{"id":406,"date":"2019-04-30T07:13:04","date_gmt":"2019-04-30T07:13:04","guid":{"rendered":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/?p=406"},"modified":"2021-03-24T12:18:03","modified_gmt":"2021-03-24T12:18:03","slug":"robodk","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/2019\/04\/30\/robodk\/","title":{"rendered":"ROBODK ja robotisoidun suorakerrostusprosessin offline-ohjelmointi"},"content":{"rendered":"

Suorakerrostuksella tarkoitetaan yht\u00e4 metallien 3D-tulostusprosesseista, joka on my\u00f6s l\u00e4hes poikkeuksetta robotisoitu prosessi. Suorakerrostuksesta kirjoitettiin yleisell\u00e4 tasolla aiemmassa blogikirjoituksessa, joka l\u00f6ytyy t\u00e4\u00e4lt\u00e4: https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/2018\/11\/29\/suorakerrostus-ja-3d-tulostus-roboteilla\/<\/a><\/p>\n

Prosessin automatisointia varten tarvitaan v\u00e4liin ohjelmointia, jotta k\u00e4sittelylaitteet saadaan tekem\u00e4\u00e4n haluttu ty\u00f6. Robottien tapauksessa puhutaan tyypillisesti et\u00e4ohjelmoinnista (offline-programming, OLP). K\u00e4yt\u00f6ss\u00e4 olevasta robottiasemasta on yleens\u00e4 my\u00f6s k\u00e4yt\u00f6ss\u00e4 aseman virtuaalimalli, jonka voi sy\u00f6tt\u00e4\u00e4 johonkin lukuisista et\u00e4ohjelmointiohjelmista, kuten RoboDK, Delfoi Robotics, Octopuz, ABB Robotstudio, ja niin edelleen.<\/p>\n

T\u00e4ss\u00e4 kirjoituksessa k\u00e4sitell\u00e4\u00e4n l\u00e4hinn\u00e4 RoboDK nime\u00e4 kantavaa OLP:ia, sek\u00e4 Yaskawa-robottien ohjelmointia. RoboDK on teollisuusrobottien et\u00e4ohjelmointiin ja simulointiin luotu, hyvin yksinkertaisella k\u00e4ytt\u00f6liittym\u00e4ll\u00e4 varustettu ohjelmisto. Sen saa Windowsin lis\u00e4ksi my\u00f6s Macille, Ubuntuun, sek\u00e4 Android-laitteisiin.<\/p>\n

RoboDK:n online-kirjasto kattaa yleisimm\u00e4t robottibr\u00e4ndit, kuten ABB, Yaskawa, KUKA, Fanuc, ynn\u00e4 muut. Tyypillisten teollisuusrobottien lis\u00e4ksi kirjastosta l\u00f6ytyy my\u00f6s Universal Robots -br\u00e4ndin yhteisty\u00f6robotit. Robottimallien lis\u00e4ksi jokaiselle robotille l\u00f6ytyy vastaavat postprosessorit, joita voi tarpeen mukaan my\u00f6s muokata itse Python-ohjelmointikielell\u00e4.<\/p>\n

\"\"
Kuva 1. RoboDK:n p\u00e4\u00e4ikkuna toivottaa tervetulleeksi selke\u00e4ll\u00e4 ulkoasullaan. Online-kirjasto vasemmalla.<\/figcaption><\/figure>\n

Savonian laserhitsausasema on varustettu kahdella Yaskawa-robotilla, 1-akselisella gantrylla, sek\u00e4 1-akselisella py\u00f6ritysp\u00f6yd\u00e4ll\u00e4. Nykyisell\u00e4\u00e4n robotin ty\u00f6kaluvarustukseen kuuluvat kaksi laserhitsausp\u00e4\u00e4t\u00e4, laserleikkausp\u00e4\u00e4, sek\u00e4 kaarihitsausvarustus, jota voi hy\u00f6dynt\u00e4\u00e4 sek\u00e4 erillisen\u00e4, ett\u00e4 laserp\u00e4\u00e4h\u00e4n liitettyn\u00e4 laser-kaari -hybridihitsauksessa. Robotit ovat MH80, sek\u00e4 UP350-D -malleja, k\u00e4sittelykyvyt mainitussa j\u00e4rjestyksess\u00e4 80 kg, sek\u00e4 500 kg. Radan kanssa hitsausrobotilla (MH80) on ulottuvuutta (py\u00f6ritysp\u00f6yd\u00e4ll\u00e4) jopa 2,6 x 6,5 metri\u00e4.<\/p>\n

