TECHNICKÁ UNIVERZITA V KOŠICIACH

STROJNÍCKA FAKULTA

NÁVRH ROBOTIZOVANÉHO PRACOVISKA PRE MANIPULÁCIU

S VYBRANÝMI TYPMI SÚČIASTOK

Diplomová práca

2014 František Novotný, Bc

TECHNICKÁ UNIVERZITA V KOŠICIACH

STROJNÍCKA FAKULTA

NÁVRH ROBOTIZOVANÉHO PRACOVISKA PRE

MANIPULÁCIU S VYBRANÝMI TYPMI SÚČIASTOK

Diplomová práca

Študijný program: Robotická technika

Študijný odbor: 5.2.50 Výrobná technika

Školiace pracovisko: KVTaR

Školiteľ: Prof. Ing. Peter Demeč, CSc

Konzultant: Ing. Vladimír Baláţ, PhD

2014 Košice František Novotný, Bc

Analytický list

Autor: František Novotný

Názov práce: Návrh robotizovaného pracoviska pre manipuláciu

s vybranými typmi súčiastok

Jazyk práce: slovenský

Typ práce: Diplomová práca

Počet strán: 53

Akademický titul: Inţinier

Univerzita: Technická univerzita v Košiciach

Fakulta: Fakulta Strojnícka (SjF)

Katedra: Katedra výrobnej techniky a robitiky (KVTaR)

Študijný odbor: 5.2.50 Výrobná technika

Študijný program: Robotická technika

Mesto: Košice

Vedúci práce: Prof. Ing. Peter Demeč, CSc.

Konzultanti práce: Ing. Vladimír Baláţ, PhD.

Dátum odovzdania: 9. Máj 2014

Dátum obhajoby: 26. Máj 2014

Kľúčové slová: Robot, pracovisko, RFID, manipulácia, čítačka, MIFARE,

program

Kategória konspekt: Strojárstvo, inţinierstvo, technológia

Citovanie práce: Novotný František: Návrh robotizovaného pracoviska pre

manipuláciu s vybranými typmi súčiastok. Diplomová práca:

Košice, Technická univerzita, Strojnícka fakulta,2014

Názov práce v AJ: Design of robotic workstation for manipulation with certain

types of components

Kľúčové slová v AJ: Robot, workstation, RFID, manipulation, reader, MIFARE,

program

Abstrakt v SJ

V diplomovej práci sa venujeme návrhu robotizovaného pracoviska pre

manipuláciu so súčiastkami s vyuţitím RFID technológie. V úvodnej časti je vybraný

priestor na návrh pracoviska s jeho analýzou. Následne sa volí vhodná RFID

technológia a zabezpečenie potrebnej techniky a softwaru. Vytvára sa program, ktorý

spolupracuje s robotom, RFID systémom a dopravníkom. V záverečnej časti sa upravuje

pracovisko pre náš návrh a hodnotí sa jeho realizovanie.

Kľúčové slová

robot, pracovisko, RFID, manipulácia, čítačka, MIFARE, program

Abstrakt v AJ

In my dissertation work we are analyzing designing of robotic workstation for

manipulation with components using RFID technologies. In the introductory part are

selected the area for workstation and its analysis. Then the right RFID technology and

necessary equipment and software are chosen. Program which cooperate with robot,

RFID system and conveyor is made. In final part the workstation is edited for our

design and we are reviewing its realization.

Kľúčové slová v AJ

Robot, workstation, RFID, manipulation, reader, MIFARE, program

Čestné vyhlásenie

Vyhlasujem, ţe som celú diplomovú prácu vypracoval samostatne s pouţitím

uvedenej odbornej literatúry.

Košice, 8. máj 2014 ..........................................

vlastnoručný podpis

Poďakovanie

Ďakujem vedúcemu práce Prof. Ing. Peter Demečovi, CSc. za poskytnutú podporu,

cenné informácie a trpezlivosť pri mojich otázkach. Ďalej chcem poďakovať

konzultantovi Ing. Vladimírovi Baláţovi, PhD. za poskytnutú pomoc pri riešení

diplomovej práce.

Obsah

Zoznam obrázkov ........................................................................................................... 8

Zoznam tabuliek ........................................................................................................... 10

Slovník termínov ........................................................................................................... 11

Úvod ............................................................................................................................... 12

1 Analýza súčasného stavu pracoviska ..................................................................... 13

1.1 Robotizované pracoviská - všeobecne ................................................................. 13

1.2 Súčasný stav v našom vybranom pracovisku ...................................................... 15

1.2.1 Robot ALMEGA AX-V6 ............................................................................. 17

1.2.2 Dopravník BOSCH ...................................................................................... 19

2 Návrh a výber RFID prvkov pre bezdrôtový prenos informácií ........................ 20

2.1 Výber RFID prvkov a zariadení .......................................................................... 24

2.1.1 StrongLink RFID READER/WRITER SL500-USB ................................... 25

2.1.2 RFID prvky .................................................................................................. 26

2.1.3 Visual Basic 2010 Express ........................................................................... 28

2.2 Realizácia programu ............................................................................................ 29

2.2.1 Prihlasovacia časť ........................................................................................ 29

2.2.2 Editovacia čast ............................................................................................. 34

2.2.3 Vykonávacia časť ......................................................................................... 38

3 Návrh algoritmu manipulačného procesu s robotom .......................................... 41

3.1 Návrh pracovného prostredia .............................................................................. 42

3.2 Návrhy častí robotizovaného pracoviska ............................................................. 43

3.2.1 Regál ............................................................................................................ 43

