also show how to integrate CutViewer config into SCode mm nc FILENAME FILENAME ollowing is a du TOOL MILL 0 1 0 05 0 000 0 Gra CUTVIEWERSTOCK TOOLC HANGE CUTVIEWERTOOL TOOLCHANGE M6 T RAPID RATE MOVE 3 FIRST_FEED_RATE_MOVE FEED_RATE_MOVE END OF PROGRAM Figura 28 Exemplo de um ficheiro de configura o aberto com um editor de texto G0 x Y z G1 x v Z F Dd Y z ed comments to be enclosed by rather than start with CutViewer config output 5 13 04 Added toolchange gcode 2 12 05 Changed name and added units 3 17 05 Changed stock definition to use CUTVIEWERSTOCK variable 5 19 05 Removed feedrate command for rapid moves 5 25 05 Added dummy tool for Cutviewer 6 27 05 Changed the formats to 1 4 to get 4 decimal places of accuracy mmy tool to keep CutViewer from generating an error when G20 39 An lise de Softwares de CAM 3
45. a direc o sobre a qual o rob aplicar uma dada for a Sendo assim o rob poder modificar cada ponto da sua traject ria de refer ncia de modo a cumprir o valor especificado para a for a O FC SpeedChange tem como principal objectivo controlar a velocidade da traject ria em fun o da for a de contacto limite especificada Deste modo quando excedido o valor para a for a a velocidade ira ser automaticamente reduzida contrariamente se houver um decremento da for a a velocidade ser automaticamente aumentada Ao contr rio do que acontece no FC Pressure o FC SpeedChange n o altera a traject ria do rob mas sim a velocidade da traject ria Ambos os modos de opera o o FC Pressure e o FC SpeedChange requerem que o rob esteja equipado com um sensor de for a e que o controlador disponha do software adequado O sistema de comando do rob que envolve o uso do controlo de for a apesar de ser inovador uma tecnologia muito recente e ainda em expans o Na rea da prototipagem r pida em que se pretende gerar uma forma espec fica para o prot tipo a maquinar n o utilizado controlo de for a mas sim o controlo de posi o e velocidade do bra o rob tico de modo a definir as traject rias pretendidas 2 3 2 Exemplo de Aplica o Para a familiariza o com o software RobotStudio executou se um programa de maquinagem para permitir a grava o de letras numa pe a Partindo da modela o da pe a num
46. a especifica o feita no p s processador do software de CAM O p s processador desenvolvido foi elaborado para somente operar com coordenadas absolutas Outro aspecto importante para uma correcta convers o de um movimento de interpola o circular no c digo G para a linguagem RAPID a identifica o do formato utilizado para a defini o deste tipo de movimentos Como ja se viu uma instru o de movimento de interpola o circular pode ser definida de diferentes formas e Atrav s das coordenadas de um ponto inicial coordenadas de um ponto final e de um ponto do centro do arco em coordenadas absolutas e Coordenadas de um ponto inicial coordenadas de um ponto final e de um ponto do centro do arco em coordenas relativas 62 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem e Coordenadas de um ponto inicial coordenadas de um ponto final e defini o do raio do arco O algoritmo presente no p s processador desenvolvido identifica no c digo G Instru es de movimento circular no formato que utiliza coordenadas de centro do arco I J em coordenadas absolutas Relativamente ao tipo de fun es utilizadas no c digo G o p s processador interpreta apenas as fun es n o modais por forma a simplificar o algoritmo implementado Sendo assim atrav s do correcto p s processamento dos programas gerados num CAM obt m se um programa em c digo G que re ne as caracter sticas neces
47. adas m quinas CNC existentes no mercado Existem ainda empresas que se dedicam elabora o de p s processadores para rob s industriais usando o PowerMill Um caso concreto o da empresa Programming Plus Inc que criou um p s processador para os Rob s da Kuka PomerMILL 4 5 Project dn T BE jOj xj O l Ongs Tu ez kde BW DO A aE CP e H furta 01 7s Shree PEER RE k el 40 alle Is DOB yY J sko eio x xl umes fom Tere DD sof moi ZE DELCAM Figura 21 Visualiza o da interface gr fica do software de CAD CAM PowerMill http u12134 fsid cvut cz udaj link amp list skup_technologie_obraben1 3 2 MasterCAM O MasterCAM um software de CAD CAM para maquinagem em 5 eixos e tal como o PowerMill possui uma interface e funcionalidades bastante avan adas para a gera o das traject rias de maquinagem O p s processamento do programa gerado no MasterCAM produz programas NC para diferentes m quinas CNC a escolha O MasterCAM permite ainda o p s processamento dos 32 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem programas gerados para rob s industriais dos mais conhecidos fabricantes como a FANUC Stdubli ABB e Kuka atrav s de um m dulo de programa o simula o e p s processamento no interior do MasterCAM designado por RobotMaster constituindo assim uma solu o Integrada Na Figura 22 poss vel visualizar o software de CAD CAM M
48. ardo jE Computador Disco Local C a DATA D 3 Unidade de DVD R 3 Unidade de DVD Gia Rede E Painel de Controlo 15 Reciclagem Ficheiro CON Gravar Nova pasta Nome a Anilam Inch con a Basic gcode Inch con E Basic GCode MM for G RAPID con Eil Basic GCode MM for Importcoordinatefile con Eil Flashcut Inch con 2 Flashcut MM con a Haas Inch con E Haas MM con a heidenhain metric con a Mach3 Inch con a Mach3 MM con E MaxNC Inch con a MaxNC MM con a MillMaster Pro Inch con a MillMaster Pro MM con E Quickstep Inch con a Quickstep MM con a Roland con 3 Sherline EMC Inch con 3 Sherline EMC MM con Tamanho 1 28 KB Data modifica o 20 01 2009 13 49 20 01 2009 13 49 09 06 2010 15 52 09 06 2010 15 48 20 01 2009 13 49 20 01 2009 13 49 20 01 2009 13 49 20 01 2009 13 49 20 01 2009 13 49 13 10 2009 20 15 13 10 2009 20 15 20 01 2009 13 49 20 01 2009 13 49 20 01 2009 13 49 20 01 2009 13 49 20 01 2009 13 49 20 01 2009 13 49 20 01 2009 13 49 20 01 2009 13 49 20 01 2009 13 49 EE a Basic gcode MM con Data modifica o 20 01 2009 13 49 Tipo Ficheiro CON Ficheiro CON Ficheiro CON Ficheiro CON Ficheiro CON Ficheiro CON Ficheiro CON Ficheiro CON Ficheiro CON Ficheiro CON Ficheiro CON Ficheiro CON Ficheiro CON Ficheiro CON Ficheiro CON Ficheiro CON Ficheiro CON Ficheiro CON Ficheiro CON Ficheiro CON Data de cria o 18 04 2010 14 48 Figur
49. as 69 70 e 71 Figura 69 Percursos da ferramenta para a opera o de desbaste 34 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem Figura 70 Percursos da ferramenta para a primeira opera o de acabamento Figura 71 Percursos da ferramenta para a segunda opera o de acabamento 85 Implementa o da Solu o na C lula Real Depois de criado o programa em c digo G e feito o seu p s processamento para a linguagem RAPID com o G RAPID procedeu se sua importa o para o RobotStudio onde foi feita a sincroniza o com o controlador virtual e simulado o programa de maquinagem Figura 72 Referencial TCP Referencial Workobject Figura 72 Simula o do programa de maquinagem no RobotStudio Ap s a simula o o programa foi transferido para o controlador real tendo se efectuado o processo de execu o de traject rias na c lula real Relativamente aos referenciais TCP e workobject apenas foi necess rio definir a posi o do referencial workobject visto a posi o do referencial TCP ser a mesma que foi definida no ensaio 1 Na Figura 73 ilustrada a c lula robotizada utilizada como todos os passos realizados para a execu o do processo de maquinagem para a obten o do prot tipo pretendido Figuras 74 a 80 86 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem Figura 73 C lula robotizada dispon vel n
50. as e pode depois gravar cada uma das posi es e instru es que criou na mem ria do controlador do rob construindo assim o programa desejado O uso directo do rob por parte do programador pode ser feito de dois modos manual leadthrough ou por teach pendant No primeiro o programador desloca manualmente o punho do rob ensinando os v rios pontos ao longo da traject ria Figura 13 Figura 13 Programa o on line atrav s da desloca o manual do punho do rob manual leadthrough Este tipo de programa o utilizado quando existem traject rias complexas como o caso de aplica o de tinta por spray em que a traject ria deve garantir uma aplica o da tinta de um modo uniforme No segundo o termo t cnico teach pendant diz respeito ao uso da consola de interface Figura 14 para movimentar o rob A forma de programa o on line traduz se num m todo f cil de executar No entanto o uso directo do rob implica uma paragem for ada da c lula robotizada originando tempos n o produtivos que se traduzem em quebras de produtividade Outro problema do uso directo do rob diz respeito ao risco de poderem ocorrer colis es entre o programador e o rob presente na c lula Nem sempre poss vel ao programador manter se fora do alcance do rob durante a fase de programa o 16 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem Figura 14 Consola de interface do rob
51. asterCAM bem como o seu m dulo de programa o e simula o de rob s o Robotmaster LF Mastercan WIE EE DAROEDTICSCL IETS FILESIROTICAR DEVOVARDEWO WCX Jz Pe cd Gee fare Cote St For Madre Toe Tobai Some dt Sera Meto J hdan OB BAF BEVIS PEGO BO La VReVH HELE en Bm Teint ISLA Y Be o F fi B E 5 E i To seas oe OCI Tod SS ba 2s TAHAE PESMI MEFA EI fN y ROB TICSILEN T EMO NEX 2 es a Pie EM Rew Ceci Omie Sots ikee Mate tee Kekethe Srem at wire Meto P Jud DO GU BLA AAJN TOGO T B O a VRVH HAEE Ly J Lz ONO ECO nt SHED VME ar Zn ee z y z a D se 067 ve x gt es Cime F9GiT SUE n a EILAT RAE IAN TA Fita oma Tab Robes Dutra Tat kim VOS TIZ407 osram Rome nm capote ts Ajasta a CO k DE ore hhe oiio t aT NEE p Y Omon BI Tod a2 shac n d 357 a amp gt y P a ds O e EA 4 7 rou a 2 a Ed x a x xn n ew gt maa oa eT aa ti A dwli b e mem abot em rena 4 U tua ia seeueunl of romana Os Ew a n a a m Vss eon sm mam ami MAMA e Hee we ee mio mas T T Mas a ee E 1 we a D Gav Pam o EE SCUS TITO LA onte e Meet houtow somamcur Breet temwerane pewter tots i rctotrmenter Overy a Daata tart E bebadok Mi Anata daaa Figura 22 Visualiza o da interface gr fica do software de CAD CAM MasterCAM em cima esquerda e do modulo de programa o e
52. ates y 0 X E NOTE Machine E coordionates do not Di Y 0 f E affect the G Code cE 1 produced a 50 Block top face distance above tool zero referance level eli DEE Filsla fal x E E USER X1 506 Y39 328 D 7 OSNAP ESA ma Figura 29 Exemplo de defini o das dimens es do bloco inicial no G SIMPLE 40 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem WB EM 2FL Diameter Min drill dia EMO1R SETE Ss EM02R2 EMO03R Length Flutes EMO4R4 FER Bo EMOSR4 Description EM06R3 EMO Rmytool POWER EMB20050 Figura 30 Biblioteca de ferramentas de corte dispon vel no G SIMPLE O G SIMPLE permite a importa o de ficheiros em extens o DXF criados num software de CAD CAM O programa permite gerar e visualizar o C digo G criado sendo poss vel fazer a simula o do percurso da ferramenta bem como ver quais as etapas do c digo G que est o a ser executadas Figura 31 podendo se guardar no final o programa NC E G Simple C Program Files gsimple examples ex3 gsi TT y File Setup View Edit Draw Shape Milling Modify Compose Engrave Tools G Code Post Proc Help AAEE e E E GANS A E limas aaa a TGSIMPLE ANIMATION G Code Program N112 G00 211 333 N113 G01 Z5 F145 N114 G01 X97 5 Y 12 5 F294 N115 G03 X97 5 Y52 5 10 J20 F294 N116 G03 X77 5 Y32 5 10 J 20 F294 N117 G02 X72 5 Y27 5 LS JO F294
53. av s do uso do p s processador G RAPID e Abertura do programa criado na linguagem RAPID com o RobotStudio e execu o da simula o das traject rias associadas e Transfer ncia do programa para o controlador do rob e execu o do desenho com a c lula rob tica Sendo assim foi utilizado um ficheiro de imagem em formato jpg Figura 48 para a elabora o do desenho Figura 48 Ficheiro de imagem em formato jpeg escolhido para a elabora o do desenho http campaignme wordpress com 2009 06 Para possibilitar a importa o da informa o contida no ficheiro de imagem para um software de CAD CAM foi necess rio recorrer a um software de vectoriza o capaz de transformar o ficheiro de imagem num ficheiro de desenho vectorial em formato dxf pass vel de ser transferido para um software de CAD CAM como o G SIMPLE O software de vectoriza o utilizado foi o WinTopo Ap s as primeiras tentativas de vectoriza o do ficheiro de imagem escolhido depressa se verificou que o desenho vectorial produzido continha v rias descontinuidades e alguns contornos que eram ignorados devido exist ncia de v rios pix is de cor escura nas 10 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem proximidades O resultado era um desenho vectorial pobre em detalhe que n o era identific vel com a imagem original A edi o da imagem original por via de um software de edi o gr fica Ph
