Conceptos básicos de la máquina de corte por láser robotizada: Explicación de la precisión

Conceptos básicos sobre la precisión de la máquina de corte láser robotizada

La tecnología de corte por láser del robot de serie de seis ejes y láser de fibra puede utilizarse para recortar y cortar agujeros.

En comparación con el troquel abierto tradicional tecnología de estampaciónAcorta el flujo del proceso, reduce en gran medida el coste de mano de obra y el coste del molde, mejora el grado del producto y el valor añadido, y es ampliamente utilizado en la fabricación de automóviles, industrias aeroespaciales.

Este post analiza principalmente los principales factores que afectan a la precisión de corte de la máquina de corte por láser robot después de la programación fuera de línea y proporciona las soluciones correspondientes.

Modo de programación de la máquina de corte robotizada

En los últimos años, el concepto de industria 4.0 está profundamente arraigado en los corazones de la gente, y el desarrollo de la robótica máquina de corte por láser hacia la inteligencia se ha convertido en una tendencia importante.

Si queremos desarrollar y transformar, necesitamos entender cómo el robot corte por láser máquina completa el trabajo establecido, y entonces tenemos que hablar de su método de programación.

Generalmente, los métodos de programación del robot en serie máquina de corte por láser se dividen principalmente en programación didáctica y programación fuera de línea.

La programación didáctica significa que el "ojo (observación) + cerebro (juicio) + mano (registro)" del operario guiarán manualmente el efector final a lo largo de la pista requerida y la almacenarán en el controlador del robot.

Después de que el robot lea y aprenda, repetirá estas trayectorias.

Sus ventajas son el bajo umbral, la facilidad de aprendizaje y la posibilidad de corregir el error causado por la estructura mecánica.

Sin embargo, las desventajas también son obvias, se necesita el entorno operativo real.

La calidad del corte depende de la experiencia del operario, y no es adecuado para trayectorias complejas.

Y la máquina tiene que parar la producción, lo que afecta a la productividad.

La programación fuera de línea consiste en reconstruir el entorno virtual 3D de toda la escena de trabajo en el ordenador mediante un software de simulación fuera de línea.

A continuación, en función del tamaño, la forma y el material de las piezas a procesar, el software puede generar automáticamente la trayectoria del robot con algunas operaciones del operador del software, es decir, el comando de control.

A continuación, se simula y ajusta la trayectoria en el software, y se genera el programa del robot y se transmite a éste.

La ventaja de este método es que tiene las funciones de simulación de trayectoria, optimización de la trayectoria y detección de colisiones, y no depende de la experiencia del operador.

Puede estar alejado del entorno operativo real y es adecuado para trayectorias complejas.

Además, no es necesario detener la producción, se mejora la eficiencia de la producción y se superan muchas deficiencias de la enseñanza de la programación.

Comparativamente, la programación fuera de línea es más adecuada para la dirección de desarrollo inteligente del robot corte por láser máquina.

Sin embargo, muchos usuarios utilizan la programación fuera de línea, por lo general reflejan que la precisión de corte es pobre.

A continuación, analizaremos qué factores que afectan a la precisión del corte tras la máquina de corte por láser robotizada mediante programación fuera de línea.

Error de precisión de posicionamiento absoluto de robot de seis ejes en serie

La programación offline requiere importar el modelo de simulación al programa informático.

El modelo representa el diseño perfecto, y no hay errores geométricos ni cinemáticos en la simulación.

Sin embargo, existen tolerancias en el procesamiento y montaje real de las piezas del robot, y también hay desviaciones entre el valor de realimentación del codificador y el valor de movimiento real en el proceso de movimiento del eje de la articulación, lo que provoca errores entre la posición real del efector final y la posición objetivo teórica cuando el robot ejecuta las instrucciones dadas por la programación fuera de línea.

Como se muestra en la Figura 1, cortando una línea recta de a a B, el software de programación offline mide la longitud teórica L entre AB, y envía el comando al controlador del robot, pero el propio tamaño geométrico del robot y el error de movimiento sólo camina L1 en la ejecución real, y hay una diferencia △L con la longitud teórica, que es el error de precisión de posicionamiento absoluto del robot.

diferencia de posicionamiento absoluto △L

Fig. 1 diferencia de posicionamiento absoluto △L

La serie de robots de seis ejes generalmente tiene las características de alta precisión de reposicionamiento (alrededor de 0,05 mm) y precisión de posicionamiento absoluto extremadamente baja (alrededor de 3 mm de diferencia por metro), lo que conduce a una peor precisión de dimensión geométrica cuando el robot adopta la programación fuera de línea.

