Aplicación Del Robot Industrial para Aplicaciones de Pintura

 

INGENIERIA DE METODOS I  

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APLICACIÓN DEL ROBOT INDUSTRIAL PARA APLICACIONES DE PINTURA 1. RESUMEN Robot para pintar es una de las primeras aplicaciones de robot industrial, sin embargo, la precisión y el acabado de la pintura es un tema importante para cualquier trabajo de pintura. En consecuencia, el objetivo de este proyecto es utilizar un robot industrial (ABB modelo de robot IRB 1410) para aplicaciones de pintura. El robot fue programado para pintar alfabetos utilizando su FlexPendant. El FlexPendant se utilizó para enseñar manualmente el robot cómo seguir las rutas de acceso para los objetivos específicos de las letras. El robot End Effector (herramienta (herrami enta de pintura) fue elegido y montada en el robot para realizar una tarea eficaz de pintura. Fue programado basado en su funcionalidad. Finalmente el entorno de la pintura adecuada fue diseñado. Dos paquetes de software se utilizaron en este proyecto. El diseño asistido por ordenador (CAD) del sistema de trabajo-objetos y End Effector fue programado basado en el software Solidworks. RobotStudio Software utiliza para programar las rutas y destino de los alfabetos para ser pintados por el IRB 1400 Robot que generan un código de interfaz con gráfica de usuario rápida utilizada para el interfaz del robot. Los resultados finales demuestran que la aplicación de estos sistemas ayuda a mejorar la calidad de la pintura, reducir el consumo de pintura y mejorar la seguridad.

2. METODOLOGIA El sistema robótico básico lo define ampliamente la mecánica, control y diseño de sensor de Robots. La mecánica incluye el diseño y la estructura de los manipuladores, los brazos, efectores finales (End Effector), actuadores, el poder y el almacenamiento de energía. También consiste en la cinemática, la dinámica de los robots, y simulación de sistemas robotizados. El control incluye tanto la teoría y la aplicación (hardware y software), mientras que los sensores incluyen el diseño de sistemas de sensores y algoritmos para la adquisición de datos y análisis sensorial. El estudio de sistema robótico y sus componentes se aplicaron en el proyecto. El diseño del proyecto y simulación en donde se basa todos los componentes. El otro componente que jugó un papel muy importante en el proyecto es el diseño del objeto de trabajo del robot, compresor de aire y la pintura que se utiliza en el proceso. Extensivamente, una lista nomenclatura en orden alfabético, con símbolos griegos, subíndices y superíndices enumerados por separado , debe ser proporcionada. Ponga una nomenclatura encima del texto principal, si es necesario, en una caja con el mismo tamaño de letra que el resto del documento. De lo contrario, todos los símbolos deben ser identificados cuando se utiliza por primera vez en el texto. La unidad de las nomenclaturas debería aclararse tras el texto de la descripción. Los autores deben utilizar el sistema internacional de unidades. Utilice software MathType editar nomenclaturas con caracteres griegos. Aquí introducir el papel, y los párrafos siguen de aquí y sólo están separados por títulos, subtítulos, imágenes y fórmulas.

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3. Experimentación 3.1 Manipulador Este es el cuerpo principal del robot; que consta de los enlaces, las articulaciones y otros elementos estructurales. El peso del robot es de aproximadamente 225 kg. El robot IRB1410 está equipado con un sistema operativo BaseWare OS. Los OS BaseWare controla todos los aspectos del robot, como el control de movimiento, desarrollo y ejecución de programas de aplicación de comunicaciones. El robot también puede ser equipado con el software opcional para soporte de aplicaciones. El IRB1410 ABB Robot tiene una carga útil de 5 kg y un sobre (alcance) de trabajo de aproximadamente 1,44 [7]. La configuración del robot IRB1410 muestra en la Fig. 1.

El modelo de los vínculos y las articulaciones del IRB1410 Robot puede ser representado por parámetro Hartenberg Denavit (DH) se muestra en la Tabla 1.

Dónde: d: es la longitud adicional asociado con el End Effector.             ()      ()              ( ))             

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La matriz de transformación de la IRB 1410 Robot se puede determinar a partir de [1, 12];

Donde:

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3.2. End Effector El efector de extremo ( End Effector) es el dispositivo en el extremo de un manipulador de robot; que está diseñado para interactuar con el medio ambiente. Esta herramienta se utiliza para realizar la aplicación programada basada en la tarea requerida. La pistola de pulverización (F-75S) se muestra en la Fig. 2. se utiliza como el efector de extremo para el robot de pintura. La pistola de pulverización está alimentada por succión, tiene una boquilla estándar de Φ1.5mm, la presión de funcionamiento funcionamient o varía desde 3-4bar, el consumo de aire de 3.5-6cfm, la capacidad de la pintura es de 750 cc, el flujo de fluido es de aproximadamente 120-160 (ml / min ), y una distancia de boquilla de 200 mm. La pistola de pulverización es accionado por un compresor de aire 2HP, 1,5 KW. El compresor de aire tiene una presión nominal de 8 bar, volumen de salida del 188L / Min, tanque de 38L, y un cilindro de 47 mm. La pistola de pulverización es accionado por un compresor de aire 2HP, 1,5 KW. El compresor de aire tiene una presión nominal de 8 bar, volumen de salida del 188L / Min, tanque de 38L, y un cilindro de 47 mm.