54. ca permitindo o processamento de grandes objectos de arte nos seus materiais originais Esta companhia participou num projecto conjuntamente com uma equipa cient fica para recriar a esfinge de Naxos em m rmore partindo de uma r plica em gesso da Introdu o esfinge O primeiro passo consistiu num mapeamento digital do modelo da esfinge usando uma c mara digital 3D e um computador De seguida procedeu se a uma tarefa rdua de refinamento e organiza o de centenas de digitaliza es tridimensionais numa sequ ncia de imagens que foram introduzidas num software para assim se gerarem as traject rias de maquinagem para o rob Figura 2 N vi AN y y ia 1 ad y a Figura 2 Programa o e simula o das traject rias realizadas pelo rob da S N B R http www snbr stone com Le Sphinx des Naxiens html O resultado foi um sucesso o rob da S N B R revelou se altura do desafio conseguindo esculpir um bloco de m rmore de 6 toneladas transformando o numa pe a de arte A r plica da esfinge de Naxos final possui duas toneladas Figura 3 Figura 3 Rob escultor da S N B R executando o acabamento da r plica da esfinge de Naxos em m rmore http www snbr stone com Le Sphinx des Naxiens html Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem Fabricamachinale A Fabricamachinale uma empresa italiana do grupo grupposcienziamachinale que implementa solu es rob t
55. co na c lula real Figura 55 Visualiza o do desenho vectorial esquerda e do desenho final efectuado pelo rob na c lula real a direita Os resultados obtidos s o bastante satisfat rios sendo que o sistema rob tico conseguiu descrever todos os contornos do desenho vectorial o que significa que as traject rias programadas no software de CAM foram fielmente reproduzidas comprovando assim a viabilidade do p s processador desenvolvido 15 Implementa o da Solu o na C lula Real 5 2 Maquinagem de Prot tipos com Ferramenta de Corte Rotativa Nos testes experimentais para a gera o de prot tipos foi utilizado um material de baixa resist ncia mec nica devido s limita es de rigidez impostas pelo bra o rob tico O material escolhido incidiu em espumas de poliuretano Figura 56 que devido s suas propriedades mec nicas possibilitam a maquinagem com bom acabamento superficial e a gera o de baixas for as de corte n o superando as limita es de rigidez do sistema rob tico Figura 56 Espumas de poliuretano usadas na maquinagem dos prot tipos A ferramenta de corte e o respectivo accionamento n o foram objecto de estudo neste trabalho No entanto a finalidade de se testar a aplicabilidade da solu o proposta levou utiliza o dos seguintes recursos dispon veis Figura 57 e Suporte da ferramenta adapt vel no punho do rob antropom rfico da ABB por meio de uma In
56. ddItem z150 ComboBox4 AddItem z200 ComboBox5 AddItem fine ComboBox5 AddItem z1 ComboBox5 AddItem z5 ComboBox5 AddItem z10 ComboBox5 AddItem z15 ComboBox5 AddItem z20 ComboBox5 AddItem z30 ComboBox5 AddItem z40 ComboBox5 AddItem z50 ComboBox5 AddItem z60 ComboBox5 AddItem z80 ComboBox5 AddItem z100 ComboBox5 AddItem z150 ComboBox5 AddItem z200 ComboBox6 AddItem fine ComboBox6 AddItem z1 ComboBox6 AddItem z5 ComboBox6 AddItem z10 ComboBox6 AddItem z15 ComboBox6 AddItem z20 ComboBox6 AddItem z30 ComboBox6 AddItem z40 ComboBox6 AddItem z50 ComboBox6 AddItem z60 ComboBox6 AddItem z80 ComboBox6 AddItem z100 ComboBox6 AddItem z150 ComboBox6 AddItem z200 End Sub Private Sub TextBox Change Sheets Folha Activate Cells 1 2 TextBox1 Text End Sub Private Sub TextBox2_Change Sheets Folhal Activate Vai Folhal ver qual a ultima linha lastrow Cells Rows Count H End xlUp Row Sheets Folha2 Activate Cells lastrow 3 B TextBox2 Text amp O End Sub Private Sub TextBox3_Change Sheets Folhal Activate Vai Folhal ver qual a ultima linha lastrow Cells Rows Count H End xlUp Row Sheets Folha2 Activate For m lastrow 4 To lastrow lastrow 3 If Cells m A MoveJ Or Cells m A MoveL Then Cells m E TextBox3 Text If Cells m A MoveC Then Cells m F TextBox3 Text 10
57. de programa e m dulos de sistema Os dados podem ser acedidos por instru es do mesmo m dulo ou por Instru es de outros m dulos dependendo do tipo de dados Rotina Uma rotina cont m um conjunto de instru es 1 e define as tarefas que o rob deve executar Uma rotina pode tamb m conter dados Um tipo particular de rotina a rotina principal main routine que define o ponto inicial de execu o do programa Cada programa tem que ter esta rotina caso contr rio n o ser poss vel executar o programa Apresenta se de seguida um exemplo de um programa em linguagem RAPID para descrever o percurso representado na Figura 42 Figura 42 Pontos programados para descrever um determinado percurso 56 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem MODULE Module1 CONST robtarget p1 140 49 9999999999998 30 1 0 0 0 0 0 0 0 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 CONST robtarget p2 185 49 9999999999996 30 1 0 0 0 0 0 0 0 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 Dados do CONST robtarget p3 220 84 9999999999997 30 programa 1 0 0 0 10 0 0 0 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 program data CONST robtarget p4 255 49 9999999999994 30 1 0 0 0 10 0 0 0 9E9 09E9 9E9 9 9 9E9 0E9 CONST robtarget p5 300 49 9999999999994 30 Modul 1 0 0 0 10 0 0 0 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 dulo Secund rio PROC Path 10 Movel p1 v100 fine FresaiWObj Workobject 1 Movel p2 v100 fine
58. de CAM que pode ser instalado sem custos adicionais e Um modelo de cinem tica real do rob no software de simula o e Capacidade de transfer ncia directa do programa do rob para o controlador do rob sem necessidade de qualquer p s processamento e Disponibilidade total de experimenta o do software por um per odo de 30 dias com funcionalidade completa Por todas estas raz es o software de programa o off line da ABB o RobotStudio foi escolhido como ferramenta de apoio realiza o do presente projecto 2 3 RobotStudio da ABB No mbito deste trabalho utilizado o software de programa o off line da ABB o RobotStudio que utiliza a linguagem de programa o RAPID da ABB Neste t pico feita uma breve abordagem s capacidades do RobotStudio e da aplica o Machining PowerPac Add in do RobotStudio 24 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem 2 3 1 Potencialidades do RobotStudio A empresa ABB introduziu no mercado um conceito de programa o para os seus rob s que designou por true Off line Programming Tal nome surge do facto do RobotStudio utilizar um controlador virtual que uma c pia exacta do controlador real que corre nos rob s utilizados na produ o permitindo executar simula es bastante realistas Numa vis o geral sobre o desenvolvimento de programas o RobotStudio apresenta ferramentas muito teis as quais permitem que seja poss ve
59. de programa tem sempre que existir um m dulo principal 1 e aquele que cont m a rotina principal main routine que possui o c digo de inicio do programa Em pequenas aplica es a programa o pode estar contido em apenas um m dulo de programa enquanto que em aplica es mais complexas poder ser necess rio ter o m dulo principal a referenciar rotinas ou dados contidos num outro ou outros m dulos de programa secund rios Um m dulo de programa pode incluir e Defini o da interface com equipamento externo e Rotinas gerais e Dados geom tricos obtidos por sistemas CAD e Dados geom tricos obtidos por movimenta o directa do rob Todos os m dulos de programa s o removidos quando apagado o programa da mem ria do controlador Tipicamente os m dulos de programa s o escritos pelo utilizador M dulos de sistema Os m dulos de sistema s o utilizados para definir dados comuns e espec ficos de ferramentas ou de rotinas Estes dados n o ficam inclu dos no programa quando este guardado mas sim armazenados na mem ria principal do controlador Os m dulos de sistema dizem normalmente respeito mais a equipamentos do que ao programa em particular e s o normalmente escritos pelo fabricante do rob ou integrador da c lula rob tica 55 Desenvolvimento de um Sistema P s Processador Dados do programa program data Dados do programa dizem respeito a valores e defini es utilizados nos m dulos
60. e velocidade com que a ferramenta se movimenta em rela o pe a Plunge Rate Velocidade com que a ferramenta avan a em profundidade na cota Z Stock to Leave Representa a quantidade de material que vai ser deixada para a opera o de acabamento Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem H tamb m a possibilidade de executar o acabamento definindo uma segunda ferramenta e uma direc o para a execu o do processo Figura 26 SP mm Finish Global Parameters EEEE Enable Finish Pass Tolerance 0 250 mm m E Ball Mill 10 0000 mm Index 0 Machine whole stock Cut Along X Select Tool O Machine geometry 0 000 mm Roughing i Stepover 7 500 mm Enable Roughing Pass y End Mill 10 0000 mm Index 0 Depth per Pass 5 000 mm Plunge Rate 5 000 mm Surface Angle Limit 0 0000 Cut X then Y Stepover 7 500 mm Don t Machine Top of Stock Feedate 5 000 mm Plunge Rate 2 000 mm Step Down D 1000 in Stock to Leave 0 000 mm Waterline Mim Surface Angle 60 0000 Full Retracts Only Use 3D Roughing Use Parallel Path End Mill 10 0000 mm Index 0 Mill Direction Climb Conventional Select Tool Pencil Cleanup Feedrate 5 000 mm Plunge Rate 2 000 mm load Stings Figura 26 Defini o de alguns dos par metros necess rios para gerar as traject rias da ferramenta no MeshCAM Os par metros que s o descritos a seguir
61. e 50 Figura 37 Visualiza o de um exemplo de instru o de movimento circular G03 51 Figura 38 Identifica o do par metro de zona neste caso o par metro de zona equivale a Figura 39 Ilustra o da posi o do sistema de coordenadas base esquerda e do sistema de coordenadas do TCP pormenor direita ccccccccccsssssssseecceceeeeeeeeseeecceeeeeeaaeseeseeeeeeeeaas 52 Figura 40 Sistema de coordenadas workobject constitu do pelo user frame e ODF CCE TAME ssrt eaan nired sp A E tac ad ls dra atue 54 Figura 41 Estrutura de um programa escrito na linguagem RAPID ccccceeeeeeeeeeeeeees 54 Figura 42 Pontos programados para descrever um determinado percurso 56 Figura 43 Arco definido por 2 pontos e centro e cce eeereeeeranaeeeeeerrrrreeeea 59 Figura 44 Rela es geom tricas usadas para a determina o do ponto interm dio CO AIC oes pra a a Ne oe ete oe eee osama ees 60 Figura 45 Janela de interface do p s processador G RAPID sseessessssseersssssssssserrsssssssse 64 Figura 46 Janela de di logo do G RAPID para importa o do ficheiro NC c digo G 65 Figura 47 Janela de di logo do G RAPID que permite guardar o ficheiro que cont m o programa RAPID p s processado ccccccssssssseeeccccceceeesseseecccccsuaeeessseecccesssaaeesseeecceeeeusaeeesess 66 Figura 48 Ficheiro de imagem em format
62. e E l 1 1 Aplica es de Maquinagem usando Rob s Industriais ceee iii 2 1 2 Prototipagem R pida por Maquinagem M quinas Ferramenta CNC e Rob s AGUAS a RD SR CS o 6 1 3 Pr Maquinagem com Rob s Industrials ccssesessecceceeeceeeeeseeeceeeeeesaeeseseeeeees 7 1 4 Rob s Recentes Optimizados para Maquinagem ccccccssseessecceeeeeeeeeeeseeeeeeeeaaas 8 LS Objectivos parao Trabalho a Reali Zar ceecee E E aS 11 KO Erota do Rolain O A E Da 12 2 Programa o e Simula o Gr fica de Rob s 2 0 0 eeeeseecceccceeeeeeeeeeecceeeeeeaaeeseeeeeeeeeeaaas 15 ZF Brosrama c o de RODOS aaa nan a ad 15 2d PEOST O One a RREO DO a e a 16 Dl Programacio Off INE ssa arraia ae wisely Sa e SAS RS a ean eas 17 2 2 Software CAD CAM e Programa o Off line de Rob s ccceecccecceeceeeeeeeeeseeeeeees 18 2 ARODOE STALLONE BD stoi a acerca ratte ancestries 24 23 1 Potencialidades do RODOLSIUGIO seissen a E E EERE 25 ZOD Exemplo de ADICaA O casaria a E A 26 5 Analise de Softwares d e CAM sarado noso s da a 31 LL OEM Aa DeC ATI eshte a io a A pad Mh igrade eer scaceesaae ene 31 So MasterCAM assi case asa aif Din asia dica seria Den Daian did nasais cri Munch untae 32 do dMesnCAM d GRA SOWAT saia E E E EE E aaa 34 E O MPE 2 tae E E TA AES 40 Xi Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem 4 Desenvolvimento de um Sistema POs ProcessadOP ceeeccccccccceceeeeeeeeeseeeees