3.2.2 Krabica ......................................................................................................... 45

4 Technicko ekonomické zhodnotenie ...................................................................... 47

5 Záver ......................................................................................................................... 49

Zoznam použitej literatúry .......................................................................................... 50

Prílohy ............................................................................................................................ 51

SjF KVTaR

8

Zoznam obrázkov

Obr. 1 Výhody robotizovaného prostredia ..................................................................... 13

Obr. 2 Robotizované pracovisko podľa AUTOMATICA, s.r.o [14] .............................. 14

Obr. 3 Sekcie v PK14 ..................................................................................................... 15

Obr. 4 Sekcia č.4. ............................................................................................................ 16

Obr. 5 Robot ALMEGA upravený pre oblúkové zváranie ............................................. 17

Obr. 6 Parametre robota Almega .................................................................................... 18

Obr. 7 Pracovný priestor robota ALMEGA .................................................................... 18

Obr. 8 Dopravník značky BOSCH ................................................................................. 19

Obr. 9 3D forma palety ................................................................................................... 19

Obr. 10 RFID proces ....................................................................................................... 20

Obr. 11 Frekvenčné pásma pre RFID ............................................................................. 21

Obr. 12 EPC kód vlastnosti ............................................................................................. 21

Obr. 13 Triedy RFID prvkov .......................................................................................... 22

Obr. 14 Porovnávacie poţiadavky .................................................................................. 23

Obr. 15 RFID technológia .............................................................................................. 24

Obr. 16 RFID Reader/Writer Stronglink SL500-usb ...................................................... 25

Obr. 17 Parametre SL 500 .............................................................................................. 26

Obr. 18 ACM-ABS003BUS50 ....................................................................................... 26

Obr. 19 Rozmiestnenie pamäte v MIFARE 1K .............................................................. 27

Obr. 20 Pracovné rozhranie vo Visual Basicu ................................................................ 28

Obr. 21 Prihlasovacie okno programu ............................................................................ 30

Obr. 22 Prihlasovacie okno- naša voľba ......................................................................... 30

Obr. 23 Okno pre zapnutie strojov .................................................................................. 31

Obr. 24 Základná ponuka programu ............................................................................... 32

Obr. 25 Excel údajový prehľad ....................................................................................... 32

Obr. 26 Evidencia súčíastok ........................................................................................... 34

Obr. 27 Pridanie alebo zmena súčiastok ......................................................................... 35

Obr. 28 Načítanie RFID kódu ......................................................................................... 36

Obr. 29 Načítanie 0 bloku ............................................................................................... 36

Obr. 30 Zápis mnoţstva súčiastok na prvý RFID kód .................................................... 37

Obr. 31 Zápis mnoţstva súčiastok na tretí RFID kód ..................................................... 38

Obr. 32 Okno pre poţiadavku ......................................................................................... 38

Obr. 33 Okno pre vykonanie poţiadavky ....................................................................... 39

SjF KVTaR

9

Obr. 34 Oznam o vykonaní poţiadavky ......................................................................... 39

Obr. 35 Okno pre multi poţiadavku ............................................................................... 40

Obr. 36 Algoritmus manipulačného procesu s RFID technológiou ................................ 41

Obr. 37 Návrh pracovného prostredia ............................................................................. 42

Obr. 38 Pohľad pracovníka na robotizované pracovisko ................................................ 43

Obr. 39 3D model regálu ................................................................................................ 44

Obr. 40 Parametre regálu ................................................................................................ 44

Obr. 41 3D návrh krabice ............................................................................................... 45

Obr. 42 Parametre krabice .............................................................................................. 46

SjF KVTaR

10

Zoznam tabuliek

Tab. 1 Bliţšie priblíţenie údajového prehľadu .......................................................... 33

Tab. 2 Cena majetku katedry ..................................................................................... 47

Tab. 3 Cena zakúpenje techniky ................................................................................ 47

Tab. 4 Cena navrhnutej techniky a materiálov .......................................................... 48

SjF KVTaR

11

Slovník termínov

Robot je automaticky alebo počítačom riadený integrovaný systém, schopný

autonómnej, cieľovo orientovanej interakcie s prirodzeným prostredím, podľa

inštrukcií človeka. Táto interakcia spočíva vo vnímaní prostredia, jeho

rozpoznávaní, v manipulácii s predmetmi alebo v pohybe v prostredí.

RFID je bezkontaktná vysokofrekvenčná identifikácia, ktorá vyuţíva rádiové

frekvencie elektromagnetického poľa.

