Почему улыбаются заказчики. Изготовление художественных декораций в фирме CNC Polystyrene при помощи CAM-системы PowerMILL Robot

Британская фирма CNC Polystyrene изготавливает крупномасштабные декоративные фигуры методом фрезерования при помощи оснащенного шпиндельной головкой промышленного робота ABB640. В зависимости от требований заказчика изделия из пенопласта и модельного пластика могут выполняться с необходимой степенью детализации внешней поверхности. Возможны варианты исполнения изделий для установки их как внутри помещений, так и на улице. Фирма CNC Polystyrene создавала декорации по заказу таких известных в Великобритании торговых сетей, как GAP, Harvey Nicholls, Selfridges и Harrods. Один из самых необычных проектов, выполненных компанией, – серия фигур кроликов двухметрового роста для розничной сети магазинов Ann Summers. Кроме того, CNC Polystyrene участвовала в создании декораций для церемоний открытия и закрытия летних XXX Олимпийских игр в Лондоне.

За основу проекта в CNC Polystyrene берется 3D-модель фигуры, выполненная дизайнером в одном из геометрических моделировщиков. Как правило, 3D-модели фигур художественных персонажей изначально создаются в программах для компьютерной анимации, поэтому очень часто имеют различные технологические недостатки, значительно усложняющие их обработку на станках с ЧПУ (глубокие полости, поднутрения и труднодоступные зоны). Кроме того, созданные для визуализации 3D-модели могут содержать грубые ошибки в геометрии (неправильно обрезанные поверхности, вырывы, зазоры и перехлесты между соседними кромками), наличие которых не имеет особого значения при анимации, но недопустимо при механообработке. Поэтому на начальном этапе технолог-программист устраняет в импортированной 3D-модели все недостатки геометрии. Для этой цели может использоваться CAD-система PowerSHAPE Pro, обладающая уникальной комбинацией возможностей поверхностного, твердотельного и фасетного 3D-моделирования. В PowerSHAPE Pro имеются эффективные инструменты для скульптурного 3D-моделирования, позволяющие интуитивно понятным способом редактировать триангулированные поверхности, поэтому за основу проекта может быть взято даже сканированное облако точек или триангулированная STL-модель.

По сравнению с традиционными ручными методами изготовления декоративных фигур, их производство на основе компьютерной CAD-модели при помощи оборудования с ЧПУ позволяет реализовать несколько очень важных преимуществ. Во-первых, можно без особого труда изготовить точную копию всего изделия целиком или любых отдельных его частей. Во-вторых, на станке с ЧПУ несложно выполнить точную зеркальную копию объекта и обработать симметричные поверхности. В-третьих, компьютерная 3D-модель может быть произвольным образом отмасштабирована (равномерно или только в заданном направлении) для достижения требуемых размеров или массы. И наконец, в-четвертых, при помощи фасетного моделирования в компьютерную 3D-модель гораздо проще вносить локальные и глобальные изменения. Например, заказчик может попросить увеличить у фигуры кисти рук или изменить угол наклона туловища для большей художественной выразительности.

Как показывает опыт многих производителей художественных декораций, большинство заказчиков старается избегать сборных конструкций и предпочитает получить сразу полностью готовое окрашенное изделие. Заметные при внешнем осмотре готового изделия технологические сочленения способны сильно исказить художественный замысел, поэтому производители стараются делать фигуры из минимально возможного количества составных частей. «Нам приходилось изготавливать множество крупногабаритных декораций для телевидения и кинематографа. В этих проектах мы всегда имели дело с ограничениями, связанными с размерами детали, которую мы могли изготовить из цельной заготовки, – вспоминает управляющий производством фирмы CNC Polystyrene Дерек Гибб (Derek Gibb). – Установленный на подвижной платформе (линейных направляющих) промышленный робот ABB640 позволяет нам обрабатывать цельные крупногабаритные детали более 2,5 м высотой и почти двухметровой ширины и глубины. Во многих случаях фрезерование фигуры из цельной заготовки дает существенный выигрыш по времени по сравнению с изготовлением аналогичной сборной конструкции из нескольких частей».

Управляющие программы для фрезерной обработки при помощи промышленного робота ABB640 технологи-программисты фирмы CNC Polystyrene разрабатывают в CAM-системе PowerMILL Robot (разработка Delcam). «CAM-система PowerMILL Robot позволяет нам изготавливать любые самые фантастические декорации, – делится опытом Дерек Гибб. – Нам всегда приятно видеть счастливые лица наших заказчиков, принимающих готовое изделие».

«Компания Delcam предлагает лучшее программное обеспечение в отрасли, поэтому мы решили сотрудничать именно с ней», – заявляет управляющий директор фирмы CNC Polystyrene Джефф Филлипс (Jeff Phillips). Важным преимуществом современной автоматизированной технологии производства декораций является возможность изготовления неограниченного количества точных копий изделия. «В старые времена скульптор мог вручную изготовить нечто похожее, но сегодня заказчикам часто требуется по нескольку абсолютно идентичных копий декораций», – объясняет он.

