GEOMETRĐK OLMAYAN YÜZEYLERĐ OLAN BĐR NESNENĐN KUKA ROBOT PROGRAMIYLA BOYANMASI PAINTING AN NONGEOMETRIC SHAPED OBJECT WIHT A KUKA ROBOT PROGRAM

Transkript

1 GEOMETRĐK OLMAYAN YÜZEYLERĐ OLAN BĐR NESNENĐN KUKA ROBOT PROGRAMIYLA BOYANMASI PAINTING AN NONGEOMETRIC SHAPED OBJECT WIHT A KUKA ROBOT PROGRAM Nurettin ÇAKIROĞLU, Namık Kemal Üniversitesi TBMYO, Öğrenci Tekirdağ Murat GÜDÜCÜ, Namık Kemal Üniversitesi TBMYO, Öğrenci Tekirdağ ÖZET Bu çalışmada Endüstriyel Robotlar Dersi kapsamında proje tabanlı öğrenme konusu, Geometrik olmayan yüzeyleri olan bir nesnenin Kuka Robot Programıyla boyanması olarak seçilmiştir. Uygulama sırasında nesne olarak seçilen vazonun dairesel hareketi adım motorlu bir sürücü devreyle sağlanmış ve gerekli komutlarla, robotun en uygun hareketleri denenerek programlanmıştır. Yapılan çalışmada boyama işleminin, mümkün olan en kısa sürede gerçekleştirilmesi amaçlandığı için robot hareketlerine ek olarak cisim de hareket ettirilmiştir. Ayrıca bu şekilde robotun gereksiz yere hareketleri ve eksen sürücülerinin zorlanması önlenmiştir. Kuka robot programı ile gerçekleştirilecek prosesleri öğretmesi açısından da ileride kullanılabilecek bir eğitim amaçlı proje çalışması olmuştur.

2 1.ENDÜSTRĐYEL ROBOTUN TARĐHĐ Teknolojinin çok hızlı bir şekilde gelişme kaydettiği günümüzde, teknolojinin getirmiş olduğu bu yenilikler insan hayatının bir parçası olmuştur. Bu yeniliklerden insanları haberdar etme ve yenilikleri insanlara sunma bir zorunluluk haline gelmiştir. Globalleşen dünyada iletişimin çok artması insanları değişik dünya pazarlarına yöneltmiştir. Artık kaliteli ürünü daha ucuza imal etmek rekabet piyasasında bir zorunluluk olmuştur. Bu da ancak, otomasyon teknolojisini kullanarak üretim yapmakla mümkün olmaktadır. Đnsanlar fiziksel yapılarından dolayı bedensel olarak bütün işleri yapma imkanına sahip olmadıkları için gücünün yetmediği yerlerde kullanmak üzere değişik makineler geliştirmiştir. Đlk çağlarda ilkel ve fonksiyonel olmayan bu makineler, teknolojinin gelişme süreci içerisinde insanlar tarafından geliştirilmiş ve insan meziyetlerine yakın meziyetlere sahip olan makineler üretilmiştir. Đlk önceleri insan yardımıyla çalışan bu makineler, zamanla otomatik olarak çalışır hale getirilmiştir. Sanayide kullanılmak için tasarlanmış birçok robot bulunmaktadır. Robotlar genellikle, üretim maliyetini düşürmek ve daha kaliteli üretim yapmak için

3 kullanılmaktadır. Ayrıca insan sağlığının zarar görme riskinin olduğu işlerde (kimyasal enerji, nükleer enerji, çok yüksek ısı, titreşim, yüksek ses vb.) ve insan elinin ulaşamayacağı yerlerde robotlar kullanılmaktadır. Robotları endüstride ilk olarak kullanan ülke Japonya dır. Đlk robot kullanma fikrini ortaya atılması ile birlikte, işsizlik oluşturacağı endişesi ile büyük tepkiler olmuştur. Ama kullanılmaya başlandıktan sonra kaygıların yersiz olduğu anlaşılmıştır. Robot kullanımı ile birlikte bir çok iş kolu türemiş ve işsizlik daha çok azalmıştır. Bugün robot kullanımı hayatımızın birçok alanına girmiş olup, özellikle insan sağlını aşırı derecede tehdit eden iş kollarında, yüksek ısı, titreşim, kimyasal ve nükleer enerji ile çalışan yerlerde robot kullanımı çok daha yaygındır. Abdülhamid Han ın yaptırmış olduğu ALAMET isimli robot; dünyada ezan okuyan ilk saat olma özelliğine sahiptir. Sultan, bu muhteşem özelliklere sahip saati Japonya ya göndermiştir. Muhtemel ki Japonlar, bugünkü robot teknolojilerini sema yapan ezan okuyan bu saatten almışlardır [ 2.KUKA ROBOTUN SANAYĐDEKĐ YERĐ

