Robot simülasyonu, bir robot hücresinin bilgisayarda üç boyutlu modelini kurup robot programını üretim hattını durdurmadan yazmak, denemek ve doğrulamak demektir. Bunun programlama tarafına offline programlama (OLP) denir: program el ünitesiyle robotun başında değil, ofiste yazılır ve sahaya hazır gelir. Doğru kullanıldığında devreye alma süresini kısaltır ve “robot o noktaya yetişmiyor” sürprizini sipariş öncesinde yakalar. Yanlış beklentiyle kullanıldığında ise simülasyonda kusursuz çalışan program sahada birkaç milimetre kaçar. Bu yazıda ikisinin arasındaki farkı nasıl kapatacağınızı anlatıyoruz.
Bu yazıda (8 başlık)
Offline programlama nedir, online programlamadan farkı ne?
Klasik yöntemde (online veya teach programlama) operatör robotu el ünitesiyle tek tek noktalara götürür ve kaydeder. Bu sırada robot üretim yapamaz. Basit, az noktalı işler için hâlâ en hızlı yoldur.
Offline programlamada ise:
- Robot, tutucu, fikstür, makine ve çevre ekipmanın 3B modelleri simülasyona yüklenir.
- Yörüngeler sanal ortamda oluşturulur; kaynak, kesme, yapıştırma gibi işlerde yol doğrudan CAD kenarlarından türetilebilir.
- Erişim, çarpışma ve çevrim süresi kontrol edilir.
- Program, robotun kendi diline (RAPID, KAREL/TP, KRL, INFORM gibi) çevrilir ve kontrolcüye yüklenir.
- Sahada referans noktaları düzeltilir ve program doğrulanır.
Robotun programlama dilleri ve el ünitesi tarafı için: endüstriyel robot programlama.
Robot simülasyon programı seçenekleri
Üretici yazılımları
Her büyük robot üreticisinin kendi simülasyon ve OLP aracı vardır:
- ABB RobotStudio: ABB robotları için; gerçek kontrolcüde çalışan yazılımın kopyasını kullanan sanal kontrolcüyle çalışır.
- FANUC ROBOGUIDE: FANUC robotları için; 3B hücre oluşturma, programlama ve simülasyon. Uygulamaya özel eklentileri vardır.
- KUKA.Sim: KUKA robotları için offline programlama ve simülasyon; sanal devreye alma senaryolarını destekler.
- Yaskawa MotoSim EG-VRC: Yaskawa Motoman robotları için; robot kontrolcü yazılımını simüle eden sanal kontrolcüyle offline programlama.
Üretici araçlarının en büyük avantajı kontrolcü davranışını gerçeğe yakın taklit etmeleridir: hareket planlama, hızlanma profilleri ve dil özellikleri aynıdır. Bu da çevrim süresi tahminini daha güvenilir yapar. Dezavantajı, her marka için ayrı yazılım ve ayrı uzmanlık gerektirmeleridir.
Çok markalı yazılımlar
Birden fazla robot markasını aynı ortamda simüle eden araçlar da vardır. RoboDK, geniş robot kütüphanesi ve markaya özel post-processor’larla farklı markalar için program üretir. Siemens Tecnomatix Process Simulate ise özellikle otomotiv gibi çok robotlu hatlarda hat seviyesinde planlama ve doğrulama için kullanılır.
Çok markalı araçlarda dikkat edilecek nokta, kontrolcünün tüm davranışını taklit etmemeleridir. Kinematik ve yörünge doğru görünür, ama sinyal alışverişi, kontrolcüye özgü hareket komutları ve emniyet ayarları sahada ayrıca test edilmelidir. Post-processor’ın ürettiği kod da ilk projede satır satır kontrol edilmelidir.
Model kalitesi sonucu belirler
Simülasyon, içine konan modeller kadar doğrudur. Robot modelleri üreticinin kütüphanesinden gelir; asıl iş tutucu, fikstür ve mevcut makinelerin modellenmesidir. Eski bir tezgâhın veya hücrenin çizimi yoksa sahada ölçü alınır ya da 3B tarama yapılır. Kapı açıklıkları, kablo kanalları ve kolonlar gibi “küçük” detaylar atlandığında simülasyonda boş görünen alan sahada dolu çıkar.
Simülasyonla neler doğrulanır?
Erişim ve yönelim
Robotun her noktaya gereken alet yönelimiyle ulaşıp ulaşamadığı, eksen limitlerine ve tekil konumlara yaklaşıp yaklaşmadığı görülür. Robot seçiminde son karar genellikle burada verilir: robot seçimi nasıl yapılır.
Çarpışma kontrolü
Robot kolu, tutucu, parça, kablo paketi ve çevre ekipman arasındaki çarpışmalar ve yakın geçişler tespit edilir. Kablo ve hortum paketi modellenmezse simülasyon yanıltıcı bir güven verir; sahadaki çarpışmaların önemli bir kısmı buradan çıkar.
Çevrim süresi
Hedef çevrim süresinin tutup tutmadığı sipariş öncesinde görülür. Ama simülasyonun ölçtüğü sadece robot hareketidir. Tutucunun açma-kapama süresi, sensör onayları, makineyle el sıkışma (handshake) sinyalleri ve bekleme süreleri gerçekçi değerlerle eklenmezse sonuç iyimser çıkar.