CAM-система PowerMILL Robot позволяет технологам-программистам досконально проанализировать управляющую программу и выполнить точную 3D-симуляцию обработки на компьютере, прежде чем включить промышленный робот. Это дает возможность значительно уменьшить вероятность появления в процессе обработки зарезов, столкновений и непредвиденных простоев. Компьютерная 3D-симуляция также позволяет выполнять поиск рациональной стратегии перемещения кинематических звеньев робота с учетом всех факторов, таких как приоритет использования и фактические ограничения каждой из осей, геометрия обрабатываемой детали, размеры инструмента и т.д. Кроме того, 3D-симуляция обработки дает возможность продемонстрировать заказчику, как в точности будет выглядеть готовое изделие с учетом оговоренного в заказе качества обработки (определяемого в основном высотой гребешка между проходами концевой сферической фрезы). При калькуляции стоимости изготовления изделия из легкообрабатываемого материала одним из ключевых факторов является время обработки изделия на станке с ЧПУ, поэтому заказчик может сам найти золотую середину между качеством обработки и своими финансовыми возможностями. Благодаря CAM-системе PowerMILL Robot все изделия изготавливаются качественно с первого раза в соответствии с запланированным производственным графиком. В конечном счете это позволяет CNC Polystyrene предлагать заказчикам выгодные цены и строго соблюдать сроки выполнения заказов.

Изначально компания Delcam предлагала своим заказчикам для создания управляющих программ для промышленных роботов дополнительный внешний модуль для CAM-системы PowerMILL, написанный на языке программирования VB. Современный программный продукт PowerMILL Robot был полностью переписан и интегрирован в CAM-систему, что дает пользователям возможность применять весь арсенал эффективных стратегий многоосевой механообработки PowerMILL и работать одновременно над несколькими проектами. Постпроцессирование готовой управляющей программы выполняется непосредственно в последовательность команд (G-код) используемого на конкретном роботе ЧПУ-контроллера, что исключает возможность ошибок при преобразовании кода в сторонних трансляторах. Конфигуратор PowerMILL Robot обеспечивает повторное использование назначенных пользователем параметров: ограничений перемещений по осям отдельных звеньев и их начального положения в пространстве, параметров инструмента и т.п. CAM-система PowerMILL Robot также позволяет выполнять анализ и оптимизацию управляющих программ, а именно:

  • отображение рабочей зоны робота для оптимизации расположения в ней обрабатываемой детали с целью обеспечения максимально свободного доступа ко всем обрабатываемым элементам;
  • просмотр в процессе выполнения УП диапазона перемещений всех звеньев робота по каждой из осей для анализа кинематики и предотвращения столкновений;
  • выявление любых обстоятельств и препятствий, способных помешать успешному выполнению УП, включая уведомления о достижении роботом предельных положений или возникновении сингулярности;
  • анализ кинематики робота с использованием подробных графиков, отображающих текущее положение осей, границы их возможных перемещений, точки сингулярности и перевороты «кисти»;
  • просмотр значений ускорения по каждой из осей в виде графиков с целью предотвращения высоких динамических нагрузок.

«CAM-система PowerMILL Robot сделала нашу работу гораздо проще, – отмечает Дерек Гибб. – Всякий раз, когда нам приходилось обращаться в службу технической поддержки Delcam, мы получали полезные советы. Если у нас не получалось решить проблему по телефону, мы отсылали специалистам из Delcam свой проект по Интернету, после чего они сами анализировали ситуацию и предлагали нам возможные готовые решения».

«Наши заказчики требуют от нас изготовления все более крупных и качественных декораций, и мы должны соответствовать всем их запросам, чтобы успешно работать на этом рынке. Без нашего промышленного робота и CAM- системы PowerMILL Robot мы бы просто не выжили», – подытожил г-н Филлипс.

Примеры выполненных фирмой CNC Polystyrene проектов можно увидеть на видеосайте компании Delcam: www.delcam.tv/cnc-polystyrene.

 


CAM-система PowerMILL Robot 2015 – возможности новой версии

Компания Delcam (www.delcam.com), являющаяся самостоятельным дочерним подразделением корпорации Autodesk, объявила о выпуске 2015-й версии CAM-системы PowerMILL Robot. Этот программный продукт предназначен для программирования фрезерной обработки при помощи промышленных роботов с установленной на них шпиндельной головкой. Универсальные производственные ячейки на основе роботов-манипуляторов выгодно отличаются относительно невысокой стоимостью по сравнению со станками с ЧПУ и обеспечивают высокую точность обработки модельных пластиков. Промышленные роботы также широко используются для обрезки и сверления формованных панелей из композитных материалов. Отметим, что оснащение промышленного робота линейными направляющими и позиционером позволяет значительно увеличить размер обрабатываемых деталей.