4 Robotlar günümüzde birçok endüstriyel alanda kullanılmaktadır. Bunlardan endüstriyel alanda kullanılanları ve kısa açıklamaları aşağıda sunulmuştur. Paketleme Robotların kullanım alanlarından biri paketlemedir. Paketleme, endüstride üretim sonrasında elde edilen mamüllerin robotlarca kutulanıp istiflenmesidir. Taşıma Sanayide taşıma işlemini robotlara yaptırmak mümkündür. Özellikle cam sanayiinde ya da dikkat gerektirecek büyük kütleli cisimlerin taşınmasında kullanılmaktadırlar. Montaj Robotlar üretim hatlarında, makine, otomotiv, plastik, elektrik, elektronik sektöründe imalat sonrası montaj hatlarında sıkça kullanılır. Montaj aşaması yapıştırma, lehimleme, kaynak, vidalama işlemleri ile uyum içerisinde gerçekleşir. Robotun en büyük iki özelliği; değişken olması, başka deyişle birçok değişik işi yapabilme ya da aynı işi değişik yollarla yapabilmesi ve oto adaptasyon olup çevresiyle interaktif (etkileşimli) ilişkiler kurarak amacını kendi kendine gerçekleştirebilmesidir. Robotlar, nümerik kontrollü (NC) takım tezgahlarının doğal bir gelişimidir. Sayısal kontrollü torna tezgahları, frezeler, taşlama tezgahları, matkap tezgahları vs. yıllardır hizmetimizde olmakla birlikte sadece tek bir iş için hizmet edebilmektedirler. Robot ise genel amaçlı bir makine olup; aynı robot, motorlu araçlara panel kaynağı yapar veya sandalyeleri püskürtme boya ile boyayabilir.[parr E.A. Endüstriyel Kontrol]

5 2.1 PROJEDE ĐZLENĐLEN YÖNTEM Şekil -1 Kuka Robot Programının Çıkış Elemanları

6 KUKA ROBOTUN BOYAMA ĐŞLEMĐ YAPMASI ĐÇĐN GEREKEN KOMUTLAR 1.INI 2.PTP HOME Vel=100% DEFAULT 5.PTP P1 Vel=100% PDAT1 7.WAIT Time=2sec 9.PTP P5 Vel=100% PDAT5 11.WAIT FOR IN2: symname State=TRUE 12.OUT3: symname State=TRUE ODAT8 13.WAIT Time=1sec

7 14.OUT2: symname State=TRUE ODAT3 16.WAIT Time=3sec 18.OUT2: symname State=FALSE ODAT5 21.PTP P6 Vel=100% PDAT6 23.OUT2: symname State=TRUE ODAT6 26.PTP P7 Vel=100% PDAT7 28.PTP P9 Vel=100% PDAT9 30.WAIT Time=1sec 32.PTP P10 Vel=100% PDAT10 33.WAIT Time=1sec 35.PTP P11 Vel=100% PDAT11 37.PTP P12 Vel=100% PDAT12 40.OUT2: symname State=FALSE ODAT7 41.OUT3: symname State=FALSE ODAT9 44.PTP P8 Vel=100% PDAT8 46.PTP HOME Vel=100 DEFAULT 47.END Bu projede boyamak için seçilen bir vazo döner tablo üzerine sabitlendikten sonra, dönüş hızı step motor sürücü devresi vasıtasıyla ayarlanmıştır. Kuka ya monte edilen boya püskürtme tabancası kompresörden gelen basınçlı hava ile çalışmaktadır.yazılan KUKA robot programı ise dönme hareketini başlattıktan sonra, vazonun şekline göre hareket edip püskürtme tabancası ile boya püskürtmekte, boyama işlemi bitince de Şekil 1 de görülen çıkış elemanlarını durdurmaktadır.

8 2.2 STEP (ADIM) MOTORLARIN GÖREVĐ Adım motorlar robot teknolojisinde sıkça kullanım alanı bulmuştur. Ayrıca maliyetinin düşük olması, diğer motorlara (servo) karşı bir üstünlüğüdür. Adım motorlarının tercih edilmesinin ikinci bir nedeni tutma karakteristliğinin robotlarla bağdaşmasıdır. Adım motorlarının kullanıldığı yerleri sıralayacak olursak; bant sürücüleri, imalat tezgahları, yazıcılar, teyp sürücüleri, tıbbi cihazlar, makine tezgahları, dikiş makineleri, taksimetreler,kart okuyucular vb. olarak sayılabilir. Adım motorlar, yarım adım modunda çalıştıklarında hassasiyetleri daha da artar. Örnek olarak 400 adım/tur değerindeki bir adım motor, yarım adım modunda tur başına 800 adım yapar. Bu da 0.9 ye oranla daha hassas olan bir adım açısı anlamına gelir. Bazı adım motorlarda mikroadım tekniği ile adım açılarının daha da azaltılması söz konusudur. Bir adım motor; stator, rotor, bunları kapatan bir dış zarf, rotora bağlı şaftın rahat hareket etmesini sağlayan rulmanlardan oluşmuştur.

