玻璃装配作业工业机器人离线编程与虚拟仿真

大 连 民 族 学 院 机 械 专 业 综 合 课 程 设 计 说 明 书玻璃装配作业工业机器人离线编程与虚拟仿真学 院（系）： 机电信息工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化学 生 姓 名： 教宗昊 学 号： 2013022304 指 导 教 师： 冯长健 完 成 日 期： 2016,12,13 大连民族学院目 录1.工业机器人概况22.玻璃装配作业工作站描述与构成43.工具坐标系的标定方法54.人机交互指令的应用7（1）.写屏指令“TPWrite”7（2）.清屏指令“TPErase”7（3）. 示教器端人工输入数值指令“TPReadNum”75.计时指令的应用86.I/O配置97.示教任务实施10参 考 文 献12101.工业机器人概况 科技的进步与革新推动着生产力的不断发展，促使生产关系产生变革。自工业革命以来，人力劳动已经逐渐被机器所取代，而这种变革为人来社会创造出巨大的财富，极大地推动了人类社会的进步。如今，机电一体化、机械智能化等技术孕育而生。工业机器人的出现时人类在利用机械进行社会生产史上的一个里程碑。工业机器人的出现将人来从繁重、单一的劳动中解放出来，他还能够从事也谢不适合人来甚至超越人类能力的劳动，如在强辐射、强污染的环境中作业。工业机器人技术已经广泛地进入人们生产和生活领域。工业机器人的大量使用必然加速生产力和科学技术的发展。 工业机器人技术集成了机械工程、电子技术、计算机技术、自动控制理论及人工智能等多学科的最新研究成果。代表了机电一体化的最高成就，是当代科学技术发展中的活跃领域之一。机器人自20世纪60年代初问世以来，已取得了实质性的进步与成果。在机械制造领域，工业机器人在经历了从诞生、城战、成熟期后，已经成为不可缺少的核心自动化装备，目前世界上约有近百万台工业机器人正在各种生产现场工作。在非制造领域，上至太空舱、宇宙飞船、月球探险，下至极限环境作业、医疗手术、日常生活服务，机器人技术的应用以拓展到社会经济发展的诸多领域。随着工业机器人技术的不断成熟和创新应用的不断发展，工业机器人在很大程度上正推动着整个社会的进步，促进着人类生活的改善。机器人技术作为当今科学技术发展的前沿科学，已成为未来生产和生活中不可缺少的一门核心技术。可以预见，我们已经进入一个崭新的机器人技术时代。图1.1 工业机器人示意图2.玻璃装配作业工作站描述与构成本过作战模拟车窗玻璃装配，在工作站中虚拟了三种样式的车窗，机器人利用视觉识别车窗样式以及位置，从而选择对应样式的车窗玻璃进行涂胶装备。本工作站中已经预设动画效果，需要在此工作站中依次完成I/O配置、程序数据创建、目标点示教、程序编写及调试，最终完成整个车窗玻璃装配的过程。下图为车窗玻璃装配机器人工作站布局图图2.1车窗玻璃装配机器人工作站布局因为软件仿真功能的限制，当前工作站中只是虚拟了视觉识别及定位的过程，在程序中装配位置未采用视觉定位补偿。在真实的应用过程中，才用视觉系统能准确识别样式以及进行精确定位，既提高生产柔性和装配精度。车窗玻璃装配工序较为复杂，包括定位、涂胶、装配等一系列工序，对涂胶的均匀性、装配的精度都有一定的要求。工业机器人运动精度高、速度平稳，可以很好的保证涂胶的均匀性；辅助视觉系统，可精确定位车窗位置，配合机器人的高定位精度，可提高车窗玻璃装配过程中的精度，生产更加柔性。3.工具坐标系的标定方法此工作站中，搬运玻璃的工具较为完整，可以直接测量出相关数据进行创建。如下图所示。图3.1工具坐标系数据在示教器中编辑数据tGripper，确认各项数值，见下表表3.1 工具数据参数表3.1续4.人机交互指令的应用在机器人程序运行过程中，经常需要添加人机交互，实时显示当前信息或者人工选择确认等，下面列举几个常用的人机交互指令用法。（1）.写屏指令“TPWrite” 该指令的作用是将字符串显示在示教器屏幕上，在字符串后面可增加数据显示，如TPWrite ”The last cycle time is”Num:=cycletime; 若对应数值型数据cycletime 的数值为5，运行该指令，则示教器屏幕上会显示“The last cycle time is 5”。（2）.清屏指令“TPErase” 运行该指令，则屏幕上的显示全部清空。（3）. 示教器端人工输入数值指令“TPReadNum” 该指令的作用是通过键盘输入的方式对制定变量进行赋值，如TPReadNum reg 1,” how many products should be produced? ” 运行该指令，示教器屏幕上会出现数值输入键盘，假设人工输入5，则对用的reg1被赋值为5。5.计时指令的应用在机器人应用过程中，节拍是我们关注的一个焦点。在RAPID中，有专门的用于计时的式中数据以及一系列的计时指令和函数，如下：时钟数据：Clock，必须定义为变量函数，最小计时单位为0.001s。计时指令和函数：ClkStart：开始计时。ClkStop：停止计时。ClkReset：时钟复位。ClkRead：读取时钟数值。6.I/O配置在“控制器”菜单中打开虚拟“示教器”，将界面语言改为中文，之后依次单击“ABB菜单”-“控制面板”-“配置”，进入“I/O主题”，配置I/O信号。在此工作站中，配置有1个DSQC652通信板卡，则需要在Unit中设置此I/O单元的相关参数，配置见下表。表5.1 Unit单元参数在此工作站中，需要配置的I/O信号有：数字输出信号doVacuumOn，用于控制吸盘产生真空；数字输出信号doGlueOn，用于控制胶枪涂胶；数字输出信号doVisI/OnOn，用于控制虚拟视觉系统启动；数字输入信号diProcessStart，工作站启动信号并随机选择车窗框体样式；数字输入信号diViI/OnFinished，虚拟视觉系统识别并定位完成；组输入信号giType，当前随机选择的车窗框体样式编号，取值范围13。I/O信号参数见表5.2表5.2 I/O信号参数7.示教任务实施在此工作站中，需要示教大量的目标点，主要分成视觉定位工位、玻璃拾取工位、玻璃涂胶工位、玻璃装配工位4个工位。在示教器中，可一次找到对应的4个例行程序，分别是rVisiOn、rPick、rGlue、rAssembly。图7.1工件坐标及目标点各个类型玻璃的涂胶点位则需沿着玻璃轮廓依次进行点位的视觉，由于三种玻璃均为三角形，故三条边均可使用两个目标点来制定一条涂胶轨迹，在各个顶角处为圆弧，则可分别使3个点位来指定一段圆弧轨迹，具体示教位置可自由选取，只需要保证能够完成整个玻璃轮廓边界处的涂胶即可。 图7.2路径1 图7.3路径2 图7.4路径3 三种类型玻璃的装配基准点，以玻璃与车窗框体正好切合为准。最后，机器人工作原位pHon