SjF KVTaR

12

Úvod

Robotizované pracoviská sú uţ samozrejmosťou v kaţdej výrobe, montáţi,

spracovaní materiálov, uľahčujú nám prácu s veľkými materiálmi, objektom

manipulácie. Vďaka robotickým bunkám vieme vylepšiť a zrýchliť výrobu, zníţiť

nákladovosť.

V rôznych halách, miestnostiach sa vyuţíva sledovacia technika. Rôzne snímače

analyzujú pohyb tovaru, objektu manipulácie. Najnovší trend je zameraný na RFID

technológiu. So správnym vybavením, finančnými prostriedkami, sa vie sledovať pohyb

objektov, jednoducho invertizovať zásoby.

V našom prípade chceme posunúť technológiu o kúsok ďalej. Robot s RFID

čítačkou na efektore, najvyššia trieda RFID kódu umiestnená na ploche.

SjF KVTaR

13

1 Analýza súčasného stavu pracoviska

S pojmom robotizované pracovisko sa stretávame skoro pravidelne vo veľkých

prevádzkach, halách alebo bunkách. Vykonávajú technologické procesy, manipuláciu,

montáţ. V tejto kapitole si rozoberieme pripravovanú halu pre náš návrh.

1.1 Robotizované pracoviská - všeobecne

Na obr.1 sú znázornené dôvody, prečo nainštalovať priemyselné roboty

a manipulátory do pracovného prostredia. Zamestnávatelia chcú ušetriť čas aj peniaze

preto nahrádzajú človeka robotom.

Obr. 1 Výhody robotizovaného prostredia

Na obr.2 sa nachádza robotizované pracovisko navrhnuté firmou AUTOMATICA,

s.r.o. Na dopravníku prichádza tovar k robotovi, ten následne podľa zadanej informácie

(poţiadavky), ukladá tovar na palety. Robot vie svojim efektorom nabrať väčšie

mnoţstvo tovaru, jednoduchšie s ním manipuluje, netreba zaťaţovať pracovníka na

konci dopravníka. Pracovník neskôr pomocou vozíka prenáša paletu do baličky, ktorá ju

automaticky a pevne zabalí.

SjF KVTaR

14

Obr. 2 Robotizované pracovisko podľa AUTOMATICA, s.r.o [14]

SjF KVTaR

15

1.2 Súčasný stav v našom vybranom pracovisku

Na návrh robotizového pracoviska sme si zvolili laboratórne priestory haly PK14,

ktorá spadá pod KVTaR. Nachádza sa na ulici Park Komenského 14 v Košiciach.

Skladá sa zo štyroch sekcií (obr.3), no pre nás bude dôleţitá druhá sekcia, kde sa

nachádza robot ALMEGA OTC, dopravník značky BOSCH, dvojramenný robot

MOTOMAN. Tento priestor sa budeme snaţiť prispôsobiť čo najlepšie naším

podmienkam [6].

Obr. 3 Sekcie v PK14

Na obr.4 môţeme vidieť v akom rozpoloţení sa nachádzajú jednotlivé jednotky, je

tu dostatočný priestor na úpravu a rozmiestnenie podľa našich podmienok. Nasleduje

popis jednotlivých strojov, robotov.

SjF KVTaR

16

Obr. 4 Sekcia č.4.

SjF KVTaR

17

1.2.1 Robot ALMEGA AX-V6

Robot ALMEGA slúţi v hale PK14 ako robot pre oblúkové zváranie s plným

vybavením pre ovládanie, programovanie. Je pevne spojený s podlahou cez podstavec

veľkosti cca 1m. Pre náš návrh odstránime pridané zloţky, ktoré zabezpečujú aby robot

vedel zvárať

Obr. 5 Robot ALMEGA upravený pre oblúkové zváranie

SjF KVTaR

18

Obr. 6 Parametre robota Almega

Obr. 7 Pracovný priestor robota ALMEGA

SjF KVTaR

19

1.2.2 Dopravník BOSCH

Je to dvojdielny dopravník, pričom má kaţdý diel svoje napájanie a centrálny

riadiaci systém. Na konci dopravníka sa paletka presúva do susedného dielu. Hneď na

začiatku máme mini diel, ktorý vyuţijeme pri našej práci [16].

Obr. 8 Dopravník značky BOSCH

Paleta umiestnená na páse, má rozmery 160x160 a bude slúţiť na uloţenie našej

krabice.

Obr. 9 3D forma palety

SjF KVTaR

20

2 Návrh a výber RFID prvkov pre bezdrôtový prenos

informácií

RFID je bezkontaktná vysokofrekvenčná identifikácia, ktorá vyuţíva rádiové

frekvencie elektromagnetického poľa, v ktorej môţeme zisťovať polohu, druh, majetok,

osoby, v čo najrýchlejšom čase. Najčastejšie sa pouţíva v bezpečnostnom sektore, kde

sa povoľuje vstup osobám, ale aj zakazuje, podľa daného povolenia. Keďţe vie pokryť

aj celé miestnosti vie sa kontrolovať pohyb týchto osôb ale aj tovaru. Vybraním RFID

technológie vieme ušetriť náklady na označovanie, zaviesť rýchlejšiu evidenciu,

zrýchliť prenos dát [8].