Laserhitsausaseman kalustoa on tarkoitus hy\u00f6dynt\u00e4\u00e4 meneill\u00e4\u00e4n olevassa 3D-tulostuksen investointi- ja kehityshankkeessa, jossa yhten\u00e4 tavoitteena on suuren metalli (ja muovi) -kappaleen 3D-tulostaminen. Suurella t\u00e4ss\u00e4 tarkoitetaan v\u00e4hint\u00e4\u00e4n metrin korkuista suorakerrostettua kappaletta.<\/p>\n

PEMA toimitti aseman mukana my\u00f6s et\u00e4ohjelmoitavan 3D-mallin ja ohjelmiston (Visual Componentsin alustalle rakennettu “WeldControl 300”), joita voi hyvin hy\u00f6dynt\u00e4\u00e4 hitsaus- ja leikkaussovelluksissa. Ohjelmisto toimii hyvin kaarihitsaussovelluksissa, mutta siit\u00e4 puuttuu suorakerrostuksessa vaadittuja ominaisuuksia. WeldControl:in hy\u00f6dynt\u00e4minen on kuitenkin tarpeellista, jotta RoboDK:lla luodulla ohjelmalla saadaan robotti my\u00f6s liikkumaan.<\/p>\n

Kuten monet muutkin 3D-tulostuksen 3D-mallit, my\u00f6s suorakerrostusprosessia varten laadittu tiedosto t\u00e4ytyy siivuttaa (slice). Siivutuksella m\u00e4\u00e4ritell\u00e4\u00e4n, millainen yksitt\u00e4isest\u00e4 kerroksesta syntyy. Metallien 3D-tulostuksen kohdalla siivutusohjelmiston valinta on hieman haasteellisempi kuin muoveilla, sill\u00e4 suorakerrostusprosessin suuri l\u00e4mm\u00f6ntuonti (jopa >1 kJ\/mm) ja metallien erilaiset fysikaaliset ominaisuudet aiheuttavat omia haasteita mm. kerroskorkeuksia m\u00e4\u00e4ritelt\u00e4ess\u00e4.<\/p>\n

Slic3r -niminen ohjelmisto on ilmainen, sek\u00e4 suhteellisen p\u00e4tev\u00e4 ja yksinkertainen softa, josta saatu G-koodi -tiedosto kelpaa sellaisenaan RoboDK:lle.<\/p>\n

\"\"
Kuva 2. Vasemmalta oikealle: Solidworksilla luotu 3D-malli, Slic3rilla siivutettu 3D-malli, lopullinen ty\u00f6st\u00f6rata RoboDK:ssa.<\/figcaption><\/figure>\n

Itse RoboDK:n k\u00e4ytt\u00f6 on melko helppoa, varsinkin jos on yht\u00e4\u00e4n k\u00e4ytt\u00e4nyt OLP-ohjelmistoja aiemmin. Ohjelmiston avaruuteen tuodaan online-kirjastosta robotti (tai tuodaan oma .step \/ .iges \/ .stl -formaatissa oleva 3D-malli) ja luodaan referenssipiste, johon robotti paikoitetaan. T\u00e4m\u00e4n j\u00e4lkeen siivutettu tiedosto tuodaan samaan avaruuteen robotin kanssa ja asemoidaan sekin omaan referenssipisteeseens\u00e4. Yksinkertaisimmillaan n\u00e4iden vaiheiden j\u00e4lkeen ohjelmointi on vain robotin konfiguraation ja ty\u00f6kalupisteen hienos\u00e4\u00e4t\u00f6\u00e4. Ohjelmiston k\u00e4ytt\u00f6liittym\u00e4 on todella k\u00e4ytt\u00e4j\u00e4yst\u00e4v\u00e4llinen ja ohjelmiston kotisivuilla on hyvin tietoa tarjolla foorumien ja opetusvideoiden muodossa. Kurkkaa linkin takaa nopeasti omaksuttavia vinkkej\u00e4, sek\u00e4 hyvin alkuun saattava tutorial-video: https:\/\/robodk.com\/help<\/a><\/p>\n