Участники недавно завершившегося в Европе проекта COMET (www.cometproject.eu), возглавляемого компанией Delcam, продемонстрировали возможность успешного применения промышленных роботов для фрезерной обработки алюминиевых сплавов и даже некоторых видов сталей. Кроме того, при помощи промышленных роботов можно автоматизировать выполнение технологических операций, требующих перемещения детали относительно неподвижного инструмента, например, шлифование или полирование.

Главным новшеством 2015-й версии PowerMILL Robot стала возможность комбинирования в одной управляющей программе принципов ручного и автоматизированного программирования, что обеспечивает максимальную гибкость в задании методов обработки. Данный компьютерный метод программирования промышленных роботов отдаленно напоминает традиционное ручное «обучение» роботов, но значительно совершеннее его. Пользователь может путем задавания серии промежуточных положений показать в виртуальной среде необходимый принцип перемещения звеньев робота в процессе обработки, а CAM-система автоматически подстроит движения робота под выполнение управляющей программы для конкретной операции обработки. Такой подход особенно востребован, если пользователь планирует применять нестандартную крепежную оснастку или имеются другие геометрические ограничения, которые не удается полностью учесть на этапе разработки УП.

Среди других усовершенствований в новой версии CAM-системы следует отметить улучшенный алгоритм проверки УП на столкновения, автоматическое предотвращение сингулярности в кисти робота и возможность импортировать управляющие программы, разработанные в других CAM-системах. Импортированные УП могут быть использованы для компьютерной 3D-симуляции обработки и постпроцессированы для другого типа робота. Особо отметим, что в PowerMILL Robot имеется непосредственная поддержка (на уровне G-кода) различных промышленных роботов широкого спектра производителей, в том числе: KUKA, ABB, Fanuc, Yaskawa Motoman, Staubli, Hyundai, Comau, Kawasaki Robot, Nachi и Universal Robots. Это позволяет исключить необходимость использования для генерации управляющих программ ПО сторонних разработчиков, что может приводить к непредсказуемым ошибкам.

В более ранних версиях программы проверка на столкновения выполнялась для каждой операции обработки индивидуально, в результате пользователь тратил на это дополнительное время. В 2015-й версии PowerMILL Robot проверка на столкновения может быть выполнена сразу для всей управляющей программы целиком.

Как следует из названия, PowerMILL Robot является специализированной расширенной версией CAM-системы PowerMILL. Поэтому PowerMILL Robot автоматически наследует новые прогрессивные методы механообработки из флагманского продукта компании Delcam. В PowerMILL реализовано большое количество эффективных стратегий, включая высокопроизводительную черновую выборку материала Vortex и сложные виды пятиосевой обработки. Пользователи PowerMILL Robot имеют доступ ко всему арсеналу многоосевых стратегий обработки, реализованных в PowerMILL.

В отличие от пятиосевых станков с ЧПУ, промышленные роботы обладают шестью степенями свободы, а при наличии линейных направляющих и/или позиционера (который бывает одно-, двух- и даже трехосевым) задача эффективного синхронного управления всеми осями еще более усложняется. В процессе разработки УП в PowerMILL Robot пользователь сначала задает для конкретной детали последовательность обработки, применяя точно те же многоосевые стратегии (задействуется максимум пять осей), которые используются в CAM-системе PowerMILL для программирования фрезерных станков с ЧПУ. Затем разработанные УП для фрезерной обработки передаются в созданный специально для PowerMILL Robot модуль, позволяющий задавать принцип перемещения кинематических звеньев робота с учетом избыточных с точки зрения традиционной пятиосевой фрезерной обработки степеней свободы.

При программировании промышленного робота может случиться так, что ось его кисти окажется ориентирована коллинеарно одной из осей кинематических звеньев. Эта ситуация называется функциональной сингулярностью кисти и характеризуется тем, что данное положение кисти робота в пространстве может быть реализовано при помощи широкого диапазона углов поворота его промежуточных звеньев. Возникновение сингулярности кисти робота сопровождается резкими поворотами промежуточных звеньев, что чревато столкновениями и негативно сказывается на качестве обработанной поверхности. Поэтому в PowerMILL Robot 2015 реализовано автоматическое предотвращение сингулярности кисти, – это наиболее часто встречающийся вид функциональной сингулярности. Появления некоторых других видов сингулярностей и функциональных ограничений можно избежать путем рационального расположения руки робота относительно обрабатываемой детали.

Версия для печати
Разместить ссылку на: 


Добавить комментарий

Автор: *
Тема: *
Код c
картинки: *

Коментарий: