工业机器人包装应用ppt课件

工业机器人 产品包装典型应用精析 XXX等著 机械工业出版社 CHINAMACHINEPRESS 第一章工业机器人概述 工业机器人 产品包装典型应用精析 1 1工业机器人定义 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置 它能自动执行工作 是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器 它可以接受人类指挥 也可以按照预先编排的程序运行 现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动 1 2工业机器人发展 1959年Unimation公司的第一台工业机器人在美国诞生 开创了工业机器人发展的新纪元 1 2工业机器人发展 1974年 瑞典通用电机公司 ASEA ABB公司的前身 开发出世界上第一台全电力驱动 由微处理器控制的工业机器人IRB6 1 2工业机器人发展 1987年 国际机器人联合会 InternationalFederationofRobotics IFR 成立 在1987年举办的第17届国际工业机器人研讨会上 来自15个国家的机器人组织成立了国际机器人联合会 IFR 1 3工业机器人的分类 工业机器人种类繁多 分类方法也不统一 可按照运动形态 运动轨迹 驱动方式 坐标形式来区分 其中按照坐标形式分为以下几类 坐标形式是指操作机的手臂在运动时所取的参考坐标系的形式 1 3工业机器人的分类 直角坐标型工业机器人 运动部分由三个相互垂直的直线移动 即PPP 组成 其工作空间图形为长方形 如图1 3所示 它在各个轴向的移动距离 可在各个坐标轴上直接读出 直观性强 易于位置和姿态的编程计算 定位精度高 控制无耦合 结构简单 但机体所占空间体积大 动作范围小 灵活性差 难与其他工业机器人协调工作 1 3工业机器人的分类 圆柱坐标型工业机器人 运动形式是通过一个转动和两个移动组成的运动系统来实现的 其工作空间图形为圆柱 与直角坐标型工业机器人相比 在相同的工作空间条件下 机体所占体积小 而运动范围大 其位置精度仅次于直角坐标型机器人 难与其他工业机器人协调工作 1 3工业机器人的分类 球坐标型工业机器人 球坐标型工业机器人又称极坐标型工业机器人 其手臂的运动由两个转动和一个直线移动 即RRP 一个回转 一个俯仰和一个伸缩运动 所组成 其工作空间为一球体 它可以做上下俯仰动作并能抓取地面上或较低位置的协调工件 其位置精度高 位置误差与臂长成正比 1 3工业机器人的分类 多关节型工业机器人 又称回转坐标型工业机器人 这种工业机器人的手臂与人一体上肢类似 其前三个关节是回转副 即RRR 该工业机器人一般由立柱和大小臂组成 立柱与大臂间形成肩关节 大臂和小臂间形成肘关节 可使大臂做回转运动和俯仰摆动 小臂做仰俯摆动 其结构最紧凑 灵活性大 占地面积最小 能与其他工业机器人协调工作 但位置精度较低 有平衡问题 控制耦合 这种工业机器人应用越来越广泛 1 3工业机器人的分类 平面关节型工业机器人 它采用一个移动关节和两个回转关节 即PRR 移动关节实现上下运动 而两个回转关节则控制前后 左右运动 这种形式的工业机器人又称SCARA机器人 在水平方向则具有柔顺性 而在垂直方向则有较大的刚性 它结构简单 动作灵活 多用于装配作业中 特别适合小规格零件的插接装配 如在电子工业的插接 装配中应用广泛 1 4工业机器人在包装行业的应用 工业机器人在包装工程领域中 应用已有很长的历史 包装应用机器人作业的有很多方面 其中最为成熟的是搬运 分拣 装箱 码垛 拆垛应用 主要用于体积大而笨重物件的搬运 人体不能接触的洁净产品的包装 如食品 药品 对人体有害的化工原料的包装等 随着机器人技术的成熟和产业化的实现 使得包装工程领域中工业机器人的应用范围越来越广 1 4工业机器人在包装行业的应用 搬运 1 4工业机器人在包装行业的应用 分拣 1 4工业机器人在包装行业的应用 装箱 1 4工业机器人在包装行业的应用 码垛 1 4工业机器人在包装行业的应用 拆垛 1 5ABB机器人在中国的现状 ABB机器人业务于1994年来到中国 并早在2005年就在中国建立了研发中心和生产基地 2006年更是将全球业务总部搬迁至上海 为中国制造业的迅猛发展提供更强有力的支持 截至目前 ABB机器人位于上海康桥的生产基地已累计生产机器人超过四万台 ABB也是截至目前唯一一家在中国打造工业机器人从研发 生产 销售 工程 系统集成到客户服务全价值链业务的跨国企业 1 5ABB机器人在中国的现状 在保持国内领先地位的同时 ABB机器人仍在继续开疆拓土 在山东青岛成立了应用中心 并在广东珠海成立了ABB机器人 珠海 分公司 其他区域的应用中心也在加紧筹备中 1 5ABB机器人在中国的现状 ABB机器人校企合作计划于2010年开始展开 现已经与国内近百所院校合作建立了工业机器人实训室 并提供了全方位的技术支持 极大促进了机器人技术在国内的推广与应用 第二章产品搬运 工业机器人 产品包装典型应用精析 1 搬运工作站构成2 机器人IO通讯设置3 搬运类工具坐标系 有效载荷设置4 常用运动指令使用5 常用信号设置指令运用6 偏移函数Offs运用7 搬运程序编写技巧 2 1学习目标 2 2任务描述 工业机器人在搬运领域中有着广泛的应用 可以代替人力完成大量重复性工作 小到电子零部件 大到汽车车身 均可使用机器人进行搬运处理 降低劳动强度 特别适合一些物料数量多或重量大或者体积大的搬运场合 本工作站以玻璃搬运为例 利用ABB公司的IRB6700机器人将玻璃从生产线上搬运至立式清洗机上 以便完成后续的玻璃清洗的处理 2 3知识储备 标准I O板卡 ABB标准IO板卡下挂在DeviceNet总线上面 常用型号有DSQC651 8个数字输入 8个数字输出 2个模拟输出 DSQC652 16个数字输入 16个数字输出 IO板卡地址 IO板卡总线地址设置 ABB提供的标准IO通讯板卡通过总线接口X5与DeviceNet总线进行通讯 地址由总线接头上的地址针脚编码生成 如下图所示 当前DSQC651板卡上的DeviceNet总线接头中 剪断了8号 10号地址针脚 则其对应的总线地址为2 8 10 2 3知识储备 2 3知识储备 数字输出信号设置 数字输出信号接线示例如下 利用输出端口1控制指示灯发光 2 3知识储备 数字输入信号设置 数字输入信号接线示例如下 利用输入端口1接受按钮状态 常用运动指令 1 MoveL 线性运动指令 MoveLp20 v1000 z10 tool1 WObj wobj1 作用 将机器人的TCP沿直线运动至给定目标点 2 3知识储备 2 MoveJ 关节运动指令 MoveJp20 v1000 z10 tool1 WObj wobj1 作用 将机器人TCP快速移动至给定目标点 2 3知识储备 3 MoveC 圆弧运动指令 MoveLp10 v1000 z10 tool1 WObj wobj1 MoveCp20 p30 v1000 z10 tool1 WObj wobj1 作用 将机器人TCP沿圆弧运动至给定目标点 2 3知识储备 4 MoveAbsj 绝对运动指令 作用 将机器人各关节轴运动至给定位置 PERSjointargetjpos10 0 0 0 0 0 0 9E 09 9E 09 9E 09 9E 09 9E 09 9E 09 MoveAbsjjpos10 v1000 z50 tool1 WObj wobj1 关节目标点数据中各关节轴为0 则机器人运行至各关节轴0位置 上述指令的动作结果是 2 3知识储备 4 常用I O控制指令 1 Set指令作用 将数字输出信号置为1应用举例 SetDo1 执行结果 将数字输出信号Do1置为12 Reset指令作用 将数字输出信号置为0应用举例 ResetDo1 执行结果 将数字输出信号Do1置为03 WaitDI指令作用 等待一个输入信号状态为设定值应用举例 WaitDIDi1 1 执行结果 等待数字输入信号Di1为1 之后才执行下面的指令 2 3知识储备 5 常用逻辑控制指令 1 IF 指令作用 满足不同条件 执行对应程序应用举例 IFreg1 5THENSetdo1 ENDIF执行结果 如果reg1 5条件满足 则执行SetDo1指令将数字输出信号置为12 FOR 指令作用 根据指定的次数 重复执行对应程序应用举例 FORiFROM1TO10DOroutine1 ENDFOR执行结果 重复执行10次routine1里的程序 2 3知识储备 3 WHILE指令作用 如果条件满足 重复执行对应程序应用举例 WHILEreg1 reg2DOreg1 reg1 1 ENDWHILE执行结果 如果变量reg1 reg2条件一直成立 则重复执行reg1加1 直至reg1 reg2条件不成立为止 2 3知识储备 4 TEST指令作用 根据指定变量的判断结果 执行对应程序应用举例 TESTreg1CASE1 routine1 CASE2 routine2 DEFAULT Stop ENDTEST执行结果 判断reg1数值 若为1则执行routine1 若为2则执行routine2 否则执行Stop 2 3知识储备 6 Offs偏移功能 指令作用 以选定的目标点为基准 沿着选定工件坐标系的X Y Z轴方向偏移一定的距离 应用举例 MoveLOffs p10 0 0 10 v1000 z50 tool0 WObj wobj1 执行结果 将机器人TCP移动至以p10为基准点 沿着wobj1的Z轴正方向偏移10mm的位置 2 3知识储备 2 4任务实施 解压 解压工作站压缩包 2 4任务实施 仿真运行 之后可点击仿真菜单中的播放 即可查看该机器人工作站运行情况 2 4任务实施 IO板卡设置 工作站IO设置说明 在此工作站中我们配置1个DSQC652通讯板卡 数字量16进16出 总线地址为10 在示教器中点击菜单 控制面板 配置 DeviceNetDevice中可查看该IO板块的设置 Board10 2 4任务实施 IO设置 在此工作站中共设置了4个数字输入输出信号 在示教器中点击菜单 控制面板 配置 Signal中可查看这些IO信号的设置 doGrip 数字输出信号 用于控制吸盘工具系统真空开启与关闭 2 4任务实施 IO设置 doplaceDone 机器人输出信号传送至清洗机 玻璃放置完成确认信号 2 4任务实施 IO设置 diGlassInPos 玻璃输送链末端检测玻璃到位信号 玻璃到达输送链末端之后才允许机器人来拾取玻璃 2 4任务实施 IO设置 diGlassInMachine 立式清洗机上料侧检测玻璃信号 需保证上料侧无玻璃的情况下才允许机器人放置下一块玻璃 2 4任务实施 工具坐标系 工具坐标系tVacuum 沿着默认工具坐标系tool0的Z轴正方向偏移300mm 工具本身负载29kg 重心沿着tool0的Z轴正方向偏移200mm 在真实应用中 工具本身负载可通过机器人系统中的自动测算载荷的系统例行程序LoadIdentify 2 4任务实施 有效载荷数据 有效载荷数据LoadFull 可在手动操作画面中的有效载荷中查看到 机器人所拾取的玻璃的负载信息 当前玻璃本身重量为25kg 重心相对于tVacuum来说沿着其Z轴正方向偏移了10mm 真实应用过程中有效载荷也可通过LoadIdentify进行测算 2 4任务实施 示教目标点 点击示教器菜单 程序编辑器 例行程序 在rModify中可找到在此工作站中需要示教的3个基准 pHome pPick pPlace 2 4任务实施 示教目标点 pHome 机器人工作等待位置 示教时使用工具坐标系tVacuum 工件坐标系Wobj0 2 4任务实施 示教目标点 pPick 拾取玻璃目标位置 位于玻璃输送链末端处 示教时使用工具坐标系tVacuum 工件坐标系Wobj0 2 4任务实施 示教目标点 pPlace 放置玻璃目标位置 位于立式清洗机上料侧 示教时使用工具坐标系tVacuum 工件坐标系Wobj0 2 5课后练习 该机器人工作站工作流程较为简单 主要涉及IO通讯的基本设置 搬运工具坐标系的设置 有效载荷数据的设置 目标点的示教等内容 在编程方面 主要运用了常规的运动指令 信号置位指令等 在了解完整个工作站后 大家可重点练习下机器人运动过程中MoveL和MoveJ指令的使用区别 可尝试修改当前程序中默认使用的运动类型 观察机器人运动效果在修改前后有和差异 并在此页空白处总结两者的相同点和不同点 以及各自所适用的场合 第三章输送链跟踪 工业机器人 产品包装典型应用精析 1 输送链跟踪工作站构成2 