Mutta kuten yleens\u00e4, asiat eiv\u00e4t aina mene kuten toivoa soisi. Allekirjoittaneen kohdalla ainakin muutama pieni seikka aiheutti hieman ylim\u00e4\u00e4r\u00e4ist\u00e4 ty\u00f6t\u00e4, ennen kuin ohjelman sai edes ladattua robotin muistiin. RoboDK:n online-kirjastosta ei suoraan l\u00f6ytynyt Savonian asemassa olevaa Motoman MH80-mallia, vaan t\u00e4ss\u00e4 jouduttiin k\u00e4ytt\u00e4m\u00e4\u00e4n ainoata vastaavaa, mutta pienemm\u00e4n kapasiteetin omaavaa MH50-mallia.<\/p>\n

Toinen seikka Motoman\/Yaskawa -robottien kohdalla on pulssisuhteiden m\u00e4\u00e4rittely. Savonian PEMA-solussa Motomanit vaativat ohjelmalta koordinaatit pulsseina, joten ne t\u00e4ytyy m\u00e4\u00e4ritell\u00e4 manuaalisesti ohjelmistossa, ett\u00e4 robotti suostuu vastaanottamaan valmiin ohjelman. Pulssisuhteet ovat aina robottikohtaisia, joten ne tulee selvitt\u00e4\u00e4 robotin toimittajalta. K\u00e4yt\u00e4nn\u00f6ss\u00e4 homma toimii siten, ett\u00e4 robotilla on jokaiselle nivelelle tietty m\u00e4\u00e4r\u00e4 pulsseja per aste ja jakamalla vastaava pulssim\u00e4\u00e4r\u00e4 kyseisen nivelen asteilla (\u00b0) saadaan haluttu pulssisuhde. T\u00e4m\u00e4 pulssitieto voidaan RoboDK:ssa sy\u00f6tt\u00e4\u00e4 robotin parametreille. Jos tieto sy\u00f6tet\u00e4\u00e4n v\u00e4\u00e4rin, tai oikeat luvut eiv\u00e4t ole tiedossa, sen tulee huomaamaan my\u00f6hemmin hyvin varmasti.<\/p>\n

\"\"
Kuva 3. Robotin parametrien m\u00e4\u00e4rittely. Kaikki s\u00e4\u00e4timet ja tieto ovat mukavan selke\u00e4sti aseteltu. Lis\u00e4\u00e4 valikoita aukeaa \u201dParameters\u201d \u2013painikkeen alta.<\/figcaption><\/figure>\n

T\u00e4ss\u00e4 vaiheessa on siis l\u00f6ydetty soveltuva robottimalli, k\u00e4\u00e4nnetty sen asteet pulsseiksi ja luotu ohjelma. Kaikki n\u00e4ytt\u00e4\u00e4 jopa simulaatiossa toimivalta, joten on aika ladata ohjelma robotille ja testata sit\u00e4 k\u00e4yt\u00e4nn\u00f6ss\u00e4.<\/p>\n