63. e de simula o e programa o off line sendo feita uma distin o entre software propriet rio software fornecido pela empresa para a programa o dos seus pr prios rob s e software gen rico software desenvolvido para a programa o de rob s de v rios fabricantes 17 Programa o e Simula o Gr fica de Rob s Software propriet rio Software gen rico Tabela 2 Exemplos de algumas solu es de software para programa o off line e simula o de rob s 2 2 Software CAD CAM e Programa o Off line de Rob s A ind stria das m quinas CNC desde h muito viu a necessidade do uso de padr es e adoptou o padr o DIN ISO 66025 mais conhecido como c digo G como linguagem de programa o padr o para comandar as m quinas o que resultou no aparecimento de uma variedade de programas CAD CAM relativamente f ceis de usar para os utilizadores das m quinas CNC Contudo com os avan os t cnicos em termos de software permitiu se uma certa Interac o entre os programas de CAD CAM e o software de programa o off line de rob s Deste modo a complexidade das pe as a produzir deixa de ser uma barreira para a programa o das traject rias do rob De facto tal interac o revela um enorme potencial possibilitando usar programas CAD CAM para criar o modelo em espa o virtual definir todo CAD CAM designa desenho assistido por computador Computer aided design e manufactura assistida por computador comp
64. e maquinagem como velocidade e profundidade de corte e avan o s o determinados pelo m dulo de programa o de comando num rico do sistema CAM As trajectorias a serem percorridas s o geradas automaticamente sobre as entidades geom tricas seleccionadas atrav s da interface gr fica do software de CAM de acordo com as estrat gias de maquinagem seleccionadas O processo de gera o das traject rias e a interpola o dos movimentos lineares e circulares s o realizados pelos algoritmos matem ticos presentes no programa de CAM Ap s a cria o das traject rias o p s processador do programa de CAM gera o programa de controlo num rico que possui instru es e comandos para o controlo de maquinas ferramenta CNC no formato de linguagem ISO habitualmente conhecido como c digo G com caracter sticas espec ficas requeridas pelas variadas m quinas CNC existentes O software de CAM utilizado admite a manipula o do arquivo de p s processamento permitindo a personaliza o de um p s processador qualquer e o desenvolvimento de novos p s processadores a partir de um padr o que cont m a maioria das fun es necess rias s opera es de maquinagem Assim atrav s da manipula o deste p s processador poss vel modificar o formato e o padr o do arquivo de texto do programa NC resultante do p s processamento A op o pelo desenvolvimento de um novo p s processador ao inv s da possibilidade de personaliza o de um j
65. eText Replace sFile Text MoveC MoveC sFileText Replace sFileText sFileText Replace sFile Text PROC PROC sFileText Replace sFileText ENDPROC ENDPROC sFileText Replace sFileText ENDMODULE ENDMODULE Vai escrever no ficheiro lOpenFile FreeFile Open sFileName For Output As lOpenFile Print lOpenFile sFileText Close lOpenFile End If End Sub Private Sub UserForm Initialize UserForm2 Show ComboBox1 AddItem v5 ComboBox1 AddItem v10 ComboBox1 AddItem v20 ComboBox1 AddItem v30 ComboBox1 AddItem v40 ComboBox1 AddItem v50 ComboBox1 AddItem v60 ComboBox1 AddItem v80 ComboBox1 AddItem v100 ComboBox1 AddItem v150 ComboBox1 AddItem v200 ComboBox1 AddItem v300 ComboBox1 AddItem v400 ComboBox1 AddItem v500 ComboBox1 AddItem v600 ComboBox1 AddItem v800 ComboBox1 AddItem v1000 ComboBox1 AddItem v1500 ComboBox1 AddItem v2000 ComboBox1 AddItem v2500 ComboBox1 AddItem v3000 ComboBox1 AddItem v4000 ComboBox1 AddItem v5000 ComboBox1 AddItem v6000 ComboBox1 AddItem v7000 ComboBox1 AddItem vmax ComboBox2 AddItem v5 ComboBox2 AddItem v10 ComboBox2 AddItem v20 106 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem ComboBox2 AddItem v30 ComboBox 2 AddItem v40 ComboBox2 AddItem v50 ComboBox2 AddItem v60 ComboBox2 AddItem v80 ComboBox2 AddItem v100 ComboBox 2 AddItem v150 ComboBo
66. eeeaaaaeeses 22 Figura 18 Modela o da pe a no SolidWorks esquerda e importa o do ficheiro de CAD para o ambiente de trabalho do RobotStudio direita cc ceeeeesseeeccceeeeeeeeeeseeeeeeeeeeeeeees 2 Figura 19 Visualiza o das traject rias geradas cceeeceecccccecceeeeeseeececeeeeaeeeseesceeeeeeaaaeeeees 28 Figura 20 Traject rias incorrectas que causam colis es da ferramenta com a pe a 29 Figura 21 Visualiza o da interface gr fica do software de CAD CAM PowerMill http u12 134 fsid cvut cz Pudaj link amp list skup technologie obrabeni 52 Figura 22 Visualiza o da interface gr fica do software de CAD CAM MasterCAM em cima esquerda e do modulo de programa o e simula o rob tica o Robotmaster em baixo direita http www Iinhousesolutions com products robotmaster mastercam robotmaster php 33 Figura 23 Ilustra o da interface gr fica do software de CAM MeshCAM e de um exemplo de um modelo CAD importado em formato STL seeeessssssssseeeressssssssserrssssssssseerrsssssssseeeree 34 Figura 24 Janela de di logo do MeshCAM para a defini o das dimens es do bloco inicial a SENA Ui MAO pras iss prata ao E AEA e a e 35 Figura 25 Janela de di logo do MeshCAM para a defini o dos par metros da EEEN S CU tee E A E RD OE EEA RR A NTN 36 Figura 26 Defini o de alguns dos par metros necess rios
67. eeeeeeeeeeeeeees 43 4 1 Estrutura G ralda Solu o Adoptada assar iisinsssiessoaGanisdig e 43 4 2 Linguagem padr o DIN ISO 66025 c digo G errar 46 4 3 Linguagem RAPID e o Sistema Rob tico rr reeeeeeeeerrreeeanas 51 4 4 Convers o C digo G para Linguagem RAPID errar 58 AS interlace de Pos Processamento sireni reni E RR TAd ELLER RNA Sa 63 5 Implementa o da Solu o na C lula Real 0 0 ecccccccccccceceeseeeeeeceeeeeeaeeeeseeeeeeeeeaaas 69 5 1 Elabora o de Desenhos usando o Rob ABB ccic eee 69 5 2 Maquinagem de Prot tipos com Ferramenta de Corte Rotativa 16 dd PrOCEdIneNtO asas ai GR a Dieta o Sa E ca Da OR raiar Sn cranes 78 S22 Paramos de OC LA CAO sas sac sspears ae is US SS RES e DS RR NA 19 5 2 3 Realiza o de Ensaios de Maquinagem ccceecssecccecceeeesseseecceeeceeaaeesseeeeeees 80 6 Comnclisoes e Trabalhos EuturoS sz aposta stati fa a DRA a 91 O Resultados erdisCUSSOES capa anmaaaa nois mada RS E li 91 02 COn OOS costas dr piscina aii ad ss Sai a e Ra Cen 92 05 Erabalhos FUMOS sas sisatis sina sois E E a Spa 93 T Rer neis DIDINOSFATICAS pais ii Dina E a a E hashes vale aoamannortuns 95 ANEXO A C digo de Programa o do P s Processador Desenvolvido 99 xii Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem ndice de Figuras Figura 1
68. eita uma an lise das caracter sticas das linguagens padr o DIN ISO 66025 c digo G e RAPID evidenciando as limita es e equival ncias impostas para permitir a tradu o entre as diferentes linguagens 4 2 Linguagem padr o DIN ISO 66025 c digo G Um programa na linguagem padr o DIN ISO 66025 mais conhecido por c digo G utilizado pelo controlador de uma m quina CNC A sua estrutura compreende dois grandes grupos de fun es as fun es G e as fun es M As fun es G est o associadas ao posicionamento e movimenta o da ferramenta enquanto que as fun es M est o ligadas aos par metros de controlo da m quina CNC O c digo G usa tamb m vari veis reservadas para a defini o do tipo de opera o par metros auxiliares de opera o coordenada de movimenta o etc Algumas das fun es e vari veis utilizadas no c digo G s o apresentados na tabela 4 e tabela 5 N mero da linha do programa Deslocamento nos eixos cartesianos OR Raio de interpola o circular STS Tabela 4 Exemplo de algumas vari veis utilizadas no c digo G e sua descri o 46 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem Fun o de posicionamento atrav s de movimento r pido onde a ferramenta se desloca em linha recta at o ponto especificado pelos par metros da coordenada J Selec o do sistema de coordenadas da pega SSS Tabela 5 Exemplo de algumas fun es utilizada
69. er ncia aos diferentes tipos de programa o de rob s bem como listadas solu es de software de v rios fornecedores existentes no mercado Ser ainda dedicada especial aten o ao software de programa o e simula o off line dos rob s da ABB o RobotStudio visto ser uma ferramenta necess ria para a programa o off line do rob ABB IRB 2400 presente no Laborat rio de Rob tica do Departamento de Engenharia Mec nica da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto 2 1 Programa o de Rob s Nos seus prim rdios a programa o de rob s era efectuada na linha de produ o requerendo a utiliza o do rob Sempre que houvesse necessidade de modificar o programa do rob era necess rio parar a produ o da c lula robotizada Este tipo de programa o designa se como programa o on line Na actualidade devido evolu o tecnol gica existem softwares de simula o para computadores pessoais que permitem programar os rob s sem fazer uso directo do rob Esta programa o denominada por programa o off line Sendo assim quando se pretende programar um rob tal pode ser feito usando dois m todos um a programa o on line sendo o outro a programa o off line 15 Programa o e Simula o Gr fica de Rob s 2 1 1 Programa o On line Neste tipo de programa o necess rio o uso directo do rob por parte do programador Este movimenta o rob at s posi es pretendid
70. erhino stl Figura 23 Ilustra o da interface gr fica do software de CAM MeshCAM e de um exemplo de um modelo CAD importado em formato STL O software permite importar ficheiros de CAD em formato STL Stereolithography Este um formato neutro muito usado nos sistemas de prototipagem r pida por estereolitografia e tamb m no processo de impress o tridimensional utilizando impressoras 3D permitindo compatibilidade com uma variedade de programas de CAD 34 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem O software MeshCAM possui uma Interface gr fica bastante intuitiva permitindo uma r pida aprendizagem por parte do utilizador mesmo que este n o possua experi ncia em softwares de CAM A gera o de traject rias feita automaticamente a partir de um modelo CAD importado sendo para isso necess rio definir alguns par metros de maquinagem necess rios tais como e Dimens es do bloco inicial a ser maquinado Figura 24 e O zero do programa o c digo G gerado sempre relativo ao zero do programa e A m xima profundidade de corte e A dist ncia da ferramenta face de topo do bloco nos movimentos r pidos de posicionamento e O tipo de ferramenta dimens es da ferramenta velocidade de accionamento Figura 23 Define Stock ee Stock Size 159 482 mm 158 967 mm 120 000 mm Lock Stock Dimensions Fit to Geometry XY Position Left 0 000 mm Ri
71. esa de ponta esf rica esquerda e Fresa ehna 6120 a dieta ess sus ES EUDES s aaa ap FI Figura 59 Sistema de fixa o IMPLrOViSadO ccccsssseesssssseseceecccccceccceeeeeeaaeaseseeseseeeeeeeeeeeees 78 Figura 60 Procedimento experimental adoptado ccccccecceccecccececceeeeaeeeeeeeeeeeeseeeeeeeeeeeees 78 Figura 61 Visualiza o da qualidade superficial das cavidades efectuadas com as duas fresas para velocidades de avan o Cileremtes nantes weed trace saida ad Cd ani a A 19 Figura 62 Cavidade esf rica Modela o em CAD no SolidWorks ccsseeeeeeeeeseeeeeeeeeeeeees 80 Figura 63 Traject rias da ferramenta para o ciclo de desbaste a verde e para o ciclo de acabamento a amarelo no MeshCAM qasunsinsa iss sda rsaissis is aa eaa bestas 81 Figura 64 Gera o do programa em c digo G para importa o directa com o Figura 65 Simula o do programa no RobotStudio ccccccccecccccccccececeeeeaaaaaesesessssseeeeeeeeeeees 82 Figura 66 Posi o dos referenciais TCP e workobject na simula o esquerda e na c lula ea adia er ena ne ae Di A ne FO a 83 Pisura6 Cavidade esterc concluida cansinarisa E AREA A aaa 83 Figura 68 Prototipo Modelo em CAD enrio E E 84 Figura 69 Percursos da ferramenta para a opera o de desbaste cc eseeeeeseceeeeeeeeeeeeees 84 Figura 70 Percursos da ferramenta para a primeira opera o de acabamento 8
