Easy Programming of Robotic 3D Surface and 3D Curve Processes

I en verden der forandrer sig stadigt hurtigere, og hvor produktion i lave styktal derved bliver mere og mere udbredt, er opsætningstiden når nye emner introduceres som en del af fremstillingsprocesser med robotter, nødt til også at blive
mindre. Den traditionelle metode med brug af en fjernbetjening og diskrete data punkter er for langsom og besværlig, og kræver derved unødvendigt lange produktionsstop mens robotterne bliver programmeret. I samarbejde med to danske produktionsvirksomheder, Bang & Olufsen og VOLA, vil vi derfor i denne afhandling præsentere en brugerflade og pipeline, baseret på offline programmeringskonceptet, for automatisk generering af robot programmer.


I modsætning til eksisterende offline programmerings metoder vil den præsenterede pipeline og brugerflade i denne afhandling ikke være målrettet en bestemt applikation, men i stedet tilbyde en fælles brugerflade for general 3D kurve og 3D flade behandling. I det præsenterede materiale vil vi importere Computer-Aided Design (CAD) data i form af STL filer, som er det mest udbredte format. Det beskrives hvorledes vi automatisk kan udtrække relevant information fra STL-filer i form af hjørner, kanter og flader. Derefter bliver det forklaret hvorledes vi kan modellere
kanterne med parametriske kontinuert differentiable kubiske non-uniform rational B-spline (NURBS) kurver, hvortil vi også beskriver en måde hvorpå en orientering kan indlejres i form af quaternioner. De skabte NURBS kurver fungerer som vores
processerings baner i pipelinen og kan forlænges så de ligeledes kan beskrive til og afgange fra emnet.


Der præsenteres endvidere en måde hvorpå NURBS-kurver kan approksimeres med lineære og cirkulære segmenter som kræves for at afvikle dem på de fleste robotkontrol systemer. Invers kinematik anvendes til at verificere at segmenterne kan afvikles på en specifik robot, sammen med kollisionskontrol af banerne i arbejdscellen, før de bliver lavet til robot programmer til afvikling på de faktiske robotter.


Til fladebehandling præsenteres først en metode til at modellere trekanterne fra de udtrukne diskrete flader med en parametrisk kontinuert differentiabel Bézier trekants flade. Derudover beskrives det også hvordan vi kan benytte en ”sub-patch”
udtrækningsproces til fra Bézier trekantsfladerne at udtrække parametriske kontinuert differentiable NURBS kurver, som beskriver vores værktøjsbaner. De derved genererede NURBS kurver for flade behandling kan som kurve banerne bruges i
den fælles brugerflade til generering af robot programmer.


Endelig præsenteres også to metoder til korrigering af NURBS kurver, som repræsenterer vores robot baner, for at kunne håndtere de unøjagtigheder der findes i den virkelige verden, da disse ofte resulterer i unøjagtige programmer fra offline programmeringsmiljøer. Den præsenterede pipeline og brugerflade bliver demonstreret i en kant afgratningsproces af et Bang & Olufsen emne, og bruges i øjeblikket af en kollega i sin forskning i flade polering og børstning med VOLA. Eksempler fra
disse skabte programmer er inkluderet i afhandlingen.