RFID tag je nalepený na materiál, má v sebe zadané registračne číslo, ale aj o aký

materiál sa jedná. Anténa tento signál príjme a posúva ho do snímača, ktorý tento signál

premení na určite hodnoty v programe, databáze, nainštalované v PC jednotke.

Väčšinou tieto software programy nie sú príliš závislé na operačnom systéme, obr.10

[8].

Obr. 10 RFID proces

Podľa toho pre aký veľký priestor sa ide pokryť RFID technológiou, si volíme

frekvenčné pásmo, obr.11. V priemyselných halách sa najčastejšie zvolí vysoká

frekvencia(13,56MHz) alebo ultravysoká frekvencia(860-868), ktorá vie zabezpečiť

priestory aţ do 6 metrov.

SjF KVTaR

21

Obr. 11 Frekvenčné pásma pre RFID

RFID prvky vieme deliť na:

Aktívne- má umiestnený zdroj energie, ktorý zabezpečuje vysielanie

informácie z prvku, zvyšuje kapacitu pamäte, vieme ich prepisovať,

dopĺňať, alebo úplne vypnúť.

Pasívne- nemajú zdroj energie, ak chceme vyvolať informáciu musí

čítačka vyslať signál na RFID prvok, signál sa vráti do čítačky spolu

s informáciou. Väčšinou majú uţ pevne zadaný sériový kód, plus

informáciu o firme, tieţ neprepísateľná.

Polopasívne- majú zdroj energie, no neslúţi na komunikáciu s čítačkou

[8].

V prvkoch sa väčšinou nachádza jedinečný kód EPC, ktorý ma charakteristické

vlastnosti zobrazené na obr.12.

Obr. 12 EPC kód vlastnosti

SjF KVTaR

22

RFID prvky majú takisto aj svoju triedu, ktorá presnejšie definuje či sú pasívne

alebo aktívne, obr.

Obr. 13 Triedy RFID prvkov

RFID čítacie prvky, ktoré slúţia na zber informácií delíme na:

Reader- vysiela signál na RFID prvok, následne príjme spätnú informáciu

Reader-Writer- pracuje podobne ako Reader, no v signáli vie posielať aj

informáciu, ktorá ostané ako novo zapísaná v RFID prvku [8].

Veľa firiem sa ešte stále zastáva názoru, ţe čiarové kódy sú jednoduchšie, lepšie

čitateľné, finančné nenáročné, no je to práve naopak, zavedenie RFID systému je síce

náročnejšie, ale návratnosť je vysoká. Výhody RFID systému si môţeme pozrieť na

obrázku

SjF KVTaR

23

Obr. 14 Porovnávacie požiadavky

SjF KVTaR

24

2.1 Výber RFID prvkov a zariadení

Keďţe zavedenie RFID technológie je finančne náročne zvaţovalo sa aké

zariadenia ale aj prvky budeme vyuţívať. Našim cieľom je uloţiť RFID čítačku nad

efektor robota ALMEGA, ktorá by bola priamo napojená cez USB port k PC jednotke.

Prvky sme volili s najniţšou triedou a zloţitosťou šifrovania.

Nesmieme zabudnúť aj na výber softwéru, ktorý nám napomôţe vytvoriť program.

Program musí byť prehľadný, plne zosynchronizovaný s robotom ALMEGA. Celé

zoskupenie pre náš návrh je zobrazený na obr.15

Obr. 15 RFID technológia

SjF KVTaR

25

2.1.1 StrongLink RFID READER/WRITER SL500-USB

Na čítanie informácií sme si zvolili zariadenie RFID Reader/writer SL500 od

značky StrongLink, ktoré je upravené na priame pripojenie k PC cez USB (obr.16).

Toto zariadenie vie pracovať so všetkými protokolmi, kódmi, typmi kariet. Má aj LED

diódu a zvukove hlásenie na účel potvrdenia. Software, manuál, kniţnice DLL boli

súčasťou balenia.

Obr. 16 RFID Reader/Writer Stronglink SL500-usb

Na obr.17 môţeme vidieť vlastnosti tejto čítačky. Ihneď po zapojení nám zapípne

čítačka, rozsvieti sa dióda. Počítač pridelí čítačke port COM3. Treba doinštalovať

potrebné súbory podľa manuálu.

SjF KVTaR

26

Obr. 17 Parametre SL 500

2.1.2 RFID prvky

Zvolili sme si RFID prvok ACM-ABS003BUS50 (obr.18), sú to takzvané key

kódy, pracujúce na frekvencii 13.56 MHz, v štandarte Mifare 1K. Kaţdý jeden kód sme

označili číslom.

Obr. 18 ACM-ABS003BUS50

SjF KVTaR

27

MIFARE 1K ma riešené ukladanie do segmentov a blokov so základným

bezpečnostným zabezpečením. Obsahuje 1024 bajtov pre ukladanie dát, umiestnená

v 16 sektoroch, ktoré sú kryté dvoma kľúčmi Key A/B. Ich úlohou je aby dovolili zápis,

čítanie alebo zvýšiť počet blokov. Na šifrovanie a overenie sa pouţíva Crypto-1 (NXP).