Hücre yerleşimi ve güvenlik
Çit, kapı ve tarayıcı alanlarının yerleşimi, robotun emniyetli bölge sınırları ve operatörün erişim yolları simülasyonda planlanabilir. Bu, güvenlik tasarımının yerini tutmaz ama yerleşim hatalarını erken yakalar: robot hücresi güvenliği ve ISO 10218.
Sanal devreye alma
Simülasyon bir adım ileri taşındığında robot modeli gerçek PLC programına (veya PLC simülatörüne) bağlanır. Böylece robot, konveyör, sensör ve güvenlik sinyalleri birlikte test edilir; PLC ile robot arasındaki sinyal hataları sahaya gitmeden bulunur. Buna sanal devreye alma denir ve dijital ikiz kavramının pratik bir uygulamasıdır: dijital ikiz teknolojisi.
Sanal ile gerçek arasındaki fark: kalibrasyon
Simülasyonda her şey çizimdeki ölçüsündedir. Sahada ise:
- TCP (alet merkez noktası): Tutucu veya torç CAD’deki ölçüsüyle birebir üretilmez. TCP robotun üzerinde ölçülmezse tüm noktalar aynı hata kadar kayar.
- İş parçası ve kullanıcı koordinat sistemleri: Fikstür ve makine, çizimdeki konumuna göre birkaç milimetre farklı yerde durur. Programı fikstüre bağlı bir koordinat sistemine göre yazmak ve sahada bu sistemi birkaç referans noktasıyla öğretmek, tüm programı tek seferde düzeltir.
- Robotun mutlak hassasiyeti: Robotların tekrarlanabilirliği iyidir, ama hesaplanan bir noktaya gitme hassasiyeti bundan zayıftır. Hassas işlerde üreticilerin mutlak hassasiyet seçenekleri veya hücre kalibrasyonu gerekir.
- Parça toleransı: Döküm veya kaynaklı parçalarda her parça biraz farklıdır; dokunarak arama veya kamera ile düzeltme gerekebilir.
Pratik ipucu: Programın tüm noktalarını robot tabanına göre değil, iş parçası koordinat sistemine göre yazın. Sahada sadece TCP’yi ve iş koordinat sistemini ölçmek, yüzlerce noktayı tek tek düzeltmekten çok daha hızlıdır.
Offline programlama ne zaman kâr ettirir?
- Çok noktalı yörüngeler: Kaynak, kesme, yapıştırma, çapak alma gibi CAD’den türetilen yollar.
- Sık ürün değişimi: Yeni ürünün programı hat çalışırken yazılır.
- Hattı durdurmanın pahalı olduğu tesisler: Devreye alma süresi kısaldıkça kayıp üretim azalır.
- Sipariş öncesi doğrulama: Robot modeli, erişim ve çevrim süresi teklif aşamasında netleşir.
- Çok robotlu hücreler: Robotların birbirine girme ihtimali olan ortak alanlar simülasyonda planlanır.
Tek bir basit yükleme-boşaltma işi, az noktalı ve nadiren değişen bir program için simülasyon lisansı ve modelleme emeği her zaman karşılığını vermeyebilir. Karar, devreye alma süresinden kazanılan zamana ve hattın durma maliyetine göre verilmelidir.
Sıkça Sorulan Sorular
Robot simülasyon programı hangisi?
Her üreticinin kendi aracı vardır: ABB için RobotStudio, FANUC için ROBOGUIDE, KUKA için KUKA.Sim, Yaskawa için MotoSim EG-VRC. Birden fazla markayı tek ortamda kullanmak için RoboDK veya Siemens Process Simulate gibi çok markalı araçlar tercih edilir.
Offline programlama nedir?
Robot programının robotun başında değil, bilgisayarda 3B model üzerinde yazılması ve simülasyonla doğrulanmasıdır. Program sahaya hazır gider; sahada yalnızca referans noktaları ve kalibrasyon düzeltilir.
Simülasyondaki program sahada neden kayıyor?
En sık sebepler TCP’nin ölçülmemesi, iş parçası koordinat sisteminin sahada öğretilmemesi ve fikstürün çizimdeki konumundan farklı durmasıdır. Robotun mutlak hassasiyeti ve parça toleransları da etkilidir.
Robot simülasyonu çevrim süresini doğru gösterir mi?
Üretici yazılımları robot hareket süresini gerçeğe yakın verir. Tutucu, sensör, makine sinyalleri ve bekleme süreleri gerçekçi değerlerle eklenmezse toplam çevrim süresi iyimser çıkar.
Sanal devreye alma nedir?
Robot ve hücre modelinin gerçek PLC programına veya PLC simülatörüne bağlanarak, sinyal ve sıralama mantığının sahaya gitmeden test edilmesidir. Devreye alma süresini ve sahada çıkan yazılım hatalarını azaltır.
Eskişehir’de robotik otomasyon desteği
AveA Otomasyon olarak Eskişehir ve çevre illerdeki tesislerde robot hücresi simülasyonu, offline programlama, sahada kalibrasyon ve devreye alma desteği veriyoruz. Ayrıntılar: robotik otomasyon projeleri ve cobot uygulamaları. Bize 0533 454 52 32 numarasından ulaşabilirsiniz; mesai dışında da arayabilirsiniz.