Ohjelma kyll\u00e4 siirtyi robotille ilman virheilmoituksia ja rivit n\u00e4yttiv\u00e4t pendantilla silt\u00e4 kuin pitikin, mutta ensimm\u00e4ist\u00e4 liikek\u00e4sky\u00e4 pyydett\u00e4ess\u00e4 alkaa valitus ulkoisista akseleista. T\u00e4ss\u00e4 ohjelmassa ulkoiset akselit eiv\u00e4t ole k\u00e4yt\u00f6ss\u00e4, mutta kun robotti roikkuu gantryn akselista, joudutaan sekin huomioimaan ohjelmassa ns. base koordinatteina. T\u00e4h\u00e4n RoboDK:n mukana tullut postprosessori ei vakiokuntoisena kuitenkaan taivu, vaikka ulkoiset akselit saakin lis\u00e4tty\u00e4 projektiin. Postprosessorista puuttuu ne rivit, jolla t\u00e4m\u00e4n solun vaatimat koordinaatit tulisivat sy\u00f6tetyksi ohjelmaan. RoboDK:n mukana tulevat postat ovat kuitenkin salaamattomia, joten niit\u00e4 voi vapaasti muokata itse, tai luoda halutessaan tyhj\u00e4st\u00e4 t\u00e4ysin oman postprosessorin. Koodit ovat kuitenkin selke\u00e4sti kirjoitettu ja hyvin kommentoitu, joten mit\u00e4 suotta tekem\u00e4\u00e4n hyv\u00e4\u00e4 ty\u00f6t\u00e4 alusta asti.<\/p>\n

T\u00e4ss\u00e4 tapauksessa ty\u00f6h\u00f6n oli tosin olemassa my\u00f6s toinen tapa: jo aiemmin kirjoituksessa mainittu WeldControl. Savonian asemalle r\u00e4\u00e4t\u00e4l\u00f6ity et\u00e4ohjelmointiohjelmisto toimii kahteen suuntaan, sill\u00e4 saadaan luotua robottiohjelma, l\u00e4hetetty\u00e4 sen robotille ja sille voi my\u00f6s noutaa esim. kalibrointiohjelman robotilta. T\u00e4ss\u00e4 projektissa WeldControl toimi hyvin \u201dmid prosessorina\u201d RoboDK:n ja robotin v\u00e4lill\u00e4. Kun RoboDK ei suostunut ilman pythonin puukottamista kirjoittamaan Base koordinaatti \u2013rivej\u00e4 robottiohjelmaan, j\u00e4tettiin se WeldControlin huoleksi. RoboDK:lla muuten valmis ohjelma l\u00e4hetettiin WeldControlin kautta robotille. N\u00e4in robotin sai todellisuudessa liikkumaan ja toistamaan alun perin RoboDK:lla luotua ohjelmaa. Toki olisi yksinkertaisinta vain hy\u00f6dynt\u00e4\u00e4 WeldControlin postprosessoria, mutta PEMA:n ohjelmiston mukana toimittamat postat ovat kryptattuja. My\u00f6hemm\u00e4ss\u00e4 vaiheessa on toki j\u00e4rkevint\u00e4 luoda RoboDK:n avoimeen postaan itse skripti, joka lis\u00e4\u00e4 ohjelmaan n\u00e4m\u00e4 puutteet, mutta siit\u00e4 lis\u00e4\u00e4 my\u00f6hemmin.<\/p>\n

Ennen ohjelman l\u00e4hett\u00e4mist\u00e4 WeldControlista robotille oli kuitenkin hyv\u00e4 simuloida sille ladattu ohjelma, jotta varmistuttiin kaiken menneen RoboDK:n p\u00e4\u00e4ss\u00e4 suunnitelman mukaisesti. N\u00e4in ei kuitenkaan k\u00e4ynyt, vaan ensimm\u00e4isell\u00e4 kerralla pulssisuhteet oli sy\u00f6tetty aavistuksen v\u00e4\u00e4rin, joten lopputulos olisi ollut robotilla silm\u00e4t kiinni ajettuna aika kohtalokas.<\/p>\n

\"\"
Kuva 4. Hieman virheellisesti sy\u00f6tetyt pulssiarvot voivat aiheuttaa pieni\u00e4 “oho”-el\u00e4myksi\u00e4.<\/figcaption><\/figure>\n