Na obr.19 sa zobrazujú skutočné moţnosti vyuţitia pamäte v karte.

Obr. 19 Rozmiestnenie pamäte v MIFARE 1K

SjF KVTaR

28

2.1.3 Visual Basic 2010 Express

V súbore celej čítačky sa nachádzali aj príklady pre rôzne programovacie jazyky

a rozhrania. My sme si zvolili rozhranie Visual Basic 2010, pre svoju jednoduchú

grafickú prispôsobenosť, ktorá nie je zloţitá. Vieme jednoducho vytvárať rôzne ikony,

objekty, upravovať ich podľa našich predstáv. Ak máme vytvorené prostredie, kaţdej

časti, ikone vieme prideliť program, pri vytváraní nám dopomáha automatické

napovedanie. Programovať vo Visual basicu povaţuje mnoho programátorov za

najlepšiu voľbu, hlavne aj pre jednoduché publikovanie vytvoreného programu. Visual

Basic vie spolupracovať s Excelom, MySQL a inými databázami. Na obr.20 je

znázornené pracovné prostredie Visual Basicu.

Obr. 20 Pracovné rozhranie vo Visual Basicu

SjF KVTaR

29

2.2 Realizácia programu

Program bol vytvorený pre robotizované pracovisko, ktorý ovláda všetky

zariadenia v tomto pracovisku, okrem pohybu robota, ten by mal byť naprogramovaný

ručne, následne jeho pohyby budú zosynchronizované s naším programom.

Program sme nazvali ROBOTIZOVANÉ PRACOVISKO PK14, rozdelili sme ho

do troch častí:

Prihlasovacia časť

Editovacia časť

Vykonávacia časť

2.2.1 Prihlasovacia časť

Program bol vytváraný pre prácu jednotlivca, zamestnanca na robotizovanom

pracovisku PK14. Zamestnanec si po zapnutí PC jednotky zvolí program, do ktorého sa

musí prihlásiť svojim pridelenými údajmi. Kód zamestnanca je určený vedúcim haly

PK14, pozostávajúci z prvých dvoch písmen krstného mena a priezviska. Program

sleduje prácu zamestnanca, kvôli bezpečnosti ale aj kvalite práce. Tento záznam bude

moţné zhliadnúť po dokončení práce. Heslo si volí zamestnanec sám, nemusí

obsahovať čísla ani znaky. Pri zadávaní nebude viditeľné, čiţe šifrované. Vieme zvoliť

reţim ostať prihlásený, ak vieme ţe práca bude vykonávaná dlhé hodiny.

SjF KVTaR

30

Obr. 21 Prihlasovacie okno programu

Na obr. 22 sme zapísali naše údaje, kód je zvolený FrNo, heslo má 8 znakov,

ostávame prihlásený. Následne stláčame ikonu prihlásiť, program načítava nasledujúce

okno.

Obr. 22 Prihlasovacie okno- naša voľba

SjF KVTaR

31

Okno číslo dva (obr.23), vyjadruje prepojenie všetkých zariadení v pracovnom

prostredí, vrátane svetla a ochrany pred vstupom na pracovisko, aby nedošlo k úrazu.

Pre plnú funkčnosť celého pracoviska sa odporúča zvoliť všetky moţnosti. Potvrdenie

sa realizuje ikonou OK. Následne by sme mali počuť zapnutie zariadení, tak isto aj jas

v pracovisku by sa mal zvýšiť. Program sa posúva ďalej do základnej ponuky programu,

obr.24.

Obr. 23 Okno pre zapnutie strojov

Základná ponuka obsahuje ikony:

Evidencia súčiastok- registrujeme, upravujeme, označujeme súčiastky,

údaje v RFID kódoch

Zadanie poţiadavky- po vyplnení podmienok sa spustí vyhľadávanie kódu,

odobratie krabice a uloţenie na dopravník

História poţiadaviek- evidencia koľko akých poţiadaviek bolo

realizovaných

Multi poţiadavka- zamestnanec vie navoliť viac za sebou idúcich

poţiadaviek

Odhlásenie- ukončenie programu

Všetky tieto ikony spolupracujú s vytvorenou tabuľkou v Exceli, kde sa kaţdá

jedna zmena zaznamená. Excelovská tabuľka sa otvorí automaticky pri kaţdej

stlačenej voľbe, bez moţnosti zápisu.