72. eum tica utilizada e o seu suporte estes n o foram objectos de estudo no entanto verificou se um pequeno desalinhamento da ferramenta relativamente ao eixo do suporte O suporte usado n o pertencia ferramenta pneum tica o que dificultou a defini o da posi o do referencial TCP da ferramenta Quanto qualidade superficial das pe as produzidas o acabamento proporcionado pelo sistema rob tico revelou se como satisfat rio Por m embora fosse interessante proceder sua verifica o dimensional tal procedimento n o foi abordado pois o objectivo do presente trabalho est focado mais na capacidade de implementa o de uma solu o rob tica de maquinagem do que propriamente na an lise dimensional das referidas pe as produzidas 6 2 Conclus es Os resultados dos ensaios experimentais efectuados na c lula real com o rob ABB vieram a comprovar a viabilidade da aplica o do p s processador desenvolvido G RAPID e a sua integra o com os sistemas computacionais de aux lio manufactura sistemas CAD CAM As vantagens do desenvolvimento de um p s processador capaz de interpretar os c digos de programa o das traject rias das m quinas ferramenta CNC e convert los em programas na linguagem de rob s est o na versatilidade flexibilidade e diminui o do tempo de programa o do sistema rob tico O algoritmo implementado no p s processador G RAPID permite que o utilizador possa programar traject
73. existente justificada pelas limita es no processo principalmente na adapta o da sintaxe da linguagem rob tica RAPID para o editor de p s processador O p s processador desenvolvido utiliza como dado de entrada o ficheiro do programa NC gerado pelo CAM No entanto necess rio que o ficheiro do programa NC seja manipulado primeiro num editor de texto para que possa ser reconhecido pelo p s processador O algoritmo do p s processador permite a convers o autom tica de traject rias adequa o das fun es de movimento e par metros de opera o obtendo se assim como resultado a automa o do processo de programa o de rob s O p s processador desenvolvido consiste em fun es e subrotinas elaboradas na linguagem de programa o VBA Visual Basic for Applications que s o executadas no Interior do Microsoft Excel O algoritmo implementado identifica fun es e par metros da opera o descritos para o comando num rico de uma m quina ferramenta e relaciona os com o sistema rob tico 45 Desenvolvimento de um Sistema P s Processador Ap s a gera o do programa do rob o mesmo transferido para o software de programa o off line o RobotStudio onde s o simuladas as traject rias a executar pelo rob Por fim o programa pode ser transferido para o controlador do rob de modo a ser poss vel testar o programa gerado na c lula real Para um melhor entendimento da metodologia seguida ser f
74. ght 0 000 mm Back 0 000 mm Front 0 000 mm M Centerx M Center Y Position Top 0 000 mm L Bottom 0 000 mm W Center Z ok Cancel Figura 24 Janela de di logo do MeshCAM para a defini o das dimens es do bloco inicial a ser maquinado 35 An lise de Softwares de CAM Edit Tool 25 Tool Type Dimensions Overall Length 60 000 mm Shaft Diameter 10 000 mm Flute Diameter 10 000 mm Flute Length 20 000 mm 0 000 mm Taper Angle 0 0000 Tool Number D Spindle Speed RFM 1000 Default Toolpath Settings Feedrate 5 000 mm Plunge Rate 2 000 mm Stepover 5 000 mm Depth per Pass 2 500 mm ox ema Figura 25 Janela de di logo do MeshCAM para a defini o dos par metros da ferramenta Existem ainda outros par metros que o MeshCAM necessita para criar as traject rias da ferramenta 36 Toler ncia Define a precis o com que as traject rias s o calculadas Uma maior toler ncia significa um menor n mero de pontos utilizados para descrever a traject ria ao longo da superf cie a maquinar Este par metro tamb m influencia o tempo de c lculo necess rio produ o das traject rias sendo que quanto maior a toler ncia menor o tempo de c lculo Profundidade de corte depth per pass Define a profundidade de cada passagem da ferramenta Stepover Define a dist ncia entre as passagens paralelas da ferramenta no ciclo de corte para uma cota Z constante Feedrat
75. icas em diversas reas uma das quais a rea m dica produzindo modelos para a cria o de Orteses e pr teses A solu o rob tica denominada ORTIS que a empresa comercializa consiste numa c lula robotizada constitu da por um rob industrial Kuka ou ABB uma mesa rotativa Figura 4 e um software pr prio para programar o rob Figura 4 C lula robotizada ORTIS da empresa Fabricamachinale http www fabricamachinale 1t prodotti ortis Simtech Systems Esta empresa finlandesa desenvolve e distribui software para controlar rob s industriais Trabalhando conjuntamente com a companhia alem que fornece solu es rob ticas integradas a Miihlbauer Maschinenbau e o fabricante autom vel Audi a Simtech systems desenvolveu um m todo para a produ o de moldes em areia Os moldes s o criados directamente a partir de um modelo em CAD desenho assistido por computador usando um rob para maquinar directamente o molde em areia sem ser necess rio recorrer ao uso de modelos para criar o molde A empresa designa este m todo por patternless casting Sirvi 2008 Introdu o Atrav s do uso de dois softwares essenciais um para a simula o de todo o processo de vazamento do metal no molde ConiferCast e o outro necess rio para optimizar as traject rias de maquinagem efectuadas pelo rob industrial no molde em areia ConiferRob tal processo tornou se poss vel A tecnologia da Simtech foi utilizada na produ
76. icheiros de configura o n o s o mais do que ficheiros de texto Figura 28 de modo a criar um programa NC com o c digo G no formato desejado pelo utilizador O MeshCAM de facto uma alternativa interessante aos softwares de CAM propriet rios e gen ricos mais conhecidos no mercado tendo como principais vantagens o facto de ser bastante expedito f cil de utilizar e ser gratuito e perfeitamente funcional num per odo de 30 dias Depois desse per odo o utilizador ter que adquirir uma licen a para continuar a usar o programa O MeshCAM disponibiliza as suas licen as a um pre o muito mais apelativo que os habituais programas de CAM dispon veis no mercado No entanto o MeshCAM tamb m possui limita es principalmente no que toca ao programa gerado de facto o MeshCAM n o faz uso de interpola es circulares no c lculo das traject rias da ferramenta apenas usa interpola es lineares Sendo assim ao gerar uma traject ria sobre uma superf cie curva feita uma aproxima o por traject rias lineares em pequenos segmentos sendo o comprimento desses segmentos definido de acordo com a toler ncia especificada 38 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem x4 hp BO Programas MeshCAMS posis IOC Organizar v Abrir v Ft Favoritos 4 ProgramaCodigoGR EE Ambiente de trabalho Bibliotecas E Documentos Imagens a M sica EE V deos 28 Grupo Dom stico B Ric
77. inagem ser utilizada a c lula rob tica dispon vel no Laborat rio de Rob tica do Departamento de Engenharia Mec nica da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Figura 12 Figura 12 C lula robotizada dispon vel no Laborat rio de Rob tica do Departamento de Engenharia Mec nica da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto 11 Introdu o Os elementos constituintes da c lula robotizada s o e Rob industrial antropom rfico de seis eixos ABB IRB 2400 com 1 5m de alcance m ximo e 16kg de capacidade de carga e Mesa rotativa IRBP e Ferramenta de corte com accionamento pneum tico e Controlador IRCS 1 6 Estrutura do Relat rio Tendo em conta os objectivos atr s mencionados o presente relat rio est organizado em 7 cap tulos e 1 anexo Assim no cap tulo 2 denominado Programa o e Simula o Gr fica de Rob s descreve se os diferentes tipos de programa o de rob s assim como as diversas solu es de software dos v rios fornecedores onde apresentado o software de programa o off line o RobotStudio e o seu m dulo de CAM o Machining PowerPac No cap tulo 3 An lise de Softwares de CAM feita uma breve refer ncia a alguns dos softwares de CAM mais conhecidos bem como analisadas as caracter sticas dos softwares que serviram como ferramentas de suporte na realiza o do presente trabalho Seguidamente no cap tulo 4 intitulado Desenvolvimento de um Sistema P s
78. iro NC gerado pelo G SIMPLE como input file e o ficheiro de configura o editado do p s processado como rule file gerando como output file o programa NC com o c digo G no formato pretendido Figura 32 O GSPOST um programa independente do software de CAD CAM G SIMPLE no sentido em que n o necessita que o G SIMPLE esteja aberto para poder ser executado Embora o G SIMPLE n o possua as mesmas funcionalidades dos softwares de CAM mais dominantes no mercado este oferece uma solu o para maquinagem de 3 eixos completamente gratuita para o utilizador G Simple Configurable G Code Post Proccesor Rule File C Program Files gsimple fanucABs ctg Browse Edit Input File C Users Ricardo Desktop PocketFront nc Browse Edit Output File C Program FilesigsimpleiPocketFrontpnc Browse Go Exit Figura 32 Utiliza o do programa GSPOST para obten o de um ficheiro NC com c digo G em formato personalizado 42 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem 4 Desenvolvimento de um Sistema P s Processador O presente cap tulo apresenta o desenvolvimento de um sistema p s processador para a utiliza o de rob s em opera es de maquinagem mais precisamente fresagem A sua estrutura utiliza os recursos de Integra o entre sistemas para proporcionar flexibilidade no uso de sistemas rob ticos al m da automa o do processo de programa o de rob s
79. iva por lazer SLS reduziu drasticamente o tempo de desenvolvimento do produto e os custos associados Esta redu o permite a f cil visualiza o da pe a prot tipo nas fases iniciais de design o que contribui para que possam ser detectados e corrigidos erros de design da pe a antes de se passar fase de produ o Existe assim a possibilidade de fabricar pe as complexas a partir de um desenho em computador acelerando o desenvolvimento de novos produtos e permitindo que pe as nicas ou em pequenos lotes sejam fabricadas rapidamente e com um custo muito baixo No entanto a ind stria v os sistemas de prototipagem r pida como sendo n o totalmente satisfat rios devido limita o da escolha de materiais do volume do prot tipo produzido Schaaf 2000 e baixa precis o no acabamento superficial Consequentemente as m quinas ferramenta de controlo num rico computadorizado CNC mant m se como a melhor alternativa face s tecnologias de prototipagem r pida revelando se mais eficientes e econ micas na produ o de prot tipos de maiores dimens es ou prot tipos de superf cies complexas como pe as da ind stria aeroespacial carro aria autom vel cascos de navios e outros bens de consumo Vergeest amp Tangelder 1996 Contudo nos ltimos anos os avan os da tecnologia rob tica em equipamento e respectivo software de programa o permitiram o surgimento dos rob s industriais em aplica es de remo o
80. l e Importa o de ficheiros CAD e Gera o de traject rias automaticamente a partir de um modelo CAD atrav s do add in Machining PowerPac e Optimiza o de traject rias indicando poss veis pontos de singularidade e Verifica o de alcance e Verifica o tridimensional das traject rias programadas e Detec o de colis es e Adi o de aplica es extra soldadura maquinagem etc e Verifica o da aplicabilidade do programa na c lula real e Possibilidade de exportar os programas criados em RAPID ou em RW Machining F C Outra ferramenta que o RobotStudio possui atrav s do add in Machining PowerPac a possibilidade de usufruir de 3 modos de opera o para a maquinagem o Normal Process O FC SpeedChange e o FC Pressure O Normal Process baseado no comando do rob atrav s do controlo de posi o tendo como objectivo fazer o rob cumprir cada ponto da sua traject ria programada Gra as ao controlador virtual que garante de certa forma que se a simula o em ambiente virtual for bem sucedida esta funcionar na c lula real gt RW Machining FC designa RobotWare Machining Force Control que um software da ABB para o controlo de for a 295 Programa o e Simula o Gr fica de Rob s O FC Pressure faz com que o rob se adapte s superf cies de trabalho tornando o sens vel a for as de contacto sendo para isso necess rio ensinar uma traject ria de refer ncia definindo
81. m de materiais com maior dureza Numa tentativa de contornar este problema os fabricantes de rob s utilizam duas abordagens rob s de estrutura s rie e rob s de estrutura paralela A maioria dos rob s industriais s rie apresenta configura o articulada em que os eixos de rota o est o dispostos em s rie No caso dos rob s de estrutura paralela os eixos est o dispostos em paralelo suportando o elemento terminal Figura 7 A estrutura articulada possui um maior espa o de trabalho com grande acessibilidade a pe a a ser maquinada mas com rigidez limitada quando comparada com um rob de estrutura paralela A elevada rigidez dos rob s de estrutura paralela permite uma elevada repetitibilidade de movimentos e estabilidade em situa es de carga t picas nas aplica es de maquinagem No entanto a configura o dos seus eixos n o permite ter grandes espa os de trabalho Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem De seguida apresenta se uma lista de rob s recentes utilizados para aplica es de maquinagem e FANUC F 200iB estrutura paralela para aplica es que requerem maior rigidez e repetitibilidade do bra o rob tico Figura 7 e ABB IRB 6660 estrutura s rie dedicado a opera es de pr maquinagem na ind stria da fundi o Figura 8 e Kuka KR 500 estrutura s rie com uma capacidade de carga at 500kg Figura 9 e Motoman DXI550N estrutura
