Pomysłodawcy projektu w ramach projektów PBL (Project-Based Learning) pt: 

"Projekt i budowa stanowiska produkcyjnego dla operacji montażowych wspomaganych technikami poszerzonej rzeczywistości"

poszukują studentów kierunku Mechanika i Budowa Maszyn, Mechatronika Przemysłowa, Automatyka i Robotyka Przemysłowa lub Inżynieria Produkcji i Zarządzania zainteresowanych realizacją projektu w przyszłym semestrze (od lutego 2023).

Temat projektu:

Projekt i budowa stanowiska produkcyjnego dla operacji montażowych wspomaganych technikami poszerzonej rzeczywistości

Termin zgłaszania się studentów do opiekuna projektu:

19.01.2023r.

Główny i pomocniczy opiekun naukowy

dr inż. Marcin Januszka, Katedra Podstaw Konstrukcji Maszyn; e-mail marcin.januszka@polsl.pl, tel. +48 503978050

mgr inż. Paweł Łój, Katedra Podstaw Konstrukcji Maszyn, e-mail pawel.loj@polsl.pl

Założenia projektu:

• Model 3D CAD opracowany przy użyciu środowiska Autodesk Inventor 2023 lub Dassault Systemes Catia 3D Experience
• Projekt stanowiska powinien uwzględniać użycie modułowego systemu profili typowo stosowanych do budowy przemysłowych stanowisk pracy
• Stanowisko bazuje na istniejącym przemysłowym stole roboczym
• Podstawowe elementy strukturalne stanowiska bazują na profilach aluminiowych
• Montaż w Sali 505 MT
• Dodatkowe elementy wyposażenia stanowiska wytworzone przy użyciu technik szybkiego prototypowania (druk 3D)
• Koszt materiałów do budowy stanowiska do 5000zł
• Proces dla którego opracowane zostaną projekty dotyczą montażu komponentów dla: robota mobilnego oraz reflektora tylnego naczepy Wielton (część projektu realizowana we współpracy z firmą Wielton na podstawie umowy o współpracy)
• Stanowisko dostosowane do instalacji komponentów sprzętowych systemu ARKITE Validate (komponenty sprzętowe udostępnione przez opiekuna)
• Projekt procesu opracowany w dostarczonym oprogramowaniu ARKITE VALIDATE (licencja oprogramowania dostępna na stanowisku komputerowym systemu ARKITE)

Cele

Celem projektu jest opracowanie projektu, budowa i uruchomienie stanowiska do realizacji badań i testowania systemów wspomagania pracowników podczas typowych przemysłowych procesów montażowych. Stanowisko pozwoli na wspomaganie procesu produkcyjnego montażu wybranej grupy środków technicznych. Wspomaganie procesu produkcyjnego na stanowisku bazuje na technikach poszerzonej rzeczywistości (ang. augmented reality). Działanie systemu polega na projekcji instrukcji poszczególnych operacji na stół roboczy przy którym stoi pracownik i realizuje te operacje. Instrukcje te wspomagają proces montażu w taki sposób, że pracownik jest prowadzony przez kolejne operacje krok po kroku. W ten sposób nawet niedoświadczony pracownik jest w stanie sprawnie przeprowadzać czynności montażowe. System dokonuje także oceny poprawności wykonania czynności przez pracownika (dzięki sensorowi ARKITE). Jako środek techniczny dla którego opracowane zostaną procedury montażu zakłada się małego robota mobilnego.

Stanowisko wymaga zaprojektowania modułowej ramy, do której mocowane będą komponenty sprzętowe systemu ARKITE tj. projektor, sensor ARKITE, komputer przemysłowy, klawiatura, mysz, przemysłowy ekran dotykowy HMI. Rama bazować powinna na typowych modułowych systemach profili aluminiowych, które stosuje się do budowy stanowisk pracy (np. Bosh Rexroth lub Item). Dodatkowo wymagane jest zaprojektowanie mocowań i pojemników do przechowywania materiału używanego w procesie montażu środka technicznego. Elementy te wytworzone będą technika mi druku 3D. Na podstawie opracowanego projektu w postaci modelu i dokumentacji 3D CAD zamówione zostaną komponenty w postaci profili aluminiowych oraz wytworzone pozostałe komponenty drukowane. Konieczne będzie dokonanie montażu tych komponentów w celu budowy stanowiska.