SjF KVTaR

32

Obr. 24 Základná ponuka programu

Obr. 25 Excel údajový prehľad

SjF KVTaR

33

Tab. 1 Bližšie priblíženie údajového prehľadu

číslo RFID kódu súčiastka počet ks história požiadaviek

1 CAABF7BC 1 110

2 FA72EDBC 1

3 2ACEC7BC 1 99

4 EAD1FABC 1

5 9A77B0BC 2

6 2

7 2

8 2

9 3

10 3

11 3

12 3

13 4

14 4

15 4

16 4

SjF KVTaR

34

2.2.2 Editovacia čast

Po zvolení ikony evidencia súčiastok sa program prepne do okna(obr.26), kde

máme dve moţnosti úpravy údajov:

Pridanie súčiastok- pridávame nove typy súčiastok

Zmena súčiastok- ak chceme meniť označenie súčiastok alebo upravenie

údajov

Obr. 26 Evidencia súčíastok

Pre oba prípady sa dá vyuţiť podobné rozhranie okna, rozdiel bude v zápise

a ukladaní štatistiky v Exceli. Pridávanie súčiastok by sme mali vyuţívať pri zavedení

novej súčiastky do systému, kedy treba nanovo všetky údaje vypísať, je to zdĺhavejší

proces. Zmenu len keď potrebujeme zmeniť počet kusov, alebo sme sa rozhodli zmeniť

malý údaj.

SjF KVTaR

35

Obr. 27 Pridanie alebo zmena súčiastok

Po spustení pola s rozhraním pre pridanie súčiastok, sa nám zobrazia ikony pre

činnosti s RFID kódom alebo aj nastavenia správneho fungovania tohto reţimu. RFID

čítačka po pripojení k PC jednotke funguje na COM3, ak by sme skúsili COM1, hneď

nám vypíše chybu dole vľavo. Je to ikona, ktorá má za úlohu zobraziť všetky úspešné,

ale aj neúspešne činnosti, alebo nastavenia.

Pri MIFARE 1K kódoch je výhoda ţe nemusíme šifrovať kódovanie, pre naše

pracovisko by to bolo zbytočné. Takisto vieme opustiť tento reţim, stlačením ukončiť,

vrátime sa na základnú ponuku programu.

K čítačke prikladáme kód s označením číslo 1, po vyzvaní tohto kódu sa nám

vracia sériové číslo, plus dole sa nám objavil oznam o načítaní kódu (obr.28).

SjF KVTaR

36

Obr. 28 Načítanie RFID kódu

Vyberieme blok 0 a stlačíme načítanie údajov súčiastky, vypíše sa nám EPC

označenie RFID kódu, tento údaj nebudeme meniť. V dolnej časti sa nám objavil oznam

o načítaní údajov.

Nezabúdajme, ţe blokov v MIFARE 1 máme 57.

Obr. 29 Načítanie 0 bloku

SjF KVTaR

37

Pre počet súčiastok v krabici sme si zvolili blok 2. Skôr ako udáme mnoţstvo,

treba navoliť načítanie údajov, zobrazí sa nám nulové pole. Vieme, ţe v krabici sa

nachádza 110 súčiastok, posledne tri nuly prepíšeme na 110 a stlačíme zápis. Excel

automaticky zmení alebo vytvorí tento údaj v stĺpci počet ks.

Obr. 30 Zápis množstva súčiastok na prvý RFID kód

To isté sa robí aj pri ostatných krabiciach ako napríklad pri čísle 3. Serial

označenie RFID kódu sa zmenilo a môţeme zapísať 99ks.

Niekedy môţe nastať kolízia informácii, vtedy treba cely program natvrdo vypnúť,

tak isto aj RFID čítačku odpojiť a zase nahodiť systém.

SjF KVTaR

38

Obr. 31 Zápis množstva súčiastok na tretí RFID kód

2.2.3 Vykonávacia časť

Vykonávacia časť je chápaná ako udanie poţiadavky a okamţité vykonanie. Túto

časť rozdeľujeme na samostatnú poţiadavku alebo multi poţiadavku.

Pre samostatnú poţiadavku sme vytvorili ponuku 16 krabíc s označením súčiastok

nachádzajúcich sa v nich. Tieto údaje sa vţdy menia ak sa mení evidencia súčiastok

alebo sa vymení RFID kód.

Obr. 32 Okno pre požiadavku

SjF KVTaR

39

Zvolenú máme poţiadavku 3 krabica, v ktorej sa nachádza súčiastka s označením

1. Program nedovolí vykonať poţiadavku ak nezaznačíme potvrdzujúce označenie, aţ

vtedy ikona štart dostáva funkcionalitu(obr.33). Po stlačení štartu sa robot spustí a začne

cez RFID čítačku vyhľadávať nami vyţiadanú poloţku. Efektor uchopuje 3 krabicu

a umiestňuje ju na paletku na dopravníku. Následne sa efektor vysunie, robot sa vracia

do pôvodného stavu a nám program oznámi vykonanie poţiadavky(obr34). Ak chceme

poţiadavku počas výkonu vypnúť, stačí stlačiť stop. Treba brať ale do úvahy, ţe stop sa

smie vyuţiť iba vo fakt nutných prípadoch.