9 Sonuç olarak adım motorlar; her türlü denetlenmiş hareket ve pozisyon gerekli olan yerlerde, dijital bilgileri mekanik harekete çeviren bir eleman (transdüser) olarak görev yapar [megep.meb.gov.tr]. 2.3 STEP MOTOR SÜRÜCÜ DEVRELERĐ Adım Motor Sürücü Devreleri ve Yapıları Adım motor sürücü devreleri genel olarak üç temel ilke üzerine yapılır. Bu temel sürücü mantıkları adım motorların istenilen hız ve torkta çalışmasını sağlar. Bu sürücü mantıklarını aşağıdaki gibi ifade edebiliriz. L/R Sürücüsü: Motor öngörülen voltaj ve akım değerlerinde çalıştırılır. Bu durumda motor bobinlerindeki indüktif etkiden dolayı ufak bir hız artışında motor öngörülen akıma ulaşamayacağı için düşük hızlar dışında motor verimli bir şekilde sürülemeyecektir. L/nR Sürücüsü: Akım artışında geçerli olan zaman sabitini (t=l/r) düşürmek için motor bobinlerine seri direnç bağlanarak yapılır. Bu durumda motor öngörülen voltajın n katı değerde çalıştırılır. Bu sayede motorda belirgin bir hız artışı yaşanır. Ancak bağlanan seri direnç üstünden yüksek akım geçeceği için bu devrelerde gereksiz güç tüketimi yaşanır. Chopper Sürücüsü: Motor öngörülen voltaj değerinden 5-20 kat fazla bir voltajla beslenir. Akımın yükselme hızı diğer sürücülere göre oldukça çabuktur. Ancak yükselen akım belirli

10 bir değerde sınırlanmazsa motor gereğinden fazla akım çekeceği için yanacaktır. Sürücü devrelerin genel amacının, akımının düzenlenmesi ve sınırlanmasının sağlanması olduğundan söz edilmişti. Tepki zamanının kısaltılmak istenmesi büyük bir akım değeri getirir ki, bu da istenmeyen bir durumdur. Akımı sınırlamanın en basit yolu kaynağa seri bir dış rezistans yerleştirmektir. Seri rezistans sınırlama metodunun önemli bir dezavantajı vardır. Örneğin, dış rezistans motor rezistansının 4 katı ise, gücün % 80 i motorun dışında harcanmaktadır. Bu ise düşük verimli bir sisteme sebep olur [ Projede Kullanılan 62M Step Motor Sürücü Kartı Bu kart, CMOS sayıcı entegreleri ile yapılmıştır. Đleri geri konumları mevcuttur. Ayrıca devre üzerindeki potansiyometre ile step motorun dönüş hızı ayarlanabilmektedir. Çıkışta BDX53 güç transistörleri kullanılmıştır. Bu sayede 8 ampere kadar yükler çalıştırılabilir [

11 2.4 SONUÇ VE ÖNERĐLER Kuka robotun bir cisim etrafında 360 derece dönebilmesi olanaklı değildir. Boyama işlemi sırasında, cismi sabit tutarak sadece robotun hareket ettirilmesiyle, cismin diğer yarısına ulaşılamadığı için kullanışlı değildir. Ayrıca robot hareketleri uzayacağı için gereksiz zaman kaybı yaşanacaktır. Bu çalışmada cisim step motor sayesinde 360 derece döndürülebildiği için daha az robot hareketiyle daha verimli bir program yazılabilmiştir. Gelecek çalışmalarda sisteme giriş elemanı olarak çeşitli optik algılayıcılar bağlanarak, daha hassas boyama işlemi, ya da robot ucuna kalem takılarak cisme desen çizme işlemleri gerçekleştirilebilinir.

12 KAYNAKLAR [1] Çamoğlu D. Bilgisayar Kontrollü Robot, Düzey Matbaası, Đstanbul, 2011, ISBN [2] Parr E.A. Endüstriyel Kontrol, Milli Eğitim Basımevi,Đstanbul, 1997, ISBN [3] [4] [5] megep.meb.gov.tr/mte_program_modul/modul.../robotik.pdf [6]