輔助機器人制造再辟新局

自從上屆TIMTOS x TMTS 2022已可見(jiàn)到有多家工具機、控制器大廠(chǎng)紛紛展出自家Digital Twins解決方案，讓加工業(yè)者在預測加工時(shí)間及質(zhì)量上，甚至優(yōu)于傳統計算機輔助制造CAM軟件，也讓后者若非透過(guò)云平臺與CAD/CAE軟件兼容加值，便是更深入專(zhuān)用加工領(lǐng)域，與工業(yè)機器人協(xié)同作業(yè)。
基于現今制造業(yè)數字孿生（Digital Twins）技術(shù)涵括各領(lǐng)域、架構，大多數硬軟件或系統整合廠(chǎng)商通常會(huì )就自身能量與技術(shù)背景出發(fā)，再透過(guò)云平臺或商業(yè)模式合作。工研院過(guò)去即曾將國際主要的Digital Twins技術(shù)平臺供貨商概分為：產(chǎn)品制造廠(chǎng)商、軟件系統廠(chǎng)商、其他衍伸服務(wù)軟件廠(chǎng)商3類(lèi)。并陸續經(jīng)由合作、并購、異業(yè)結盟等方式，涉獵不同應用場(chǎng)域，建構出完整的供應鏈與服務(wù)模式；或可歸屬于競合關(guān)系者，藉此拓展自家品牌市占率與關(guān)鍵技術(shù)版圖。
其中除了「衍伸服務(wù)軟件」供貨商，主要提供如企業(yè)資源管理（ERP）、客戶(hù)關(guān)系管理（CRM）等軟件服務(wù)，在企業(yè)應用軟件架構下涵括Digital twins技術(shù)領(lǐng)域，并將原先以產(chǎn)線(xiàn)為應用端的模式，轉換為整體企業(yè)營(yíng)運管理，如Oracle、SAP、IBM及Microsoft等。
目前Digital Twins最常被制造業(yè)使用的功能，主要包含系統設計與產(chǎn)線(xiàn)布置、制程優(yōu)化及最適生產(chǎn)排程、效能監控和預防性維修。

產(chǎn)品制造廠(chǎng)商加值　整合CNC數控系統硬軟件銷(xiāo)售
隨著(zhù)目前CNC工具機產(chǎn)業(yè)競爭越來(lái)越激烈，CNC數控系統功能、客制化人機接口推陳出新且逐步開(kāi)放，業(yè)者為了提升軟件的附加價(jià)值，必須提供一套從生產(chǎn)、加工到監控的完整解決方案，銷(xiāo)售機臺之外的許多加值服務(wù)。
包括內嵌能與控制器整合或平行運作的簡(jiǎn)化版CAD/CAM軟件，發(fā)展出對話(huà)式CAD/CAM規劃技術(shù)，使得加工更容易，進(jìn)而加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度和預測切削的準確性。甚至結合刀具管理與量測循環(huán)，涵括每個(gè)生產(chǎn)步驟的運作模式和成效質(zhì)量，精確整合虛擬成果和真實(shí)量測成效，建立完整的虛實(shí)整合Digital twins生產(chǎn)制造系統。
如產(chǎn)品制造廠(chǎng)商DMG MORI、OKUMA、FANUC、SIEMENS等，已可將Digital Twins技術(shù)導入自家運動(dòng)控制系統或加值軟件App，與設備或Turnkey solution整合銷(xiāo)售，強調在預測實(shí)際工時(shí)和質(zhì)量更為精準。

軟件供貨商跨平臺　挾CAD/CAM分進(jìn)合擊
軟件系統商如PTC、Dassault Systemes、Autodesk、hyperMILL、Mastercam，則以提供CAD/CAM、PLM等技術(shù)服務(wù)為主，不僅仍與客戶(hù)合作共同開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的Digital Twins模型，滿(mǎn)足于設計、開(kāi)發(fā)、制造、試產(chǎn)、調校等不同階段需求，現也透過(guò)自家硬/軟件云平臺合縱連橫CAD/CAE，進(jìn)一步擴大應用領(lǐng)域。
過(guò)去銑削加工若針對幾何形狀比較復雜的刀具路徑和NC程序，通常會(huì )導入商用CAD/CAM軟件，以脫機方式規劃產(chǎn)生。如今則已發(fā)展至可支持產(chǎn)生五軸同動(dòng)銑削的刀具及加工路徑、積層制造路徑等，可用來(lái)模擬、加工高度復雜的自由輪廓曲線(xiàn)。