Obr. 33 Okno pre vykonanie požiadavky

Obr. 34 Oznam o vykonaní požiadavky

SjF KVTaR

40

Posledná moţnosť v hlavnej ponuke programu je multi poţiadavka (obr.35). Tá sa

líši od samostatnej poţiadavky iba v tom, ţe označíme viacero krabíc, čiţe uţ robot

spolu s RFID čítačkou bude vedieť, ţe po vyloţení krabice na dopravník, sa nemá vrátiť

do pôvodného stavu ale vykonať celý zoznam poţiadaviek. Po skončení opäť sa objaví

informačné okno o vykonaní poţiadavky, spolu s moţnosťami. Ak ukončujeme celú

prácu v pracovisku, zvolíme odhlásiť. Vypnú sa všetky zariadenia, aj jas v hale sa zníţi.

Obr. 35 Okno pre multi požiadavku

SjF KVTaR

41

3 Návrh algoritmu manipulačného procesu s robotom

Po vytvorení programu na zápis a čítanie RFID kódov, ho umiestňujeme do PC

jednotky určenej pre naše robotizované pracovisko. Synchronizujeme náš program

s programom robota ALMEGA, pričom uţ robot má naučený pohyb pri regály, kde

bude kontrolovať kaţdú jednu krabicu s nalepeným RFID kódom.

V PC jednotke máme aj vytvorenú databázu všetkých súčiastok, umiestnených

v regáli. Zvolíme si jeden typ súčiastky a zadáme poţiadavku do programu. Ten

výsledne vygeneruje poţiadavku do robota, zaktivuje sa, efektor smeruje k prvej

krabici, je smerovaný dole, kvôli čítačke. Načítavame prvý kód, čítačka oznamuje

v programe kontrolné údaje (číslo karty, číslo krabice, označenie súčiastky).

Signalizácia je aj zvukového charakteru, kratším pípnutím. Ak vybraná súčiastka nie je

poţadovaná, efektor sa presúva o krabicu ďalej.

Ak teda poţadovaný kód súhlasí s danou poţiadavkou, efektor sa vysúva zdola

smerom ku krabici, uchopuje ju a presúva na predpripravenú dosku, čakajúcu na

dopravníku. Program oznámi úspešné zrealizovanie poţiadavky. Robot sa po odovzdaní

súčiastky vracia do začiatočného stavu, čaká na novú poţiadavku.

Graficky popis je znázornený na obr.36

Obr. 36 Algoritmus manipulačného procesu s RFID technológiou

SjF KVTaR

42

Nasledujúce podkapitoly vyjadrujú návrh pre robotizované pracovisko. Zloţenie

ostáva rovnaké:

Robot ALMEGA

Čítačka RFID SL500

Regál

Dopravník

PC jednotka

3.1 Návrh pracovného prostredia

Pracovný stôl je umiestnený tak, aby zamestnanec mal priamy výhľad na robota,

regál s RFID súčiastkami, no i na pravej strane bol hneď k dispozícii dopravník. Stôl je

v bezpečnej vzdialenosti od robota, aby sme predišli zbytočným úrazom (obr.37

a obr.38).

Obr. 37 Návrh pracovného prostredia

SjF KVTaR

43

Obr. 38 Pohľad pracovníka na robotizované pracovisko

3.2 Návrhy častí robotizovaného pracoviska

Pre náš návrh sme vytvorili regál, kde sú umiestnené krabice so súčiastkami.

Krabica bola navrhnutá tak, aby sadla na paletu umiestnenú na dopravníku.

3.2.1 Regál

Regál je navrhnutý z kovového materiálu a mal by byť pevne pripojený k podlahe.

Dve nohy (1) zabezpečujú veľkú stabilitu aby nedošlo k prevráteniu pri určitom

zaťaţení. Je zachovaná aj zadná strana (2) aby krabica náhodou nepreskočila preč

z regálu. Na krabice sme si určili 16 dráţok(3), do ktorých presne sadnú, pričom sa

nepoškodia steny jednotlivých riadkov, obr.39.

SjF KVTaR

44

Obr. 39 3D model regálu

Na obr.38 sme zakreslili presné parametre návrhu regálu.

Obr. 40 Parametre regálu

SjF KVTaR

45

3.2.2 Krabica

Krabicu sme navrhli pre neusporiadané uloţenie súčiastok. Na prednej strane

krabice sme vytvorili určitý úsek kde sa bude nachádzať RFID kód, ktorý bude

nalepený (obr.41). Krabica bude z pevného materialu, aby keď efektor ju schmatne

nedošlo k deformácii. Rozmerovo sme krabicu prispôsobili paletke nachádzajúcej sa na

dopravníku

Obr. 41 3D návrh krabice

Na obr. 40 sú znázornené parametre krabice

SjF KVTaR

46

Obr. 42 Parametre krabice

SjF KVTaR

47

4 Technicko ekonomické zhodnotenie

Robotizované pracovisko vieme rozdeliť na tri časti

Majetok katedry

Zakúpená technika

Navrhnutá technika, materiály

Majetok katedry chápeme to čo sa nachádza v sekcii č.4, čiţe robot Almega,

dopravník Bosch, riadiace jednotky. Kvôli nášmu návrhu sa odmontuje z robota

zváracia časť, pripevní sa RFID čítačka aj s dostatočnou kabeláţou. Robot sa presunie

bliţšie k dopravníku, kde sa pevne pripojí k zemi.

