ВВЕДЕНИЕ 5
1 Постановка задачи и пути ее решения 6
1.1 Объект автоматизации 6
1.2 Система SprutCAM 6
1.2.1 Процесс создания окрасочной управляющей программы 7
1.2.2 Загрузка 3D модели детали 8
1.2.3 Создание последовательности технологических операций 9
1.2.4 Расчет траектории обработки 12
1.2.5 Моделирование покраски для проверки корректности 13
1.2.6 Генерация управляющей программы 14
1.3 Постановка задачи 16
1.4 Существующие решения 17
1.4.1 IPS Virtual Paint - Spray 17
1.4.2 RobotMaster 18
1.4.3 VR Spray Painting for Training and Design 19
1.4.4 Анализ возможности использования существующих решений 20
1.5 Цели и задачи 21
2 Математическая модель 22
2.1 Математическое представление процесса покраски 22
2.1.1 Факел распыления 22
2.1.2 Процесс распыления 24
2.2 Аспекты программной реализации 27
2.2.1 Инициализация структуры данных 27
2.2.2 Распыление методом прямой трассировки лучей 28
2.2.3 Пересечение луча и треугольника 32
2.2.4 Параметры моделирования 35
2.2.5 Визуализация 36
2.3 Вывод 39
3 Проектирование подсистемы 40
3.1 Требования к проектируемой подсистеме 40
3.1.1 Функциональные требования 40
3.1.2 Нефункциональные требования 42
3.2 Функциональная модель 43
3.3 Диаграмма вариантов использования 43
3.4 Поток событий 45
3.5 Диаграмма деятельности 48
3.6 Диаграмма классов 48
3.7 Вывод 53
4 Разработка и описание пользовательского интерфейса системы 54
4.1 Загрузка детали с первичной траекторией покраски 54
4.2 Настройка робота для покраски 55
4.3 Создание и настройка окрасочной операции 57
4.4 Процесс моделирования 63
4.4.1 Форма управления моделированием 63
4.4.2 Результат первичного моделирования 64
4.4.3 Корректировка траектории покраски и повторная проверка 66
4.5 Вывод 68
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 70
ПРИЛОЖЕНИЕ А Моделирование покраски роботом Fanuc M710 74
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Программный код 79
Нанесение лакокрасочных покрытий в промышленности является завершающим этапом перед выпуском готовой продукции. Это позволяет придать изделию готовый товарный вид и защитить поверхность от коррозии. В связи с этим предъявляются строгие требования к лакокрасочному материалу и к технологии нанесения покрытия.
В настоящее время около 80% покрытий наносят методом распыления, причем основная масса работ выполняется вручную. С появлением промышленных роботов появилась возможность автоматизировать процесс покраски. Управление окрасочными роботами может быть осуществлено несколькими способами:
1. запись траектории в память системы управления роботом с помощью съемного пульта, которую осуществляет опытный маляр [1];
2. создание управляющей программы (УП) по 3 D-модели в специализированных автоматизированных системах(САМ).
Главная задача, которая возникает перед технологами при создании управляющей программы - это обеспечение равномерного нанесения лакокрасочного материала. Одним из решающих факторов, влияющих на создание корректной УП, при первом способе, является опыт маляра, а при втором - надёжность и многофункциональность CAM-системы (в данном проекте рассматривается именно второй способ).
В современных CAM-системах основное внимание уделяется обработке материала методами его снятия (фрезерная, токарная обработки и другие), добавления (наложение расплавленного материала), разрезания (плазменная, лазерная резка, резка ножом и другие) или сваривания. При этом для создания окрасочных управляющих программ имеется лишь упрощенная функциональность, которая не позволяет определить равномерность нанесения лакокрасочного материала. Одной из таких систем является SprutCAM.
В ходе выполнения работы был выполнен анализ объекта автоматизации, роботизированной ячейки, и процесса создания покрасочных управляющих программ с использованием системы SprutCAM. Было выявлено, что эта система учитывает кинематическую схему станка, контролирует столкновения, обеспечивает работу робота в зоне его досягаемости и выполняет предварительное моделирование результата покраски, которое показывает, какие области модели будут окрашены. Оказалось, что такое моделирование не обеспечивает требуемую точность, поскольку не учитывает форму факела распыления и не контролирует толщину будущего лакокрасочного покрытия. В связи с этим возникла необходимость повысить эффективность процесса создания управляющих программ для покраски деталей в системе SprutCAM и, как следствие, повысить эффективность роботизированной ячейки.
Для достижения поставленной цели было выполнено проектирование подсистемы. Были решены следующие задачи:
- разработана математическая модель процесса покраски;
- разработаны функциональные и нефункциональные требования;
- выполнено проектирование функциональной модели, диаграммы вариантов использования, потока событий, диаграммы деятельности и диаграммы классов.
По итогам работы была спроектирована и реализована подсистема моделирования аэрозольной покраски с контролем толщины нанесения лакокрасочного материала в составе системы SprutCAM. Это позволило повысить эффективность объекта автоматизации с роботизированной ячейкой за счет уменьшения расхода краски на пробные окрашивания и за счет уменьшения времени на подготовку окончательной управляющей программы.