82. mos anos o desenvolvimento de equipamento e software de programa o permitiu o surgimento da tecnologia rob tica na rea da prototipagem r pida por maquinagem Este trabalho prop e o desenvolvimento de uma solu o integrada para a cria o de prot tipos por maquinagem usando um rob industrial equipado com uma ferramenta de corte Em primeira Inst ncia foi efectuada uma pesquisa dos diferentes tipos de solu es existentes na integra o dos recursos dos sistemas CAD CAM com os softwares de programa o off line dos v rios fornecedores Seguidamente atrav s da utiliza o de recursos de CAD CAM gerou se o c digo de programa o para m quinas ferramenta CNC e fez se a posterior adapta o para a aplica o num sistema rob tico atrav s de uma interface computacional desenvolvida na linguagem de programa o VBA Visual Basic for Applications Por fim a viabilidade da solu o proposta confirmada atrav s de ensaios realizados em modelos de superf cies complexas onde o objectivo do referido trabalho foi alcan ado Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem Conception of a Robotic System for Rapid Prototyping by Machining Abstract Nowadays the market is driven by increased global competition in the manufacturing industry sector Being influenced by the economy the manufacturing industry feels tempted to move away to markets with significantly lower labor costs
83. mtech Systems Simtech Systems Online www easysimulation com web html simtech_en consultado em 13 03 2010 Sirvi M 2008 Patternless casting is ideal for prototyping HiTech Finland 2008 95 Refer ncias Bibliogr ficas Sirvio M e Wos M 2009 Casting directly from a computer model by using advanced simulation software FLOW 3D Cast ARCHIVES OF FOUNDRY ENGINEERING 2009 Vol 9 pp 79 82 S N B R S N B R online www snbr stone com consultado em 13 03 2010 Staubli Staubli Robotics Online www staubli com en robotics consultado em 19 03 2010 Vergeest J S e Tangelder J W 1996 Robot machines rapid prototype Industrial Robot 1996 Vol 23 No 5 pp 17 20 Walstra W H Bronsvoort W F and Vergeest J S M 1994 Interactive simulation of robot milling for rapid shape prototyping Computers and Graphics Vol 18 No 6 1994 pp 861 871 96 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem ANEXOS 97 98 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem ANEXO A C digo de Programa o do P s Processador Desenvolvido Sub Organizar Sheets Folhal Activate lastrow Cells Rows Count A End xlUp Row A primeira linha do c digo tem que possuir coordenada X coordenada Y e coordenada Z na posi o respectiva If Left Cells 1 B
84. na c lula virtual do RobotStudio Os primeiros ensaios foram efectuados com um marcador de tra o grosso estando a folha posicionada em cima de um material esponjoso de forma a limitar as for as de contacto aquando do contacto do marcador com a folha de desenho Figura 53 Foram tamb m realizados testes experimentais utilizando uma esferogr fica de tra o fino a qual foi fixada na garra pneum tica Tal como no caso do marcador sentiu se necessidade de limitar as for as de contacto presentes tendo sido introduzida uma mola no interior da esferogr fica para esse efeito 13 Implementa o da Solu o na C lula Real Figura 53 Foto da c lula real durante a elabora o do desenho utilizando um marcador grosso Na Figura 54 podem ser vistas as traject rias executadas pelo rob para a cria o do desenho utilizando a esferogr fica de tra o fino fixa na garra pneum tica e movimentada pelo bra o rob tico Figura 54 Execu o das traject rias do rob utilizando a esferogr fica de tra o fino 74 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem Os resultados dos ensaios experimentais para a elabora o do desenho com o rob industrial permitiram avaliar a viabilidade do processo de convers o das traject rias no p s procesador G RAPID Na Figura 55 apresentado o desenho vectorial no software de vectoriza o e o desenho final elaborado com o rob antropom rfi
85. nagem 5 2 2 Par metros de Opera o Devido inexist ncia de refer ncias para os par metros de corte relativos a opera es de maquinagem com a utiliza o de sistemas rob ticos procurou se compatibilizar a rigidez do sistema utilizado com o baixo bin rio da ferramenta utilizada e as propriedades do material a ser maquinado Foi ent o realizado um programa no RobotStudio para a execu o de testes pr ticos tendo em vista a adequa o dos par metros de opera o mais concretamente das velocidades de avan o a implementar no processo de maquinagem Os testes efectuados foram realizados com duas ferramentas de corte distintas uma fresa cil ndrica de 7 8mm de di metro e uma fresa esf rica de 4 8mm de di metro Usaram se diferentes velocidades de avan o executando cortes lineares na superf cie do material As velocidades de avan o testadas foram de 30 50 80 e 100mm s A ferramenta pneum tica foi operada a 6 bar Os resultados podem ser vistos na Figura 61 Velocidades de avan o 30mm s 50mm s 80mm s 100mm s Figura 61 Visualiza o da qualidade superficial das cavidades efectuadas com as duas fresas para velocidades de avan o diferentes Ap s Inspec o visual das cavidades deixadas por remo o de material verificou se que a melhor qualidade superficial ocorreu na opera o com a velocidade mais baixa de 30mm s Sendo assim decidiu se adoptar esta velocidade como velocidade de avan o du
86. ntificam as traject rias do ciclo de acabamento 80 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem Figura 63 Traject rias da ferramenta para o ciclo de desbaste a verde e para o ciclo de acabamento a amarelo no MeshCAM Definidos todos os par metros necess rios no CAM foi gerado o programa em c digo G atrav s da personaliza o do p s processador do CAM que foi modificado de modo a permitir gerar o c digo G j com os formatos necess rios para a importa o directa do programa para o p s processador G RAPID Figura 64 Nome do ficheiro Cavidade Esf rical Guardar com o tipo Basic GCode MM for G RAPID nc Es Ocultar pastas Figura 64 Gera o do programa em c digo G para importa o directa com o G RAPID O ficheiro criado utilizado como dado de entrada no G RAPID onde se executa a convers o em instru es de opera o para o rob na linguagem RAPID 81 Implementa o da Solu o na C lula Real A etapa seguinte consistiu na importa o do programa na linguagem RAPID para o RobotStudio onde foi feita a sincroniza o com o controlador virtual com o objectivo de simular o programa Figura 65 e fazer a sua transfer ncia para o controlador real do rob Figura 65 Simula o do programa no RobotStudio No entanto como ja foi referido a posi o do referencial do TCP da ferramenta e do referencial do workobject na simula o
87. o de um desenho vectorial da imagem em Line Art no software WinTopo 71 Implementa o da Solu o na C lula Real Ap s a cria o do ficheiro de desenho vectorial este foi guardado no formato dxf e foi posteriormente importado para o software de CAD CAM G SIMPLE onde foram criadas as traject rias e o programa correspondente em c digo G ver Figura 51 GE p Xx e Sopa vi ee i tT a E Setup View Edit Dra Shape Milling Modify Compose Engrave Tools G C e io Bin OAL ololalolulalsla al a ooo Fa elas 2 lt Jo Ii ojo G Code Program ENGRAVING LINE ID 11 N52 G00 X75 72 Y208 8 N53 G00 Z25 N54 G01 Z 1 F50 N55 G01 X82 2 Y209 52 F100 N56 G00 Z25 gt O ENGRAVING LINE ID 12 N58 G00 X105 96 Y208 08 fm N59 G00 Z25 fel N60 G01 Z 1 F50 iad N61 G01 X108 84 Y208 8 F100 EM N62 G00 Z25 EE ENGRAVING LINE ID 13 Ze N64 G00 X65 64 Y207 36 N65 G00 Z25 x N66 G01 Z 1 F50 E N67 G01 X67 8 Y207 36 F100 eat N68 G00 Z25 nd ENGRAVING CW ARC ID 14 N70 G00 X104 52 Y207 36 J N71 G00 Z25 qp N72 G01 Z 1 F50 mSec Single Pause R Close gt EELEE C USER ID RW OSNAP UNITS mm Figura 51 Gera o das traject rias necess rias no G SIMPLE e do programa em c digo G No entanto o G SIMPLE n o gera o c digo G num formato que possa ser directamente importado pelo G RAPID Foi necess rio p s processar o
88. o deste produto vectorial fundamental para determinar qual dos dois pontos efectivamente o ponto m dio do arco pretendido Sendo assim estrutura se o algoritmo de modo correlacionar as instru es de movimento circular G02 e G03 do c digo G com o sentido do vector resultante do produto vectorial dos dois vectores unit rios O p s processador identifica qual a instru o de movimento do c digo G presente numa linha de c digo se essa instru o for a instru o de movimento circular no sentido hor rio G02 ent o o algoritmo ira executar o produto vectorial dos vectores unit rios se dessa opera o resultar um vector com sentido negativo ent o o ponto m dio do arco ser o ponto P3 caso contr rio o ponto em quest o o ponto P4 61 Desenvolvimento de um Sistema P s Processador If G02 If produto Vectorial lt O Then Pmedio P3 Else Pmedio P4 End No caso de a instru o presente numa linha do c digo G ser a Instru o de movimento circular no sentido anti hor rio G03 o algoritmo presente no p s processador ira executar o produto vectorial dos vectores unit rios se o resultado da opera o for um vector com o sentido positivo ent o o ponto m dio do arco ser o ponto P3 caso contr rio o ponto em quest o o ponto P4 If G03 If produto Vectorial gt O Then Pmedio P3 Else Pmedio P4 End Para as fun es que especificam o uso de coordenadas absolutas ou relativas G90 ou G91
89. o jpeg escolhido para a elabora o do desenho http campaignme wordpress cOm 2009 06 cccsscccccecccesssseeecccceeeseeaeeeeeeceeeeeesaeeseeeeeeess 70 Figura 49 Imagem original no estilo Line Art http 101coloringpages com b barack ODaima COlOrimG PAG es cc mcnicessiethicdmee a a a ati ih aad raia tessa ie Di 71 Figura 50 Obten o de um desenho vectorial da imagem em Line Art no software WinTopo PE E E E EE TE A AE A E E A N E A A N A E A A E 71 Figura 51 Gera o das traject rias necess rias no G SIMPLE e do programa em COUTO CT aeara E E o ES 72 Figura 52 Simula o das trajectorias na c lula virtual do RobotStudio cccceeeeeeeeeeeeees 13 Figura 53 Foto da c lula real durante a elabora o do desenho utilizando um marcador DROSSO praia a E a ca a a E a TA eae eo Re 74 Figura 54 Execu o das trajectorias do rob utilizando a esferogr fica de tra o fino 74 Figura 55 Visualiza o do desenho vectorial esquerda e do desenho final efectuado pelo robo did Cella Teal Ca direita e Ducado o Sp ocdGRs a lE disco nEo sin con numas E 19 Figura 56 Espumas de poliuretano usadas na maquinagem dos prot tipos 16 Figura 57 Conjunto interface de fixa o suporte e ferramenta eeeeeiiiiriiii TA Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem Figura 58 Ferramentas de corte utilizadas Fr
90. o laborat rio de rob tica Figura 74 Defini o do referencial workobject e Figura 75 Opera o de desbaste inicio da opera o de desbaste 87 Implementa o da Solu o na C lula Real Figura 76 Opera o de desbaste conclu da Figura 77 Primeira opera o de acabamento Figura 78 Primeira opera o de acabamento Figura 79 Segunda opera o de acabamento conclu da 88 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem Figura 80 Aspecto final do prot tipo produzido 89 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem 90 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem 6 Conclus es e Trabalhos Futuros 6 1 Resultados e discuss es Os procedimentos experimentais permitiram a fabrica o de modelos geom tricos atrav s de opera es de maquinagem usando um sistema rob tico O p s processamento do ficheiro de programa NC c digo G gerou um programa com informa es de traject rias e par metros necess rios para a fabrica o dos modelos por maquinagem atrav s de um rob a partir de informa es geom tricas provenientes dos sistemas CAD e da utiliza o de recursos e fun es dos sistemas CAM atingindo assim os objectivos para os quais o sistema se prop s Uma das dificuldades encontradas na execu o dos procedimentos experimentais foi o elevado numero de pontos criados no CAM para a elabora