Solución:

(1) modificar el modelo de la pieza

Para algunas piezas de contorno sencillo y poca precisión, corte un cuboide como se muestra en la figura 2.

En primer lugar, el sistema de coordenadas de la pieza de trabajo es paralelo al sistema de coordenadas del robot, después se corta o marca una muestra sólida de acuerdo con las instrucciones generadas por el modelo de pieza normal, y la diferencia entre la dimensión de corte y la dimensión objetivo se mide a lo largo del sistema de coordenadas de la pieza de trabajo.

A continuación, a través de la Software de modelado 3D o software de simulación offline, el modelo de la pieza se amplía o reduce a lo largo del sistema de coordenadas de la pieza según la diferencia, y el programa de corte se regenera para mejorar la precisión dimensional.

el modelo construido al cortar un cuboide

Fig. 2 el modelo construido al cortar un cuboide

(2) el rastreador láser compensa la precisión de posicionamiento absoluto del área local del robot.

Para piezas con contornos complejos y requisitos de alta precisión, puede utilizarse un laser tracker para compensar la precisión del efector final del robot en la zona de corte, como se muestra en la Figura 3.

el laser tracker compensa la precisión de posicionamiento absoluto del área local del robot

Fig. 3 el laser tracker compensa la precisión de posicionamiento absoluto del área local del robot

Utilización de programación fuera de línea para generar varias posiciones de puntos esféricos a partir de un modelo esférico conocido. El robot lee y ejecuta.

El laser tracker captura y mapea estos puntos, y finalmente dibuja el modelo esférico real mediante un programa informático.

Tras comparar con el modelo esférico conocido mediante programación fuera de línea, se calibra y compensa la precisión de posicionamiento absoluta del robot en esta zona.

Error del punto central de la herramienta TCP

El efector final del robot, también conocido como herramienta, se instala en la brida final del robot.

Cuando dejamos que el robot se aproxime a un punto determinado en el espacio de forma manual o programada, su esencia es dejar que el punto central de la herramienta se acerque al punto.

Por lo tanto, se puede decir que el movimiento de la trayectoria del robot es el movimiento del punto central de la herramienta (TCP).

Cuando el robot sale de la fábrica, sólo conoce las coordenadas del punto central de la brida final, y las coordenadas del punto central de la herramienta (TCP) deben introducirse en el controlador del robot después del aprendizaje.

En la actualidad, el punto central de la herramienta robótica se calcula generalmente por el método de la bola de tracción de cuatro puntos, como se muestra en la Figura 4.

herramienta de cálculo punto central TCP

Fig. 4 herramienta de cálculo punto central TCP

Es decir, tomar el punto central de la herramienta como centro de la bola, dibujar la esfera recogiendo los puntos centrales de cuatro posiciones diferentes de la brida del robot, y luego calcular las coordenadas del centro de la bola, que es el punto central de la herramienta.

Dado que la posición del centro de la bola se calibra manualmente observando la posición relativa del TCP y el útil didáctico, existe un error entre el punto central de la herramienta calculado mediante este método y el punto central de la herramienta real, como se muestra en la figura 5, que suele ser de aproximadamente 0,5 mm.

existe un error entre el punto central de la herramienta calculado y el punto central de la herramienta real

Fig. 5 existe un error entre el punto central de la herramienta calculado y el punto central de la herramienta real

En el software de programación fuera de línea, no se produce ningún error en el centro de herramientas.

En el corte real de las piezas, siempre y cuando el cabezal de corte láser gira alrededor del centro de la herramienta, producirá una gran desviación de tamaño y posición.

Utilice el calibrador de herramientas por infrarrojos para calibrar el punto central de la herramienta

Como se muestra en la figura 6, hay dos transmisores de infrarrojos ortogonales y sus correspondientes interruptores inductivos en el círculo del calibrador de herramientas.

Corrección TCP del punto central de la herramienta con calibrador de herramientas por infrarrojos

Figura 6 Corrección TCP del punto central de la herramienta con el calibrador de herramientas por infrarrojos

Al realizar un procedimiento de calibración específico, el robot hace que la herramienta se mueva en el círculo de calibración.