La pintura es en cualquier composición líquida, licuable, o masilla que después de la aplicación en una capa fina se convierte en una película sólida opaca [3,4]. Pintura de esmalte acrílico se utilizó en el proceso de robot de pintura. Se necesita el siguiente material para cualquier proceso de pintura y algunos son de vital importancia para fines de seguridad; gafas de seguridad, protección, mascarilla con filtro de escuchar con vapores orgánicos, pistola, manguera de aire, regulador de presión, pintura, solvente amoladora, ángulo con cepillo gorra, cepillo de alambre y el objeto de la pintura.

3.3. Actuadores Los actuadores son como el músculo del manipulador. Se controlan mediante el controlador del robot. Convierten almacenan energía en movimiento [1]. El actuador de control del robot utiliza compresor de aire cuando opera. Una válvula de control direccional muestra en la Fig. 3 que se utilizó en la dirección de fluido de aire.

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La válvula de control direccional tiene un rápido tiempo de respuesta de 12 ms o menos a una presión de 0.5 MPa sin luz / supresor de picos de tensión y 15 ms o menos a una presión de 0.5 MPa con supresor de luz / sobretensiones. El peso de la válvula es aproximadamente 80 g, y la tensión de funcionamiento de 24 V CC [2].

3.4. Sensor, controlador, procesador, Software y pintura y objetos Los sensores se utilizan para recopilar información sobre el estado interno del robot o de comunicarse con el ambiente exterior. Los sensores integrados en el robot envían información sobre cada unión o enlace al controlador, que determina la configuración de la oferta de señal integrado robot. Los relés de Omron 24VDC fue utilizado como el sensor, para enviar una señal a la válvula de control direccional que indica cuándo activar el compresor de aire. Esta señal se envían generalmente al relé de Omron desde el controlador de señal de entrada / salida del robot [2,7]. El controlador del robot controla el movimiento. Recibe sus datos de la computadora; controla el movimiento de los actuadores, y las coordenadas del movimiento con la información de realimentación sensorial. El controlador IRC5 se utiliza para controlar el IRB 1410 ABB Robot y FlexPendant virtual se utiliza para controlar el controlador IRC5. Ambos están conectados por un cable [6, 10]. El procesador es el cerebro del robot. Calcula los movimientos de las articulaciones del robot, determina cuán rápido debe moverse para lograr la ubicación y la velocidad deseada, y supervisa las acciones coordinadas de la controladora y los sensores. El procesador es un ordenador, que funciona como otros equipos, pero se dedica solamente a un proceso. Ello requiere un sistema operativo, los programas, los monitores tienen la capacidad de un procesador de computadora. Se utiliza el FlexPendant como el controlador para el Robot IRB1410 ABB. Funciona como el dispositivo de accionamiento para el robot. Todos tarea de la aplicación y programa se están cargando en el colgante flex BaseWare OS es el sistema operativo del procesador de controlador IRC5 del Robot 1RB1410 ABB. El OS BaseWare controla todos los aspectos del robot, como el control de movimiento, desarrollo y ejecución de programas de aplicación comunicaciones [7]. Hay tres grupos de software utilizados en el robot. BaseWare OS es el sistema operativo en el robot, se utilizó la programación RobotStudio en la programación de la tarea del robot y Solidwork se utilizó en Computer Aided

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Diseño de las herramientas de programación. 3. Desarrollos de software El aspecto más importante de este proyecto es la elección del efecto final adecuado para la aplicación de pintura. La manipulación se programa basada en la funcionalidad del efector de final. Dependiendo del efecto final, la aplicación puede ser determinada y por lo tanto programada. El efector final (pistola), y el objeto de trabajo (la Junta) es diseñado con el software Solidwork [11] y, luego es importado a RobotStudio como un archivo CAD para la programación de los caminos y metas. La programación RobotStudio de Caminos y metas se muestra en la Fig. 5. El programa de la pintura se hace utilizando el sistema de copia de seguridad de la IRB1410 Robot. Después, la configuración de salida digital del compresor de aire fue creado con el Rapid Editor. Esto es para determinar cuando el compresor de aire debe ser activado o desactivado. El Input / Ouput Señal La Declaración Diagrama de flujo se muestra en la Fig. 6. Por último, se crea un sistema de copia de seguridad del programa de pintura y se guarda en el flash drive.