91. o necess rio fazer um estudo pr vio das ferramentas a utilizar e do seu accionamento De forma a tornar o processo mais expedito sugere se a implementa o das fun es M do c digo G no p s processador desenvolvido Sabendo que as fun es M est o intimamente ligadas com fun es da m quina ferramenta CNC o G RAPID necessitar de elaborar sub rotinas na linguagem RAPID para a execu o destas mesmas fun es no sistema rob tico Por fim igualmente interessante seria o desenvolvimento do p s processador G RAPID para a execu o de maquinagem em 5 eixos com o sistema rob tico usando para isso um CAM capaz de gerar o c digo G para m quinas CNC de 5 eixos 93 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem 94 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem 7 Refer ncias Bibliogr ficas ABB ABB Robotics Online www abb com robotics consultado em 25 02 2010 2009 Machining PowerPac Operating Manual Revision C 2009 2002 RobotStudio Maio de 2002 Abreu Paulo 2001 Aplica es industriais de rob s Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Porto s n 2001 Textos de Apoio Alves F J Lino Braga F J Sousa S Sim o Manuel Neto Rui J e Duarte Teresa M 2001 PROTOCLICK Prototipagem R pida Porto Fevereiro 2001 Chua C K e Leong K F 1997 Rapid Prototyping Principles amp Applicati
92. ons in Manufacturing New York NY 1997 fabricamachinale fabricamachinale online www fabricamachinale it consultado em 11 03 2010 FANUC FANUC Robotics Online www fanucrobotics com consultado em 17 03 2010 Garner Holt Productions Garner Holt Productions Inc Online www garnerholt com consultado em 12 03 2010 Groover Mikell P 1996 Industrial robotics technology programming and applications New York McGraw Hill Book Company 1996 Kuka Kuka Robot group Online www kuka robotics com en consultado em 17 03 2010 Lennings A F 1997 Advantages of using CNC milling for rapid prototyping in Roller D Proceedings of the 30th International Symposium on Automotive Technology amp Automation ISATA Florence pp 113 120 Lye S W Yeong H Y e Lee S G 1996 An investigation into the rapid prototyping of moulds for expanded polystyrene foam The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 1996 Vol 12 No 2 pp 87 92 Motoman Motoman Online www motoman com consultado em 17 03 2010 Ribeiro A F M Norrish J e Mcmaster R 1994 Practical case of Rapid Prototyping using Gas Metal Arc Welding 5th International Conference on Computer Technology in Welding Paris France 15 16 June 1994 Schaaf W 2000 Robotyping new rapid prototyping processes for sand mould using industrial robots Assembly Automation 2000 Vol 20 No 4 pp 321 329 Si
93. otoshop CorelDraw etc revela se como uma solu o para ultrapassar este problema Com o uso destes softwares de edi o poss vel ao utilizador obter um ficheiro da imagem original em Line Art isto um estilo de imagem essencialmente monocrom tico que d nfase forma e aos contornos presentes na imagem sobre as cores sombras e texturas Atendendo ao facto de j se possuir uma imagem em Line Art da respectiva imagem original Figura 49 este ficheiro foi processado pelo software WinTopo de modo a obter um ficheiro de desenho vectorial Figura 50 Figura 49 Imagem original no estilo Line Art http 101coloringpages com b barack obama coloring pages iss WinTopo Pro C Users Ricardo Desktop barack obama coloring page Jifjpal I e gt g E a la o o B E File Edit View Image Vector Window Help BABAJ a Bl e e 9002 44h RER MA DEA iaa DMI One Touch Vectorise Options Background Intersections Colour Arcs Raster Thinning Vector Extraction Thinning Method Thinning Centre Line Zhang Suen O Stentiford Best Combination Edge Detection Boundary Outline Simple Edge Canny Custom Thinning SH BK SN 2 oO fe Ro amp HAM EADXDO os Display Image After Vectorisation O Retain Original Image default option Show Thinned Image to save memory ok _ cancelar Ready Zoom 3 R255 G 255 B 255 Vector X 158 0 Y 283 0 Raster X158 Y 67 Figura 50 Obten
94. owermill o que permite usufruir ao m ximo de todas as ferramentas de CAM dispon veis sem ser necess rio a convers o do programa de CAD CAM em linguagem ATP ISO gerando os programas mais rapidamente Contudo h que ter em considera o que as solu es de software gen rico usam no seu ambiente de simula o controladores virtuais que s o gen ricos Isto pode constituir uma enorme desvantagem j que os controladores virtuais gen ricos n o possuem o modelo cinem tico propriet rio do rob real que descreve a cinem tica real do rob Sendo assim as 29 Programa o e Simula o Gr fica de Rob s simula es realizadas podem acarretar algumas imprecis es quando comparadas com implementa o na c lula real Os softwares propriet rios ao contr rio dos softwares gen ricos possuem controladores virtuais no ambiente de simula o que s o id nticos aos controladores reais Assim os programas gerados utilizam o modelo de cinem tica real do rob o que permite a execu o de simula es bastante realistas Tendo em considera o todos estes aspectos a escolha da solu o a implementar para o presente projecto incidiu num software de programa o off line propriet rio Feita uma pesquisa sobre os v rios softwares propriet rios existentes conclui se que a empresa da ABB fornece uma solu o bastante completa possuindo e Variedade de softwares de CAD CAM com os quais compat vel e M dulo
95. p Row Abre a Folha Sheets Folha2 Activate For 1 2 To lastrow 1 Cells i L TextBox11 Text Next 1 End Sub Private Sub ComboBox 1_Change 109 ANEXO A C digo de Programa o do P s Processador Desenvolvido Sheets Folhal Activate Vai Folhal ver qual a ultima linha lastrow Cells Rows Count H End xlUp Row Sheets Folha2 Activate For m lastrow 4 To lastrow lastrow 3 If Cells m A MoveJ Then Cells m C ComboBox1 Value Next m End Sub Private Sub ComboBox2_Change Sheets Folhal Activate Vai Folhal ver qual a ultima linha lastrow Cells Rows Count H End xlUp Row Sheets Folha2 Activate For m lastrow 4 To lastrow lastrow 3 If Cells m A MoveL Then Cells m C ComboBox2 Value Next m End Sub Private Sub ComboBox3 Change Sheets Folhal Activate Vai Folhal ver qual a ultima linha lastrow Cells Rows Count H End xlUp Row Sheets Folha2 Activate For m lastrow 4 To lastrow lastrow 3 If Cells m A MoveC Then Cells m D ComboBox3 Value Next m End Sub Private Sub ComboBox4 Change Sheets Folhal Activate Vai Folhal ver qual a ultima linha lastrow Cells Rows Count H End xlUp Row Sheets Folha2 Activate For m lastrow 4 To lastrow lastrow 3 If Cells m A MoveJ Then Cells m D ComboBox4 Value Next m End Sub Private Sub ComboBox5_Change Sheets Folhal Activate
96. para gerar as traject rias da ferramenta no Me ACAM a caia b ob A ROD SS a RS a cen eece 37 Figura 27 Ficheiros de configura o para a cria o do c digo G num formato espec fico para uma determinada maquina CNC ariraaacaass is aati Soci Gai AIEA DOG ans ihe ie ARC Rad ES paaiiiaa Ca cada dis 39 Figura 28 Exemplo de um ficheiro de configura o aberto com um editor de texto 39 Figura 29 Exemplo de defini o das dimens es do bloco inicial no G SIMPLE 40 Figura 30 Biblioteca de ferramentas de corte dispon vel no G SIMPLE 41 Figura 31 Visualiza o do percurso da ferramenta e das etapas do c digo G em CU aos caer areata cla rene iat a E a E T A 4 Figura 32 Utiliza o do programa GSPOST para obten o de um ficheiro NC com c digo G En TOMMALO Person AMZ ACO isa ai a steele a E a A oe 42 Figura 33 Esquema ilustrativo da integra o do p s processador implementado com os Testantes SISTEMAS sas nara acor si hears DNSo EE A Edo RS a a qu Escuna 44 Figura 34 Visualiza o de um exemplo de instru o de movimento linear GOL 49 Figura 35 Visualiza o de um exemplo de instru o de movimento circular G02 50 X1V Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem Figura 36 Visualiza o de um exemplo de instru o de movimento circular GO2 para uma Cireunicrencia completadas a sta onda a a
97. r a orienta o 1 O O O isto v o ter a mesma orienta o que o sistema de eixos coordenados do workobject Ainda relativamente aos pontos que constituem a traject ria do programa gerado poss vel renomear estes de modo a evitar que surjam erros de ambiguidade no software de programa o do RobotStudio pois por defeito para cada programa convertido o G RAPID atribui a mesma numera o aos pontos da traject ria iniciando em p1 e incrementando sucessivamente at ao ltimo ponto da traject ria Por essa raz o boa pr tica renomear os pontos sempre que se queira importar mais do que um programa para o RobotStudio de modo a evitar que surjam pontos definidos com o mesmo nome em programas diferentes causando os designados erros de ambiguidade Em rela o aos par metros de velocidade e de zona estes s o definidos atrav s de caixas de combina o para cada um dos diferentes tipos de movimento de interpola o No bot o de comando Guardar o utilizador pode guardar o programa RAPID p s processado Uma janela de di logo aberta para nomear o ficheiro que se deseja gravar e seleccionar o direct rio para a sua armazenagem tamb m poss vel escolher qual a extens o a dar ao ficheiro que se pretende guardar O utilizador pode gravar como ficheiro de texto txt ou como ficheiro de m dulo do programa RAPID mod Figura 47 de modo a que possa ser importado para o RobotStudio ES Guardar como
98. rante a opera o de corte para os restantes ensaios desenvolvidos 19 Implementa o da Solu o na C lula Real 5 2 3 Realiza o de Ensaios de Maquinagem A seguir s o apresentados os ensaios laboratoriais realizados para a obten o de prot tipos seguindo o procedimento ilustrado na Figura 60 Ensaio 1 Elabora o de uma cavidade esf rica primeira etapa no processo de gera o do programa da pe a para maquinagem com a utiliza o do rob corresponde modela o desta num software de CAD O modelo foi ent o criado no SolidWorks Figura 62 Figura 62 Cavidade esf rica Modela o em CAD no SolidWorks Ap s a cria o do modelo este foi transferido para o software de CAM 3D o MeshCAM atrav s da convers o do ficheiro do modelo de CAD em ficheiro de formato neutro STL para a gera o das traject rias e estrat gias de opera o Para a fabrica o da cavidade esf rica foi realizada uma opera o de desbaste e uma opera o de acabamento Devido s reduzidas dimens es da cavidade esf rica diametro 20mm e profundidade 1Omm decidiu se usar a mesma ferramenta de corte uma fresa de ponta esf rica de 4 8mm de di metro para a opera o de desbaste e acabamento Os percursos da ferramenta criados para a elabora o do processo de maquinagem podem ser visualizados na Figura 63 em que as traject rias para o ciclo de desbaste est o representadas a verde enquanto que a amarelo se ide
99. ree amp Gesswein 2008 em que este passa por uma variedade de processos de pr maquinagem desde que retirado do molde em areia at chegar ao acabamento final que feito pela m quina CNC A pr tica comum aqui enviar o bloco de motor da fundi o para um determinado local onde se vai proceder aos v rios processos de remo o de material Toda a log stica envolvida no processo de envio do produto para esse local resulta em custos acrescidos de opera es e de transporte Uma solu o para a redu o desses custos neste caso executar opera es de pr maquinagem usando uma c lula rob tica junto fundi o o que permite diminuir o peso do bloco motor quando sai da fundi o Devido remo o de metal causada pela opera o resultam n o s menores custos no transporte mas tamb m uma redu o do tempo em que a pe a fica no CNC a ser trabalhada Em suma a tecnologia da maquinagem rob tica actualmente n o deve ser entendida como substitui o directa tecnologia das m quinas ferramenta CNC mas sim como um complemento a esta Existem aplica es em que o CNC apresenta caracter sticas e capacidades muito superiores s necess rias acarretando com isso um aumento de custos e diminui o de flexibilidade quando comparado com solu es de maquinagem robotizada 1 4 Rob s Recentes Optimizados para Maquinagem Tal como ja foi referido a rigidez do bra o rob tico um factor limitativo para a maquinage