工研院也因此，率先開(kāi)發(fā)了整合式切削仿真與防碰撞功能，于事前與加工中進(jìn)行機臺防碰撞保護，一次解決兩項問(wèn)題。其中快速3D切削仿真功能，可在加工前預先對機臺進(jìn)行快速模擬，以確保機構間無(wú)干涉或碰撞情況；同時(shí)開(kāi)發(fā)主軸撞擊瞬間脈沖訊號檢知功能，在機臺發(fā)生干涉和碰撞瞬間示警且停止機臺動(dòng)作，將損害降之最低。
專(zhuān)業(yè)CAM軟件hyperMILL則推出其hyperMILL CONNECTED Machining功能，強調可確保CAM軟件和機臺間無(wú)縫互聯(lián)，其中亮點(diǎn)之一，就是能與控制器的雙向數據交換。也就是由hyperMILL VIRTUAL Machining Center作為中介組件，仿真解決方案和加工刀具之間的接口，允許將流程相關(guān)數據直接且安全從CAD/CAM系統傳輸到機臺，也能從機臺接收，藉此達成CAM軟件與CNC加工刀具最佳連網(wǎng)。
因此，用戶(hù)可將刀具列表和NC程序從仿真環(huán)境直接傳送至機臺，在機臺執行時(shí)同步模擬狀態(tài)；甚至使用計算機控制機臺，在機臺啟動(dòng)前，就開(kāi)始一路應用安全概念，包括各種加工和機臺配置，例如零點(diǎn)定位、刀具數據和配置參數等，均讀取自機臺控制器。進(jìn)而檢查hyperMILL中的程序數據，除非成功執行數據比對和碰撞檢查，不會(huì )發(fā)布和傳輸NC程序的安全機制，將有效保護操作人員和財產(chǎn)，避免發(fā)生可能的操作錯誤。
同時(shí)執行完整流程控制，讓來(lái)自于刀具管理系統的信息可以從hyperMILL，直接傳輸到控制器的刀具內存，消除在控制器手動(dòng)輸入值的需求，節省時(shí)間并降低發(fā)生錯誤的風(fēng)險；還可以在 hyperMILL VIRTUAL Machining Center中儲存并還原機臺設定，即可在不同的設定之間快速切換。
達梭系統（Dassault Systemes）旗下的3DEXPERIENCE云端平臺連接集團15項品牌資源，確保未來(lái)所有SOLIDWORKS授權功能，如3D建模、鈑金設計與焊接工程等高階仿真、制造和生產(chǎn)，甚至是數據管理、協(xié)作等功能都可開(kāi)發(fā)App并納入云端服務(wù)。
在今年「3DEXPERIENCE World 2023」的「Playground展示區」中，也有新創(chuàng )公司Titans of CNC參與，既是一家位于德州Flower Mound的生產(chǎn)基地，采取革命性的在線(xiàn)CNC Academy營(yíng)運模式，部分客戶(hù)來(lái)自于SpaceX、Blue Origin和波音等航空航天公司等產(chǎn)業(yè)。

深化加工應用領(lǐng)域　放眼機器人拋光研磨工法
值得一提的是，因應近年來(lái)自動(dòng)化且高度彈性的制造情境快速成長(cháng)，工研院也推出專(zhuān)用于機器人研磨拋光的系統整合品牌RoboSmith，包含「EzSim機器人數字仿真軟件」、「SmithOS機器人核心系統」、「機器人AI質(zhì)量診斷」共3款加值智能軟件，可讓傳統工業(yè)機器人學(xué)習到老師傅的研拋精髓，轉變成為機器數字職人。

其中又以「EzSim機器人數字仿真軟件」與CAD/CAM應用較為相關(guān)，透過(guò)導入3D視覺(jué)可以?huà)呙杞涌谠O備的點(diǎn)云數據，再藉由虛實(shí)整合設備定位技術(shù)，計算出與CAD模型之間的位置偏差，控制定位誤差<1mm。再另將其位置信息反饋到EzSim，透過(guò)精確幾何模型的運算，實(shí)時(shí)補償、修正機器人研磨拋光路徑而改善精度，同時(shí)提升制程加工質(zhì)量及導入效率。
目前如研磨拋光、雷射焊接、鈑金彎折等專(zhuān)用加工領(lǐng)域，也早有專(zhuān)業(yè)CAD/CAM軟件商已導入開(kāi)發(fā)，并強調可支持現今市面上大多數歐日系機器人及控制器，可望成為下一片藍海。