ARTIGO TÉCNICO Francisco Lopes1, J. Norberto Pires2 1 Dep. de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial Escola Superior de Tecnologia de Viseu, Portugal fjlopes@demgi.estv.ipv.pt 2 Dep. de Engenharia Mecânica da Universidade de Coimbra norberto@robotics.dem.uc.pt
OPTIMIZAÇÃO DE UM SISTEMA ROBOTIZADO DE REBARBAGEM DE VIDROS PARA AUTOMÓVEL RESUMO Neste artigo descreve-se a solução encontrada para a optimização de um sistema robotizado de rebarbagem do excesso de Polivinil Butiral (PVB) resultante da laminagem de vidros para automóveis. A solução desenvolvida divide-se em quatro módulos: discretização do vidro através de um programa de pré/pós-processamento de elementos finitos (GiD), manipulação dos nós obtidos (MATLAB), programação do robô (RAPID) e uma interface com o utilizador no PC (VB.Net). A sequência de operações tem início na análise e discretização da superfície do vidro em CAD, passando pela obtenção das coordenadas e direcções de deslocamento do robô que manipula o vidro, terminando na monitorização e controlo da rebarbagem. A solução foi testada em meio virtual, no Robot Studio, e em laboratório. PALAVRAS-CHAVE: robótica industrial, CAD, planeamento de trajectórias, programação Off-line, manipulação de objectos, ferramentas de software, optimização de trajectórias.
1. INTRODUÇÃO Na maioria das soluções existentes para gerar trajectórias de um robô manipulador recorre-se à memorização e reprodução das posições do robô pelo método clássico de teaching. Estas operações são fortemente dependentes dos conhecimentos e competências do operador, utilizando como interface a consola do robô. Este método revela-se impraticável quando a quantidade de pontos a memorizar é elevada e há necessidade de efectuar deslocamentos entre eles. O desenvolvimento de novas soluções pretende tornar os processos de produção e programação robóticos mais autónomos, minimizando o tempo de ocupação do robô durante a programação. Estas soluções introduzem cada vez mais ferramentas que já são usadas no projecto e fabrico de componentes, como por exemplo, programas de modelação de sólidos (aplicações CAD), programas de elementos finitos, etc.. O trabalho relatado neste artigo pretende optimizar um sistema já desenvolvido e em funcionamento, descrito em (Pires, 2005), utilizado na rebarbagem de vidros laminados para automóvel. Os pára-brisas modernos são feitos de vidro laminado, designação para vidros constituídos por duas lâminas de vidro, intercaladas por uma lâmina de PVB. Por imperativos de qualidade os vidros para automóvel são manipulados por robôs industriais, com ciclos de produção rápidos que não deixam qualquer tipo de marca na superfície do vidro. A tarefa de rebarbagem é realizada por robôs industriais e consiste na remoção do excesso de PVB resultante da colagem dos vidros frontais, cujo contorno é passado numa lixa rotativa.
2. OBJECTIVOS DO TRABALHO O objectivo deste trabalho é o de desenvolver software que permita optimizar o sistema já existente através da minimização do tempo de
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robótica
programação de novos modelos, da diminuição da intervenção do operador, evitando ocupar o robô durante o processo de programação. Para isso pretende-se determinar os pontos de rebarbagem de uma forma automática, criar as interfaces da programação, monitorização e controlo do processo, que possibilitem a programação dos pontos da trajectória de rebarbagem num PC, possibilitando a mudança do ângulo e da velocidade de rebarbagem e da pressão exercida sobre a lixa.
3. DESCRIÇÃO DO SISTEMA No desenvolvimento desta solução foram usadas várias ferramentas de programação e de hardware que permitiram verificar, experimentalmente, as aplicações desenvolvidas no laboratório de robótica do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Coimbra. As aplicações criadas foram programadas e desenvolvidas nos seguintes softwares: GID – Version 7.2 – The personal pre and postprocessor (CIMNE – International Center for Numerical Methods in Engineering), MATLAB – Version 7.0.0.19920 (R14) (MathWorks, Inc.), Microsoft Visual Basic.NET, Microsoft Development Environment 2003 – Version 7.1.3088, RobotStudio 3.1 – Build 2234 (ABB Automation Technologies), PCROBNET2003 6.0(c) ActiveX em (Pires, 2000), JR3PCI ActiveX V4 em (Pires, 1999). Na figura 1 apresenta-se a célula de trabalho criada no laboratório com os vários componentes e hardware utilizados e respectivas ligações: um robô industrial ABB IRB2400/S4C+/M2000 (r) com o respectivo controlador (p), um computador pessoal a correr o sistema operativo Microsoft Windows XP Professional (n), um sensor de força/binário JR3 (v), equipado com uma placa PCI, que recebe e processa o sinal do sensor (instalada no PC PCI bus), um gripper concebido para agarrar o vidro (w), um tool