100. rkobject especificado os pontos programados estar o relacionados com o workobject de defeito WobjO que coincide sempre com o referencial do rob sistema de coordenadas base do rob A utiliza o de workobjects permite um f cil ajuste da programa o do rob recorrendo a um offset se a posi o da pe a necessita de ser modificada Assim os workobjects podem ser utilizados para calibrar os programas realizados por um processo offline Se a localiza o da pe a posto de trabalho relativamente ao rob real n o coincide com a localiza o na programa o off line basta simplesmente ajustar a localiza o do workobject 53 Desenvolvimento de um Sistema P s Processador Object frame Figura 40 Sistema de coordenadas workobject constitu do pelo user frame e object frame Um programa de um rob na linguagem RAPID est organizado numa estrutura constitu da por m dulos Assim existem dois tipos de m dulos os m dulos de programa e os m dulos de sistema Os primeiros s o constitu dos por um m dulo principal e m dulos secund rios Figura 41 Program emor Program Main module Module Module Modules Figura 41 Estrutura de um programa escrito na linguagem RAPID 54 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem M dulos de programa Cada m dulo de programa constitu do por rotinas routines e dados do programa program data Nos m dulos
101. rogramada como uma sequ ncia de movimentos entre os pontos programados no entanto estes pontos podem ser uma posi o exacta que o rob deve alcan ar ou ponto de passagem onde o rob muda de direc o pr ximo do ponto programado O par metro que mede este desvio posi o exacta a alcan ar designado por zona dado em mil metros sendo definido como uma dist ncia radial Figura 38 Para o caso do ponto programado constituir uma posi o exacta que o rob deve alcan ar o par metro de zona definido como fine 51 Desenvolvimento de um Sistema P s Processador Figura 38 Identifica o do par metro de zona neste caso o par metro de zona equivale a z50 Assim como nas m quinas ferramenta a posi o do rob e os seus movimentos est o relacionados com um sistema de coordenadas Num sistema rob tico existem dois sistemas de coordenadas bem definidos O primeiro denominado sistema de coordenadas base corresponde a um sistema fixo localizado na base do rob Figura 39 O segundo um sistema de coordenadas da ferramenta por vezes referido como sistema de coordenadas do TCP Tool Center Point A origem deste referencial est associada ao ponto central da ferramenta TCP Na Figura 39 est o apresentados os diferentes sistemas de coordenadas definidos Ponto central da ferramenta TCP Figura 39 Ilustra o da posi o do sistema de coordenadas base esquerda e do sistema de coordenadas
102. s o opcionais devendo ser utilizados sempre que as traject rias criadas n o sejam satisfat rias e Use 3D Roughing Seleccionando esta op o permite que a ferramenta siga os contornos verticais da pe a Assim cada passagem durante a sua execu o pode variar na cota Z 37 An lise de Softwares de CAM e Use parallel path Seleccionando esta op o as passagens s o criadas usando uma s rie de linhas paralelas ao eixo X e ao mesmo tempo garantindo que a traject ria segue o contorno da superf cie da pe a Assim que os par metros de maquinagem est o definidos as traject rias da ferramenta na pe a tornam se vis veis Pode se ent o recorrer a um p s processador para gerar o c digo G num ficheiro de extens o nc Visto que cada m quina interpreta um formato espec fico do c digo G o p s processador presente no MeshCAM permite a cria o de c digo G para diferentes m quinas CNC Este p s processador requer um ficheiro de configura o para poder descrever qual o formato de sa da do c digo G presente no ficheiro do programa NC Estes ficheiros de configura o t m a extens o con e podem ser encontrados na pasta Posts de instala o do MeshCAM Figura 27 Caso o p s processador n o gere o ficheiro do programa NC com o formato do c digo G que o utilizador pretende para a sua m quina CNC h sempre a possibilidade de editar o ficheiro de configura o com um editor de texto os f
103. s rias para a sua Integra o com o p s processador desenvolvido As fun es M que est o relacionadas com os par metros de controlo da m quina CNC envolvendo fun es para troca e accionamento de ferramentas n o s o processadas atendendo a que o objectivo principal do presente projecto centra se no p s processamento das traject rias do CAM para o sistema rob tico O c digo de programa o para a implementa o do p s processador disponibilizado para consulta no Anexo A 4 5 Interface de P s Processamento O sistema p s processador desenvolvido designado por G RAPID tem como finalidade facilitar o processo de programa o de traject rias para sistemas rob ticos proporcionando a sua adapta o em opera es de maquinagem mais precisamente fresagem Sendo assim foi desenvolvido uma Interface gr fica interactiva entre o utilizador e o processo de fabrica o capaz de se integrar aos sistemas CAD CAM facilitando o processo de programa o e opera o de sistemas rob ticos Quer a interface quer o algoritmo de convers o foram elaborados na linguagem de programa o VBA Visual Basic for Applications O VBA permite a cria o de macros e est integrado em todos os produtos da fam lia de produtos Microsoft Office como Word Excel Access Outlook PowerPoint e FrontPage Sendo assim foi escolhido o Microsoft Excel como aplica o e executada toda a programa o no seu interior recorrendo ao m dulo
104. s rie compacto e com boa rigidez bastante usado em opera es de rebarbagem Figura 10 e St ubli RXI7OHSM estrutura s rie integrando um motor de grande velocidade para aplica es de maquinagem em alta velocidade Figura 11 Figura 7 Rob de estrutura paralela FANUC F 200iB http www robots com fanuc php robot f 2001b Figura 8 Rob de estrutura articulada ABB IRB 6660 http www abb com robotics Introdu o Figura 9 Rob de estrutura articulada Kuka KR 500 http www kuka robotics com usa en products industrial robots Figura 10 Rob de estrutura articulada Motoman DX1350N http www robots com motoman php robot dx1350n Figura 11 Rob de estrutura articulada Stdubli RX170HSM http www staubli com en robotics 10 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem 1 5 Objectivos para o Trabalho a Realizar O objectivo deste trabalho centra se no desenvolvimento de uma solu o Integrada para cria o de prot tipos por maquinagem baseada num rob industrial equipado com uma ferramenta de corte O progresso do trabalho ir compreender v rios aspectos e Levantamento das solu es existentes no mercado e Defini o da arquitectura da solu o a implementar e Simula o do estudo de exemplos de maquinagem e Implementa o de ensaios e Discuss o de resultados conclus es Na implementa o de ensaios de maqu
105. s no c digo G e sua descri o Um aspecto do c digo G que vale a pena referir o conceito de fun es modais o c digo G pode possuir fun es modais ou n o modais As fun es modais s o aquelas que quando definidas permanecem activas em blocos subsequentes do c digo at que uma nova fun o que a cancele seja executada As fun es n o modais apenas permanecem activas nas linhas de c digo onde foram definidas Conv m tomar nota que o p s processador desenvolvido foi concebido para converter c digo G que utilize apenas fun es n o modais 47 Desenvolvimento de um Sistema P s Processador Exemplo de um programa com fun es GOO e G01 modais no c digo G G00 Z2 X38 1 Y3 528 G01 Z 1 F100 X37 394 Y4 586 F1000 X38 1 Y3 528 G00 72 X26 576 Y26 223 G01 Z 1 F100 X26 694 Y25 988 F1000 X26 576 Y26 223 GO 22 Exemplo de um programa com fun es GOO e GO n o modais no c digo G G00 Z2 G00 X38 1 Y3 528 G01 Z 1 F100 G01 X37 394 Y4 586 F1000 G01 X38 1 Y3 528 G00 72 G00 X26 576 Y26 223 G01 Z 1 F100 G01 X26 694 Y25 988 F1000 G01 X26 576 Y26 223 G00 72 De todas as fun es presentes no c digo G as que sem d vida requerem mais aten o s o as fun es de movimenta o G00 G01 G02 e G03 Estas fun es concentram informa o cerca de como feita a interpola o dos movimentos para a gera o das traject rias da ferramenta A sintaxe utilizada para este grupo de fun
106. scrita visto os pontos inicial e final coincidirem e estarem definidos na instru o anterior Exemplo da sintaxe para a instru o de movimento circular no sentido hor rio Figura 35 G02 X35 Y25 25 J25 49 Desenvolvimento de um Sistema P s Processador 15 25 35 X Figura 35 Visualiza o de um exemplo de instru o de movimento circular G02 Para uma circunfer ncia completa descrita no sentido hor rio Figura 36 G02 25 J25 25 15 25 35 X Figura 36 Visualiza o de um exemplo de instru o de movimento circular G02 para uma circunfer ncia completa A sintaxe da instru o de movimento circular tamb m pode ser definida com as coordenadas do ponto final do arco e o respectivo raio Figura 37 Exemplo G03 X35 Y25 R10 50 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem 25 15 25 35 X Figura 37 Visualiza o de um exemplo de instru o de movimento circular G03 4 3 Linguagem RAPID e o Sistema Rob tico A linguagem de programa o de rob s denominada RAPID foi desenvolvida pela ABB para utiliza o nos seus pr prios rob s Esta linguagem est dispon vel nos v rios controladores de rob s da ABB IRC5 inclu do e no software de programa o offline RobotStudio RAPID uma linguagem de programa o de alto n vel possuindo fun es procedimentos rotinas express es l gicas e aritm ticas etc Na linguagem RAPID uma traject ria p
107. simula o rob tica o Robotmaster em baixo direita http www inhousesolutions com products robotmaster mastercam_robotmaster php Apesar destes dois softwares o PowerMill e o MasterCAM se revelarem como extremamente interessantes no que diz respeito s funcionalidades estes n o est o directamente dispon veis ao utilizador A utiliza o destes programas requer o uso de licen as de utiliza o o que constitui uma solu o economicamente n o muito vi vel no que toca realiza o do presente projecto 33 An lise de Softwares de CAM Tendo isso em considera o foram explorados outros softwares de CAM que sao apresentados a seguir 3 3 MeshCAM da GRZ Software O MeshCAM um programa de CAM produzido pela GRZ Software que permite gerar traject rias de maquinagem para m quinas CNC de 3 eixos A sua interface permite que modelos 3D sejam importados de um programa de CAD Figura 23 sendo capaz de gerar as traject rias sobre as superf cies do modelo importado O MeshCAM essencialmente um programa de CAM 3D para cria o de traject rias para maquinagem em tr s dimens es o que significa que os percursos de movimenta o da ferramenta s o efectuados nos 3 eixos coordenados X Y e Z sendo tamb m capaz de gerar percursos de movimenta o da ferramenta nos tr s eixos em simult neo MeshCAM a o E SOM eg 5 LESS C Program Files MeshCAM3 sample files sampl
108. software de CAD 3D o SolidWorks procedeu se ent o Importa o da referida pe a para o software de programa o de rob s Figura 18 26 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem Home Modeling Simulation Offline Ontine Aadi y bo G k E i Ci 2 CG 74 Bij Teach instrection Task ADO 1649 15M 2 Wong 3D Settings o FE Move Instruction Workobjed Wow 5 1 Stow Hide as8 Import Rotot Import Frame Workobject Tooldata Target Empty Pathmom MutmMove Q Library Library System Geometry Poth Curve E action Instruction Toot Fresa RR Fagg E view Build Station Path Programming f Settings Freehand 3D View From Pane Erre Moton Study 11 4 gh Path 13 7 oh Path 14 Show messagestom Al messages gt Tre Category FRE2U00_18kg_1 5e1_2 Program stepped 21 12 2008 2230 00 Cortolers 4 FE2400_16 q_1 5e1_2 Atomatic mode requested 21 12 2008 2230 00 Cartoes 3 REZ4DO 189 15m 2 Atomatic mode corfimed 21 12 2009 223000 Controles Movel y1000 ZLOO Fresa WObj Wobj S1 Selection Level Snap Mode UCS Station 2006 44 28050 000 A Figura 18 Modela o da pe a no SolidWorks esquerda e importa o do ficheiro de CAD para o ambiente de trabalho do RobotStudio a direita Importa salientar que o RobotStudio tamb m permite a modela o tridimensional de geometrias atrav s do uso da op o modelling contudo este software n
109. ssadores para rob s de distintos fabricantes Para executar este p s processamento define se previamente qual o modelo do rob que ira ser utilizado para assim se gerar o programa do rob na linguagem de programa o pretendida A express o p s processamento aqui usada diz respeito convers o tradu o dos programas gerados pelo CAM em linguagem de programa o de rob s 19 Programa o e Simula o Gr fica de Rob s Todo este processo realizado no interior de um software de CAD CAM gen rico Figura 15 que possui um m dulo que permite fazer o p s processamento e a respectiva simula o gr fica do programa criado O programa do rob pode depois ser transferido para o controlador para ser implementado no rob real Software de CAD CAM gen rico E HERO E Ea Figura 15 Esquema ilustrativo da solu o baseada num software de CAD CAM gen rico Exemplos de software de CAD CAM gen rico e Mastercam Robotmaster e Delcam Powermill A segunda abordagem envolve o uso de dois softwares distintos um software de CAD CAM e um software gen rico de simula o rob tica O programa de CAD CAM usado para a cria o do percurso da ferramenta na pe a gerando um programa em linguagem APT ou ISO c digo G com o aux lio de um p s processador interno do programa de CAM O programa em linguagem APT ISO importado para um software gen rico de simula o o qual possui um p
110. terface de fixa o e Ferramenta Possui accionamento pneum tico press o dispon vel na rede de 6 bar aproximadamente com rota o m xima de 22000 r p m e Ferramentas de corte 16 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem o Fresa de ponta esf rica de 4 8mm de di metro Figura 58 o Fresa cil ndrica de 7 8mm de di metro Figura 58 Figura 57 Conjunto interface de fixa o suporte e ferramenta Figura 58 Ferramentas de corte utilizadas Fresa de ponta esf rica esquerda e Fresa cil ndrica direita T1 Implementa o da Solu o na C lula Real Para possibilitar o processo de maquinagem com o rob foi improvisado um sistema de fixa o das espumas de poliuretano constitu do por grampos de fixa o que mant m a espuma a maquinar im vel numa mesa de apoio Figura 59 Figura 59 Sistema de fixa o improvisado 5 2 1 Procedimento O procedimento experimental adoptado para a realiza o dos ensaios de maquinagem foi o mesmo para todos os ensaios e segue o esquema apresentado na Figura 60 Defini o de Gera o do Convers o Simula o das Desenho da estrat gias de Maquinagem na programa NC c digo traject rias do c digo G G RAPID rob c lula real E AND maquinagem CAM Figura 60 Procedimento experimental adoptado 78 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maqui
111. tico para Prototipagem R pida por Maquinagem rob tica sendo outra a baixa rigidez do bra o rob tico comparativamente ao CNC Estas limita es restringem as aplica es rob ticas de maquinagem a materiais de menor dureza em que as for as de corte s o pequenas como por exemplo pl sticos espumas madeira fibra de vidro e at mesmo alum nio Todavia a precis o destes rob s situa se entre as m quinas ferramenta CNC e as tecnologias de prototipagem r pida Al m disso na produ o de prot tipos de grandes dimens es e quando a precis o dimensional n o muito cr tica o CNC revela se como sendo uma solu o complexa e dispendiosa Por vezes necess rio cortar a pe a em v rias partes para que esta possa ser introduzida na m quina dado o seu reduzido espa o de trabalho A solu o rob tica mais flex vel podendo o rob ser montado num eixo linear o que permite ter um elevado espa o de trabalho Figura 6 Consegue se assim uma solu o de maquinagem mais econ mica e r pida comparativamente com um centro de maquinagem CNC Figura 6 Visualiza o em ambiente virtual de um rob montado num eixo linear http www irbcam com IRBCAMTraining pdf 1 3 Pre Maquinagem com Rob s Industriais Outra rea onde a maquinagem com rob s tem impacto a pr maquinagem de pe as de materiais de maior dureza Um exemplo na ind stria de fundi o o acabamento de Introdu o blocos de motor DeP
112. uble vCPIny yl yc End Function Public Function vrnewnorma rnewx As Double mewy As Double As Double vrnewnorma Sqr rnewx 2 rnewy 2 End Function Public Function vrnx rnewx As Double rnewnorma As Double As Double vrnx rnewx rnewnorma End Function Public Function vrny rnewy As Double rnewnorma As Double As Double vrny rnewy rnewnorma End Function Public Function prodvect CPInx As Double CPIny As Double rnx As Double rny As Double As Double prodvect CPInx rny CPI ny rnx End Function Sub InsertRows Sheets Folhal Activate lastrow Cells Rows Count H End xlUp Row Sempre que se remove linhas o loop deve ser feito ao contr rio For 1 lastrow To 1 Step 1 If Cells H G02 Or Cells H G03 Then CellsG H Select Selection EntireRow Insert CopyOrigin xlFormatFromLeftOrAbove i 1 1 lastrow Cells Rows Count H End xlUp Row Next 1 100 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem End Sub Sub Arco Dim x1 As Double Dim y1 As Double Dim x2 As Double Dim y2 As Double Dim xc As Double Dim yc As Double Dim rnorma As Double Dim raio As Double Dim rnewx As Double Dim rnewy As Double Dim CP3x As Double Dim CP3y As Double Dim x3 As Double Dim y3 As Double Dim x4 As Double Dim y4 As Double Dim rnewnorma As Double Dim CPlnx As Double Dim CPIny As Double Dim rnx As Double Dim rny As Double Dim pvect As Double
113. uble As Double radius Sqr x1 xc 2 yl yc 2 End Function 99 ANEXO A C digo de Programa o do P s Processador Desenvolvido Public Function rnorm x1 As Double x2 As Double yl As Double y2 As Double rnorm Sqr y2 yl 2 x2 x1 2 End Function Public Function vrnewx yl As Double y2 As Double rnorma As Double raio As Double As Double vrnewx y2 y1 morma raio End Function Public Function vrnewy x1 As Double x2 As Double rnorma As Double raio As Double As Double vrnewy x2 x1 morma raio End Function Public Function vCP3x rmewx As Double xc As Double As Double vCP3x rmewx End Function Public Function vCP3y rnewy As Double yc As Double As Double vCP3y rnewy End Function Public Function vOP3x xc As Double CP3x As Double As Double VOP3x xc CP3x End Function Public Function vOP3y yc As Double CP3y As Double As Double VOP3y yc CP3y End Function Public Function vOP4x xc As Double CP3x As Double As Double vOP4x xc CP3x End Function Public Function vOP4y yc As Double CP3y As Double As Double vOP4y yc CP3y End Function Public Function vCPInorma x1 As Double yl As Double xc As Double yc As Double As Double vCP Inorma Sqr x1 xc 2 yl yc 2 End Function Public Function vCP1nx x1 As Double xc As Double As Double vCPInx xl xc End Function Public Function vCPIny y1 As Double yc As Double As Do
114. ue ao longo deste relat rio a palavra rob sempre que surgir ser como refer ncia express o rob industrial 2 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem De seguida s o ilustrados exemplos concretos que evidenciam as capacidades dos rob s industriais no fabrico de prot tipos sendo feita uma breve refer ncia s respectivas empresas que implementaram com sucesso solu es rob ticas de maquinagem a Garner Holt Productions S N B R Fabricamachinale e a Simtech Systems Garner Holt Productions Empresa americana que est focada na ind stria do entretenimento produzindo cen rios e figuras animadas para parques de divers o museus e casinos No seu processo de produ o utiliza digitalizadores tridimensionais a laser O ficheiro gerado pode ser manipulado de modo a aumentar ou diminuir o tamanho da imagem do objecto digitalizado Assim com uma maqueta de tamanho reduzido pode se criar um objecto de grandes dimens es Para finalizar o ficheiro utilizado para programar o rob industrial da Kuka que efectua a maquinagem do objecto pretendido Figura 1 Figura 1 C lula rob tica da Garner Holt Productions constitu da por um rob Kuka e uma mesa rotativa http www sme org S N B R A empresa francesa S N B R desenvolve a sua actividade no restauro de arte contempor nea e preserva o do patrim nio arquitect nico Tem vindo a desenvolver uma nova tecnologia rob ti
115. uka robotics com usa en products industrial_rOboOts cccceeesseccceccecceeesesecceceeecaeeenseeeeeeseeeaeeeenees 10 Figura 10 Rob de estrutura articulada Motoman DX1I350N http www robots com motoman php robot dx 1350N cc eeeeccccccccceeeseesseecceeeeeeseaeseseeeeees 10 Figura 11 Rob de estrutura articulada Stdubli RX170HSM http www staubli com enl rODOUCS as 2siiwsieieicadiniuadicatiinkieealauriod caio ja don da 10 Figura 12 C lula robotizada dispon vel no Laborat rio de Rob tica do Departamento de Engenharia Mec nica da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto 11 Figura 13 Programa o on line atrav s da desloca o manual do punho do rob manual Tea RT OUE S n E T EA 16 Figura 14 Consola de interface do rob ABB http www robots com abb php controller 1rc5 eee ccccccsssesseeeecccececaeesseeceeseeeaaaesseeeeeees 17 Figura 15 Esquema ilustrativo da solu o baseada num software de CAD CAM LE Ista el dar e li o E ecg lage seen oe 20 Figura 16 Esquema ilustrativo da solu o baseada num software gen rico de programa ao sumnl o rODOLCA su sura asas tai EE EE 21 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem Figura 177 Esquema ilustrativo da solu o baseada num software propriet rio de programa o simula o TODOLICA cecccccecessseeseeeeececcceaeeeeeeeeceeeescaessseeeeceeeeseaaeeeseeeeeee
116. uter aided manufacturing Sendo usado no desenvolvimento do produto permitindo projectar e construir 18 Concep o de um Sistema Rob tico para Prototipagem R pida por Maquinagem o plano de maquinagem para a sua execu o e criar um programa de NC controlo num rico que pode ser convertido para a linguagem de programa o do rob Deste modo programar o rob atrav s do uso de software de CAD CAM torna se muito semelhante ao acto de programar uma m quina CNC em que o mesmo software de CAD CAM pode ser usado quer para programar uma m quina CNC quer para programar um rob Neste ltimo apenas necess rio converter o programa NC gerado pelo CAM para um formato pass vel de ser lido pelo controlador do rob De seguida apresentam se na tabela 3 alguns exemplos de software para o p s processamento dos programas de CAM em linguagem de programa o de rob s Software propriet rio IRBCAM GmbH IRBCAM Motoman G Code Converter EG Software gen rico Scienzia Machinale ARPP Tabela 3 Exemplos de software de p s processamento E importante ter em conta que actualmente no mercado os fabricantes de software para os rob s industriais adoptam diferentes abordagens na interac o dos seus programas de simula o e programa o off line com os programas de CAM existentes Foram assim identificadas tr s abordagens distintas A primeira utiliza uma aplica o de CAD CAM gen rica que incorpora p s proce
117. vimenta o no plano de trabalho e as coordenadas do centro da traject ria circular I J em coordenadas absolutas instru o para a traject ria circular na linguagem RAPID diferencia se n o s na sua forma de execu o como tamb m na sua sintaxe A sintaxe desta instru o define al m da pr pria fun o de traject ria circular MoveC as coordenadas de um ponto interm dio no arco descrito e as coordenadas do ponto final da traject ria Isto constitui uma particularidade que impede uma convers o directa para c digo G Para uma correcta convers o das traject rias circulares foi usada uma estrat gia baseada em no es de lgebra e geometria para a obten o do ponto m dio de uma traject ria circular necess ria para a correcta utiliza o da fun o Movel na linguagem RAPID A estrat gia utilizada e que foi implementada no p s processador desenvolvido descrita a seguir md PI x2y2 C xc yc Pi x1 y1 Figura 43 Arco definido por 2 pontos e centro Considerando um arco descrito pelos pontos P1 ponto inicial de coordenadas x1 yl P2 ponto final de coordenadas x2 y2 e um ponto ao centro C de coordenadas xc yc Figura 43 Tra ando um segmento de recta entre os pontos P1 e P2 obt m se o vector C x2 x1 y2 yl Eg 1 59 Desenvolvimento de um Sistema P s Processador De seguida determina se um vector 7 que perpendicular ao vector c P y2 y1 x2
118. x2 AddItem v200 ComboBox2 AddItem v300 ComboBox2 AddItem v400 ComboBox2 AddItem v500 ComboBox2 AddItem v600 ComboBox2 AddItem v800 ComboBox2 AddItem v1000 ComboBox 2 AddItem v1500 ComboBox 2 AddItem v2000 ComboBox 2 AddItem v2500 ComboBox2 AddItem v3000 ComboBox2 AddItem v4000 ComboBox2 AddItem v5000 ComboBox2 AddItem v6000 ComboBox2 AddItem v7000 ComboBox2 AddItem vmax ComboBox3 AddItem v5 ComboBox3 AddItem v10 ComboBox3 AddItem v20 ComboBox3 AddItem v30 ComboBox3 AddItem v40 ComboBox3 AddItem v50 ComboBox3 AddItem v60 ComboBox3 AddItem v80 ComboBox3 AddItem v100 ComboBox3 AddItem v150 ComboBox3 AddItem v200 ComboBox3 AddItem v300 ComboBox3 AddItem v400 ComboBox3 AddItem v500 ComboBox3 AddItem v600 ComboBox3 AddItem v800 ComboBox3 AddItem v1000 ComboBox3 AddItem v1500 ComboBox3 AddItem v2000 ComboBox3 AddItem v2500 ComboBox3 AddItem v3000 ComboBox3 AddItem v4000 ComboBox3 AddItem v5000 ComboBox3 AddItem v6000 ComboBox3 AddItem v7000 ComboBox3 AddItem vmax ComboBox4 AddItem fine ComboBox4 AddItem z1 ComboBox4 AddItem z5 ComboBox4 AddItem z10 ComboBox4 AddItem z15 ComboBox4 AddItem z20 ComboBox4 AddItem z30 ComboBox4 AddItem z40 ComboBox4 AddItem z50 107 ANEXO A C digo de Programa o do P s Processador Desenvolvido ComboBox4 AddItem z60 ComboBox4 AddItem z80 ComboBox4 AddItem z100 ComboBox4 A

Concepção de um Sistema Robótico para Prototipagem Rápida por

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