N\u00e4iden lis\u00e4ksi lis\u00e4ty\u00f6t\u00e4 voi aiheuttaa my\u00f6s TCP:n (tool center point) eli ty\u00f6kalupisteen s\u00e4\u00e4t\u00f6. Ty\u00f6kalupiste tulisi asemoida simulointimallissa siihen pisteeseen, jossa piste my\u00f6s todellisessa asemassa sijaitsee, esim. hitsauspolttimen langan p\u00e4\u00e4ss\u00e4. TCP:n asemointia helpottaa huomattavasti, jos simulointimalliin lis\u00e4\u00e4 varsinaista ty\u00f6kalup\u00e4\u00e4t\u00e4 vastaavan 3D-mallin ja asemoi sen, kuten se on my\u00f6s todellisuudessa. TCP tulee siis asettaa sek\u00e4 oikeaan kohtaan, ett\u00e4 oikeaan asentoon suorakulmaisessa koordinaatistossa.<\/p>\n

T\u00e4h\u00e4n saakka saatujen kokemusten perusteella voisi olettaa, ett\u00e4 ohjelmistolla on potentiaalia toimia osana suorakerrostusprosessia. K\u00e4yt\u00e4nn\u00f6n ty\u00f6st\u00e4 vaaditaan kuitenkin reilusti enemm\u00e4n k\u00e4ytt\u00f6kokemusta, jotta asiasta voidaan luoda vakuuttavia johtop\u00e4\u00e4t\u00f6ksi\u00e4.<\/p>\n

Haasteena toistaiseksi on muun muassa riippuvuus ulkopuolisista ohjelmista, kuten Slic3r ja WeldControl. Slic3r ei my\u00f6sk\u00e4\u00e4n ole se paras mahdollinen ohjelmisto, sill\u00e4 se on laadittu l\u00e4hinn\u00e4 muovien 3D-tulostusta varten. My\u00f6s itse suorakerrostus prosessina on viel\u00e4 sen verran v\u00e4hemm\u00e4n tunnettu, ett\u00e4 sit\u00e4 varten ei varsinaisesti ole omaa ohjelmistoa, vaan kaikki ovat omanlaisiaan virityksi\u00e4 tai prosessia soveltavia ratkaisuja. Monet suorakerrostuspalveluja tai laitteistoja tarjoavat yritykset ovatkin luoneet t\u00e4t\u00e4 varten kokonaan oman ohjelmistonsa ty\u00f6st\u00f6ratojen laadintaan.<\/p>\n

 <\/p>\n

 <\/p>\n

Joni Andersin
\nProjekti-insin\u00f6\u00f6ri
\nSavonia-ammattikorkeakoulu<\/p>\n\n\n

\"\"<\/figure>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Suorakerrostuksella tarkoitetaan yht\u00e4 metallien 3D-tulostusprosesseista, joka on my\u00f6s l\u00e4hes poikkeuksetta robotisoitu prosessi. Suorakerrostuksesta kirjoitettiin yleisell\u00e4 tasolla aiemmassa blogikirjoituksessa, joka l\u00f6ytyy t\u00e4\u00e4lt\u00e4: https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/2018\/11\/29\/suorakerrostus-ja-3d-tulostus-roboteilla\/ Prosessin automatisointia varten tarvitaan v\u00e4liin ohjelmointia, jotta k\u00e4sittelylaitteet saadaan tekem\u00e4\u00e4n haluttu ty\u00f6. Robottien tapauksessa puhutaan tyypillisesti et\u00e4ohjelmoinnista (offline-programming, OLP). K\u00e4yt\u00f6ss\u00e4 olevasta robottiasemasta on yleens\u00e4 my\u00f6s k\u00e4yt\u00f6ss\u00e4 aseman virtuaalimalli, […]<\/p>\n","protected":false},"author":4267,"featured_media":408,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[27],"tags":[5,25,32,31],"class_list":["post-406","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-3dtik","tag-3d-tulostus","tag-metallin-3d-tulostus","tag-robodk","tag-suorakerrostus"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/406","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/users\/4267"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=406"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/406\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":980,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/406\/revisions\/980"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/media\/408"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=406"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=406"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=406"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}