Jaki system pozycjonowania narzędzia?

Istnieją różne rodzaje systemów pozycjonowania narzędzi CNC w przestrzeni, a mimo iż każdy służy do tego samego, cechują się innymi parametrami. Dokonując wyboru znajdziesz np. systemy kamerowe, które pozwalają na precyzyjne ustawienie narzędzi w przestrzeni na podstawie obrazu rejestrowanego przez kamerę. Systemy te są szczególnie przydatne przy obróbce materiałów o nieregularnym kształcie. Systemy GPS pozwalają na precyzyjne ustawienie narzędzi w przestrzeni na podstawie danych z satelitów. Systemy te są stosowane w obróbce materiałów na dużych obszarach, np. przy obróbce drewna lub metalu. Wreszcie systemy laserowe pozwalają na precyzyjne ustawienie narzędzi w przestrzeni przy użyciu strumienia lasera. Systemy te są szczególnie przydatne przy obróbce materiałów, które są wrażliwe na wibracje i drgania.

Jednym z najbardziej powszechnych i znanych systemów bezprzewodowego pozycjonowania jest globalny system GPS umożliwiający odczyt lokalizacji obiektu w obszarze całej kuli ziemskiej - jednak pod warunkiem, że w zasięgu odbiornika tego systemu znajduje się wystarczająca liczba satelity - co w praktyce jest możliwe na zewnątrz budynków. Dodatkowo, system ten zapewnia odczyt pozycji z dokładnością do ok. 5m - co w wielu zastosowaniach nie jest wystarczające. Poza systemami GPS na rynku coraz częściej można spotkać systemy pozycjonowania wewnątrz budynków oparte o technologię WiFi, Bluetooth, Rfid, UWB, gdzie w danym budynku lub obszarze znajdują się punkty dostępowe, które poprzez triangulację na podstawie siły sygnału - pozwalają na zgrubne określenie pozycji odbiornika (z dokładnością do 1 m, a w specyficznych sytuacjach nawet na poziomie kilku mm). Taka dokładność często jest wystarczająca do samej lokalizacji obiektów w budynkach, jednak w przypadku, chęci użycia takiego systemu do pozycjonowania narzędzia umieszczonego na maszynie (np. palnika do cięcia lub spawania) - system ten nie spełnia wymagań jakie są stawiane w takich aplikacjach.

Dostępne na rynku Europejskim rozwiązania pozycjonowania nie zapewniają wystarczającej dokładności pozycjonowania w sposób ciągły - tak, aby możliwe było wykorzystanie tych informacji do prowadzenia narzędzia np. w postaci palnika do cięcia lub spawania. Na rynku do pozycjonowania narzędzia w maszynie typu CNC lub robocie wykorzystuje się informację z modelu maszyny (układu kinematycznego) wynikającego z wzajemnej geometrii układów napędowych w przestrzeni (np. w postaci śruby napędowej oraz silnika) oraz układów położenia (np. w postaci enkoderów). Jednak po zmontowaniu urządzenia tego typu (maszyny CNC, robota) wymagane jest określenie rzeczywistej geometrii urządzenia - co wymaga wykonania pomiaru mapy błędów oraz prostopadłości i równoległości konstrukcji układów napędowych, a następnie wprowadzenia wyników pomiarowych do systemu sterowania urządzeniem w celu częściowego skompensowania tolerancji użytych elementów oraz niedokładności montażowych. Obecnie do tego celu wykorzystuje się specjalne precyzyjne urządzenia, takie jak interferometr laserowy. Jednakże urządzenia tego typu ze względu na cenę, wymagania otoczenia oraz specyfikę pracy - są stosowane jedynie jednorazowo w procesie kalibracji maszyny wykonywanej przy uruchomieniu maszyny lub po kolizji narzędzia z detalem.

Dostępne na rynku rozwiązania pozycjonowania nie zapewniają wystarczającej dokładności pozycjonowania w sposób ciągły – tak, aby możliwe było wykorzystanie tych informacji do prowadzenia narzędzia np. w postaci palnika do cięcia lub spawania. Bardzo rozpowszechnionymi systemami pozycjonowania są systemy satelitarne oraz radiowe wykorzystujące systemy oparte o GPS, RFID, UWB, BLUETOOTH, WiFi – jednakże ich dokładności pozycjonowania nie są wystarczające do zapewnienia prawidłowego prowadzenia narzędzia po zadanej trajektorii, gdzie dokładność pozycjonowania powinna być na poziomie nie mniejszym niż 10 mm.