Równocześnie wymagane jest opracowanie procesu montażowego wytypowanego środka technicznego. Projekt procesu obejmować będzie materiały niezbędne w ramach operacji montażu, przebieg i kolejność koniecznych czynności do prawidłowego montażu, niezbędne narzędzia w procesie montażu. Projekt procesu bazować będzie na dostarczonym oprogramowaniu ARKITE VALIDATE. Opracowanie projektu procesu w oprogramowaniu ARKITE nie wymaga wiedzy programistycznej. Budowa procesu bazuje na prostym interfejsie, gdzie poszczególne materiały, czynności oraz narzędzia reprezentowane są w sposób blokowy (z właściwościami). W ramach projektu PBL przewiduje się opracowanie procesu montażu dla wytypowanego środka technicznego (robota mobilnego oraz reflektora naczepy). Część prac realizowana będzie we współpracy i w konsultacji z firmą Wielton S.A. Współpraca realizowana będzie na podstawie istniejącej umowy o współpracy (nie jest wymagane podpisywanie nowej umowy).

Prace zakończą się testowaniem działania stanowiska (eksperymenty) w szczególności opracowanego projektu procesu oraz raportem końcowych z prezentacją.

Metody realizacji

• Badania literaturowe
• Projektowanie (modelowanie) 3D CAD
• Prace montażowe w sali 505 MT
• Szybkie prototypowanie poprzez druk 3D
• Opracowanie technologii w oprogramowaniu ARKITE
• Wykonanie eksperymentów dla przyjętych przykładów
• Przygotowanie raportu końcowego i prezentacja wniosków końcowych

Oczekiwane wyniki

• Model 3D CAD stanowiska

• Zbudowana rama stanowiska

• Wytworzone pozostałe składniki stanowiska do przechowywania materiału

• Poprawnie działający projekt program procesu w środowisku ARKITE dla dwóch przykładów: robot mobilny, reflektor dla naczepy Wielton

Ocena ryzyka w projekcie

Ryzyko związane jest z potrzebą zakupu komponentów systemu modułowego do budowy stanowiska. Ryzyko obejmuje możliwe opóźnienie w realizacji zamówienia. Ryzyko jest oceniane na poziomie średnik. Jako działanie ograniczające ryzyko zakłada się tymczasowe użycie elementów zastępczych do budowy stanowiska aby możliwe było uruchomienie opracowanego programu do wspomagania procesu montażu.

Ryzyko dotyczy opracowania projektu i programu procesu przy użyciu oprogramowania ARKITE VALIDATE. Prace te mogą być realizowane w większości wyłącznie w pomieszczeniach Wydziału. Wynika to z dostępności oprogramowania wyłącznie na jednym komputerze będącym składnikiem sprzętowym systemu ARKITE. Brak zatem możliwości realizacji prac w tym zakresie w innej lokalizacji. Działanie zaradcze obejmować może w razie potrzeby próbę zdalnego połączenia z komputerem, np. po przez narzędzie tj. TeamViewer.

Prace montażowe mogą wymagać pewnych czynności ślusarskich, zatem obarczone są ryzykiem zranienia. Ograniczenie ryzyka polegać będzie na  zapewnieniu niezbędnego zabezpieczenia medycznego (np. apteczka w miejscu realizacji prac) oraz udziału w tych pracach co najmniej dwóch osób zawsze podczas realizacji takich prac.

Kamienie milowe

1. Analiza literaturowa

2. Model 3D CAD stanowiska

3. Zakupione komponenty do budowy stanowiska

4. Zbudowane stanowisko

5. Opracowany program procesu w systemie ARKITE

6. Badania eksperymentalne działania stanowiska

7. Raport końcowy

Inne informacje o projekcie
Projekt realizowany we współpracy z firmą Wielton S.A. Współpraca sformalizowana ogólną dotychczasową umową długoterminową o współpracy pomiędzy firmą Wielton i Politechniką Śląską. Konsultacje projektu odbywać się będą poprzez pracowników biura projektowo-konstrukcyjnego działu R&D firmy Wielton S.A. z lokalizacją w Technopark Gliwice.
Studenci uczestniczący w projekcie PBL będą mieli dostęp do laboratorium „Modelarni” (sala 505 na Wydziale Mechanicznym Technologicznym). W laboratorium dostępne są niezbędne narzędzia do prostych prac ślusarskich.

Przykładowe stanowisko do montażu systemu ARKITE przedstawiono na rys. 1 [1]. Rys. 2 [1] przedstawia przykładowe instrukcje wspomagające pracownika realizującego operacje montażowe na stanowisku.

[1] ARKITE – Operator Guidance, dostępne pod adresem: https://arkite.com/ (dostęp dn. 16.01.2023)

Rys. 1. Przykładowe stanowisko wspomagania pracownika z zainstalowanymi elementami systemu ARKITE – wizualizacja [1]

Rys. 2 Przykładowe działanie wspomagania operacji montażowych na stanowisku wyposażonym w system ARKITE [1]

Więcej o działaniu systemu ARKITE na stronie:

https://youtube.com/@ArkiteNV