Cena majetku katedry je vyjadrená v tabuľke č.2.

Tab. 2 Cena majetku katedry

Názov Cena

Robot Almega 38 000 €

Dopravník Bosch 33 000 €

71 000 €

Zakúpená technika sa skladá z RFID čítačky (SL500-USB), MIFARE kódov, ktoré

boli kúpené od SOS electronic, PC jednotky a softwaru pre tvorbu programu

robotizovaného pracoviska. Software bol Visual Studio 2010 Express, ten nebolo treba

zakúpiť, po registrácii je program voľne vyuţiteľný.

Cena zakúpenej techniky je vyjadrená v tabuľke č.3.

Tab. 3 Cena zakúpenje techniky

Názov Cena

RFID READER SL500-USB 69,63 €

16x MIFARE kódy 12,44 €

PC 500,00 €

582,07 €

Navrhnutá technika/ materiály sú stôl, regál, krabice. Stôl bude kovový, klasický

bez zásuviek. Regál by mohol byť kovový s kombinovaný s plastom, musí mat vysokú

SjF KVTaR

48

odolnosť a stabilitu. Krabice ako sme spomínali budú vytvrdený materiál, odolný voči

deforamácii.

Ceny sú vyhodnotené v tabuľke č.4, sú orientačné, s moţným preplatkom

Tab. 4 Cena navrhnutej techniky a materiálov

Názov Cena

Názov Cena

Stôl 119,00 €

Regál 1 000,00 €

16 x Krabica 3 200,00 €

4 319,00 €

Celkove náklady na pracovisko by mohli stáť cca 75901,07€.

Súčiastky, ktoré budú uloţené v krabiciach sme neoznačovali nijak konkrétne,

zvolili sme im iba číselný charakter 1,2,3 atď..

Pre takéto pracovisko nemusíme brať do úvahy či sa bude robiť na smeny,

uvaţovali sme o tom, ţe keď zamestnanec potrebuje vykonať poţiadavku vykoná ju

hneď, no ak by potreboval robiť určitý čas, program je na to prispôsobený.

SjF KVTaR

49

5 Záver

Tento návrh bol vytváraný pre robotizované pracovisko v hale PK14, no vôbec sa

tento návrh nemusí obmedzovať na tieto druhy techniky, vybavenia, priestoru. Keďţe

sme všimli, ţe takýto princíp skoro priameho kontaktu robota s RFID technológiou

nefunguje takmer v ţiadnych podnikoch, vieme si predstaviť zavedenie tohto návrhu

v nich, zabezpečilo by sa tak rýchlejšia a jednoduchšia manipulácia s objektami.

SjF KVTaR

50

Zoznam použitej literatúry

[1] Hajduk M.: Pruţné výrobné bunky, vydavateľstvo Vienala 1998 - 153, ISBN 80-

7099-387-1

[2] Košturiak J., a kol.: Projektovanie výrobných systémov pre 21. storočie,

Vydavateľstvo EDIS, Ţilina 2000 - 398, ISBN 80-7100-553-3.

[3] Hajduk M., a kol.: Robotické bunky, Košice : TU, SjF, - 2008. - 84 s. - ISBN 978-

553-0034-4.

[4] Craig J.J.: Introduction to robotics, mechanics and control, Pearson 2005 - 400,

ISBN 0-13-123629-6.

[5] Smrček J. a kol.: Robotika : uchopovacie efektory, Košice : TU, SjF, - 2007. - 246

s . - ISBN 978-80-8073-961-4.

[6] https://www.sjf.tuke.sk/kvtar/2/pgs/index.php?pg=miestnosti&id=11&sec=1&site

=kvtar&lng=sk

[7] RFID technológia blizkej buducnosti 9/2005

http://www.atpjournal.sk/buxus/docs/atp-2005-09-20.pdf

[8] http://www.gs1sk.org/rfid

[9] http://www.kodys.sk/stranka/rfid

[10] http://www.barco.sk/?id=produkty&sel=15

[11] http://www.vectra.sk/index.php?p=30

[12] http://www.epc-rfid.info/Rfid_Tags

[13] SL500-User-Manual. Súčasť balíka pre čítačku značky StrongLink.

http://www.stronglink-rfid.com/download/SL500-User-Manual.pdf

[14] http://www.automatica.sk/robotizovane_pracovisko

[15] http://www.welding-robots.com/otc/ax-v6

[16] Šterdas Miroslav: Ideový návrh montáţneho pracoviska s dvoma robotmi:

Diplomová práca. Košice: SjF TUKE, 2013.47

[17] Vysokaj, Lukáš: Návrh aplikácie RFID technológie vo výrobnom procese :

diplomová práca / Lukáš Vysokaj. Košice, 2012. 60 s.

[18] Kallok, Peter: Bezpečnosť komunikácie a transferu údajov v rámci

bezkontaktových čipových kariet MiFare STANDARD a DESFIRE : diplomová

práca / Peter Kallok. Košice, 2011. 66 s.

SjF KVTaR

51

Prílohy

Príloha A: CD médium – diplomová práca v elektronickej podobe