Jednymi z najdokładniejszych systemów pozycjonowania narzędzi są innowacyjne systemy laserowe. System WTPS dzięki zapewnieniu bezprzewodowej informacji o pozycji daje realną alternatywę i możliwość użycia go w małych i mobilnych wózkach przemysłowych, dzięki czemu przy znacząco niższej cenie i mobilności możliwe jest wykonanie pracy realizowanej przez duże i stacjonarne maszyny. Jednym z lepszych rozwiązań na jakie możesz się zdecydować wybierając system pozycjonowania do swojej hali produkcyjnej jest propozycja polskiego start-upu Kreolink.

Bezprzewodowy System Lokalnego Pozycjonowania Narzędzia WTPS 3 oferowany przez firmę Kreolink, służy do precyzyjnego pozycjonowania narzędzia w przestrzeni roboczej w czasie rzeczywistym. Jednym z zamierzeń budowy tego systemu jest obniżenie kosztów parku maszynowego ponoszonych przez producentów. Zastosowanie tego rodzaju pozycjonowania eliminuje konieczność stosowania kosztownych rozwiązań takich jak np. szyny lub torowiska oraz pozwala na zwiększenie dokładności pracy np. robotów lub małych maszyn samobieżnych na hali produkcyjnej. System został zaprojektowany z myślą o pozycjonowaniu narzędzi technologicznych m.in. takich jak: palnik do cięcia, palnik do spawania, narzędzia skrawające, itp. Ideę systemu można opisać w następujący sposób: podobnie jak GPS prowadzi kierowcę, tak system Kreolink WTPS 3 pozycjonuje i prowadzi narzędzie zamontowane w maszynie (np. robocie, wózku mobilnym). Pozycjonowanie narzędzia w przestrzeni jest niezbędne do prawidłowego wykonania procesu technologicznego. W zależności od procesu i przestrzeni na jakiej ma być kontrolowane położenie narzędzia jest ono różnie realizowane – np. sprzęt budowlany może być pozycjonowany za pomocą GPS, gdzie dokładność kilku metrów jest wystarczająca. Natomiast położenie narzędzia skrawającego pracującego w obrabiarce może być kontrolowane za pomocą liniałów magnetycznych montowanych na łożach obrabiarki – w tym przypadku dokładność sięga setnych lub tysięcznych części milimetra.

System WTPS 3 ma zastosowanie m.in. w przypadku konieczności kontroli położenia narzędzia w przestrzeni z dużą dokładnością przy jednoczesnym braku punktów odniesienia oraz przy ograniczonych gabarytach urządzenia. Istotą rozwiązania jest układ precyzyjnego określania pozycji obiektu w przestrzeni przy wykorzystaniu stałych stacji bazowych z nadajnikami wiązek światła oraz jednego lub kilku mobilnych odbiorników – czyli systemów z odbiornikiem światła oraz czujnikiem pozycji – umieszczonego na obiekcie (np. maszynie), zmieniającym pozycję w przestrzeni.

System WTPS może mieć wiele innych zastosowań, choć wydaje się że największe posiada w zakresie procesów technologicznych cięcia i spawania detali z użyciem mobilnych wózków spawalniczych, gdzie zastosowanie systemu WTPS pozwala na wyeliminowanie torowiska takich wózków. Co do zasady, dla prawidłowego działania systemu wymagane jest zamontowanie odbiornika w widocznym miejscu na mobilnym wózku z zapewnieniem komunikacji systemu z wózkiem w celu przekazania informacji o pozycji do systemu sterowania wózkiem, gdzie wózek na podstawie informacji o pozycji z odbiornika oraz odsunięciu (parametr) końcówki narzędzia TCP od nadajnika (np. palnika spawalniczego lub tnącego) będzie w stanie określić wartość wymaganej korekty pozycji, aby zachować końcową ścieżkę ruchu palnika.