El programa de pintura de copia de seguridad se carga en el FlexPendant del robot IRB1410 conectado al IRC5 Controller. Cuando la instrucción se le da al controlador IRC5, envía la información a la manipulación para llevar a cabo la ruta y el destino que se está instruido. El compresor de aire se enciende solamente cuando una señal de ON se obtiene por el controlador IRC5 señal de salida digital a la válvula de control direccional, que luego controla el flujo de aire para accionar la pistola de pulverización. El spray arma se dispara cuando se da la señal de OFF a través de la señal de salida digital IRC5., Cuando todos los caminos y metas del programa se completan, el robot vuelve a su posición inicial. El mismo procedimiento se lleva a cabo cuando el Robot IRB1410 se imparte mediante el FlexPendant en cómo seguir sus caminos y metas. En este caso, ningún programa necesita ser cargado en el sistema. El FlexPendant genera su programa de acuerdo a cómo se enseña el Robot [5, 8, 9].

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4. Desarrollos Hardware El diseño de hardware cubre el diseño mecánico y Solidwork del efector de final y su soporte de fijación y el objeto de trabajo se muestra en la figura 7 y en la Fig. 8 para el IRB1410 Robot.

5. IRB1410 Interfaz del Robot. Interfaz con el robot es el aspecto más importante del proyecto y, como tal, se dice que es el aspecto más complicado. Monitoreando el movimiento del robot y las funciones del robot y su conjunto, teniendo en cuenta el factor de seguridad y el todo el procedimiento. Asegurar todo, entender el uso del FlexPendant y cómo funciona con el controlador IRC5. En el efecto final está montado en el robot durante el proceso de interfaz y la prueba Tool Center Point (TCP) se realizó [7, 8, 9, y 10] El FlexPendant se utilizará para enseñar al robot cómo seguir los caminos y metas de UCSI UNIVERSIDAD. Esta será pintado como la exposición final del proyecto y el programa será impartido utiliza como el programa final robot de pintura. El FlexPendant Enseñanza de caminos y metas se muestra en la Fig. 9 5.1. Prueba centro de la herramienta Ensayo del punto central de la herramienta se puede determinar en RobotStudio antes de ser utilizado en la programación; pero cuando el efecto final está montado en el robot, que tiene que ejecutar la prueba de punto central de la herramienta manualmente. La prueba permitirá que el robot determine todas las propiedades del efecto de final y almacenarlo en el sistema. El robot le permite determinar la masa, peso, movimiento posible, el tipo de herramienta, y el centro de gravedad del efecto final. La prueba suele durar 10 minutos. En el que el robot hace 18 a 20 movimientos diferentes, con lo cual el resultado de la grabación de los movimientos puede determinar las propiedades y calculando así el punto [7] centro de la herramienta. El montaje del efector extremo a IRB1410 Robot se muestra en la figura 10.

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6. Resultados y Discusión: La interfaz robot también cubre el procesamiento de las pruebas, resultado finalmente el análisis de los resultados de la simulación.

Fig.11 muestra el resultado final del programa UCSI. Con base en el resultado que se ve hay menos acumulación de las pinturas de todos los caminos. La figura 12 muestra el resultado del código UCSI UNIVERSIDAD conseguido en el programa de enseñanza; el resultado muestra que el robot fue capaz de seguir todos los caminos como se enseña. En otra, para conseguir este resultado, se llevó a cabo diferentes pruebas. La entrada / salida del robot se declaró en la posición deseada. Los retrasos y tiempo de espera se declaró al principio y al final de cada ruta y destino. Mediante la realización de varios ensayos, se obtuvo el resultado deseado.

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REFERENCIA BIBLIOGRA BIBLIOGRAFICA FICA [1] Niku, S. B. (2008). Introduction to Robotics: Analysis, Systems, Applications. Prentice. [2] Esposito, A. (2004). Fluid Power with Applications. Prentice Hall 7th Edition. [3] Haugan, K.M. (1974). Spray Painting Robots: Advanced paint shop automation. Industrial Robot: An International Journal, 270 - 272. [4] Hertling, P., Hog L., Larsen R., Perram J.W.& Petersen, H.G. (1996). Task Curve Planning for Painting Robots, Part I: Process Modeling and Calibration. IEEE Transactions on Robotics and Automation. [5] ABB Robotics (2004). IRC5 with FlexPendant Manual. [6] ABB Robotics (2005). IRC5 documentation CD", ABB Robotics. [7] ABB Robotics (2004-2010). IRB1410 User and System Manual. [8] ABB Robotics (2011). Basic Robot Programming Training IRC5. Malaysia. [9] ABB Robotics (2004-2010). Introduction to RAPID Operating Manual. [10] ABB Robotics (2004). IRC5 Trouble Shooting Manual. [11] Solidwork Essentials Training Manual, 2009 [12] Sciavicco, L. & Siciliano, B., (1996). Modeling and Control of Robot Manipulators. 2 nd  Edition, McGraw-Hill.

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