Cuando la herramienta del robot bloquea el rayo infrarrojo, el interruptor de inducción correspondiente envía una señal al controlador del robot, y finalmente el controlador calcula y juzga la posición del punto central de la herramienta.

Tras el calibrado, la precisión TCP del punto central de la herramienta puede alcanzar 0,1 mm.

Reflexiones finales

Además de los dos factores principales anteriores, la precisión de la máquina de corte por láser robotizada basada en la programación fuera de línea también está relacionada con el establecimiento del sistema de coordenadas de la pieza de trabajo, la actitud y la carga del robot, y el grado de ajuste del modelo físico de la pieza.

Sin embargo, los errores de precisión de corte causados por estos factores son aceptables para la mayoría de los usuarios, y también pueden ser compensados por la experiencia de operación del personal para reducir estos errores.

En resumen, en un futuro próximo, con el desarrollo y la integración profunda de la tecnología de visión, la tecnología de detección, el control inteligente, la tecnología de redes e información, los grandes datos y otras tecnologías, la tecnología de programación fuera de línea de la máquina de corte láser robótica se desarrollará aún más hasta la inteligencia, como la percepción automática, la identificación y la reconstrucción de la pieza de trabajo y la trayectoria de procesamiento, realizando la planificación de trayectoria independiente, la corrección automática y el entorno adaptativo.

Con cada vez menos intervención humana, la operación del usuario será más sencilla y la precisión de corte será cada vez mayor.

No lo olvide, ¡compartir es cuidar! : )
Shane
Autor

Shane

Fundador de MachineMFG

Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.

A continuación

Dominio de CAD/CAM: Explicación de las tecnologías esenciales

Conceptos básicos del diseño asistido por ordenador y la fabricación asistida por ordenador El diseño asistido por ordenador y la fabricación asistida por ordenador (CAD/CAM) es una disciplina de ingeniería de sistemas exhaustiva y técnicamente compleja que incorpora diversos campos como el [...]

Comprender los sistemas de fabricación flexible: Una guía

Un sistema de fabricación flexible (FMS) suele emplear principios de ingeniería de sistemas y tecnología de grupos. Conecta máquinas herramienta de control numérico por ordenador (CNC) (centros de procesamiento), máquinas de medición por coordenadas, sistemas de transporte de materiales, [...].

4 técnicas de nanofabricación de vanguardia

Al igual que la tecnología de fabricación desempeña hoy un papel crucial en diversos campos, la tecnología de nanofabricación ocupa una posición clave en el ámbito de la nanotecnología. La tecnología de nanofabricación engloba numerosos métodos, entre ellos la [...]

Mecanizado de ultraprecisión: Tipos y técnicas

El mecanizado de ultraprecisión se refiere a los procesos de fabricación de precisión que alcanzan niveles extremadamente altos de precisión y calidad superficial. Su definición es relativa y cambia con los avances tecnológicos. Actualmente, esta técnica puede alcanzar [...]

Elegir el útil CNC adecuado: Tipos y consejos

En la actualidad, el mecanizado puede clasificarse en dos grupos en función del lote de producción: Entre estas dos categorías, la primera representa alrededor del 70-80% del valor de producción total del mecanizado [...]

Explorando el corte a alta velocidad: Resumen técnico y aplicación

El mecanizado de corte sigue siendo el método más destacado de procesamiento mecánico y desempeña un papel importante en la fabricación mecánica. Con el avance de la tecnología de fabricación, la tecnología de mecanizado por corte experimentó un progreso sustancial hacia [...].

Los 7 nuevos materiales de ingeniería: Lo que hay que saber

Los materiales avanzados son aquellos que se han investigado o se están desarrollando recientemente y que poseen un rendimiento excepcional y funcionalidades especiales. Estos materiales son de suma importancia para el avance de la ciencia y la tecnología, [...].

Métodos de expansión del metal: Una guía completa

La deformación en abombamiento es adecuada para varios tipos de piezas en bruto, como copas embutidas, tubos cortados y soldaduras cónicas laminadas. Clasificación según el medio de conformado por abombamiento Los métodos de conformado por abombamiento pueden clasificarse [...]
MáquinaMFG
Lleve su negocio al siguiente nivel
Suscríbase a nuestro boletín
Las últimas noticias, artículos y recursos, enviados semanalmente a su bandeja de entrada.
© 2024. Todos los derechos reservados.

Contacte con nosotros

Recibirá nuestra respuesta en 24 horas.