输送链跟踪原理及组成部分3 编码器选型说明4 输送链跟踪板卡DSQC377介绍及接线说明5 编码器正方向校准6 CountsPerMeter校准7 输送链跟踪参数设置8 输送链基座标校准9 输送链跟踪信号说明10 输送链跟踪相关指令11 输送链跟踪程序编写技巧 3 1学习目标 3 2任务描述 在小物料 大批量的生产场合 分拣物料的工作量十分巨大 占用大量的劳动力 采用DELTA机器人并配合输送链跟踪技术 可实现物料分拣的自动化运行 在食品 药品 日化用品 电子行业等领域有着非常广泛的应用 本工作站采用输送链跟踪技术实施糕点的分拣 并按照指定的规则摆放至产品盒中 之后产品盒流转至下一工位完成封装以及装箱的工序 该工作站利用ABB公司的IRB360机器人实施输送链跟踪分拣糕点 糕点输入线为跟踪线 实时运行 机器人动态拾取糕点 产品盒为定点位置 每当产品盒输送链接收一次有效触发信号便移动一个工位间隔 将产品盒移动至固定的装盒位置处 3 3知识储备 输送链跟踪原理及组成部分 编码器选型 所选编码器必须为PNP类型 即高电位有效类型 并且需有相位相差90度的A相 B相 此外 还对编码器脉冲频率有以下要求 不管采用何种方式安装 只需保证当输送链每运行1米时 编码器输出的脉冲数在1250 2500之间 假设 编码器通过联轴器直接与输送链的主动轮进行连接 主动轮每旋转1圈 则输送链表面运行0 5m 则若输送链表面运行1m 对应主动轮需要旋转2圈 对应编码器也需旋转2圈 则需要编码器输出的脉冲数在1250 2500之间 则通过运算 可以选取脉冲频率为1000脉冲 圈的PNP类型编码器 这样 当输送链表面运行1m则对应脉冲数为2000个 符合跟踪要求 此外编码器的电流范围为50 100mA 电压范围为10 30V 3 3知识储备 输送链跟踪板卡同时采集编码器A相 B相上升沿和下降沿个数 一个周期内则相应采集4个有效计数信号 即当输送链每运行1米时 控制器软件采集到的计数信号个数在5000 10000之间 少于5000即会影响到机器人跟踪精度 多于10000不会提升机器人跟踪精度 输送链跟踪板卡 3 3知识储备 ABB机器人输送链跟踪板卡对应型号好DAQC377 PNP类型 上文中提到的编码器及同步传感器均要连接至跟踪板卡 一个输送链跟踪板卡只能对应一条需要跟踪的输送链 若需要同时跟踪多条输送链 则需要配置对应数量的跟踪板卡 ABB机器人最多可以同时跟踪6条输送链 3 3知识储备 X20端子 输送链跟踪接口 连接24V电源 编码器和同步传感器 3 3知识储备 编码器正方向校准 当编码器已经安装到位后 编码器和同步传感器与输送链跟踪板卡之间的连线也完成之后 需要首先验证一下编码器AB两项接线是否正确 需要保证当输送链运行的过程中 机器人系统中识别到的位置数值应该是正向增大的 如实负向减小的则需要调换AB两项接线的顺序 操作方法如下 首先在示教器中打开手动操纵画面 点击 机械单元 选择需要验证的输送链装置 例如CNV1 之后启动输送链 遮挡一下同步传感器或者放一个物料在输送链前端 使其通过同步传感器时触发一次同步信号 这样示教器手动操作画面右上角的位置框中会实时显示当前物料的位置数值 观察数值的变化 如果该数值是正向增大的则表示当前AB两项的接线位置是正确的 则可进行下一步的工作 如果发现该数值是负向减小的 则表示当前AB两项接线位置需要调换一下 完成调换之后再次按照上述的步骤操作一遍 保证数值是正向增大的即可 3 3知识储备 跟踪参数CountsPerMeter表示的是当输送链表面运行1米 则跟踪板卡实际采集到的计数信号个数 此参数需要通过校准来获得当前值 操作方法如下 启动输送链 最好降低输送链运行速度 便于启停控制 并且查看示教器手动操纵画面中当前CNV1的位置数值 当数值在0左右不停跳变之后 放置一个产品在输送链前端 使其随之着输送链运行经过同步传感器 通过之后即可停止输送链运行 并且观察当前CNV1的位置数值 并记录下来 同时在物料所在输送链的位置做好标记 以方便后续的测量 当前CNV1的数值显示为150mm 校准跟踪参数CountsPerMeter 3 3知识储备 物料停在如下图所示的位置 则可在物料对应的输送链边框边缘用记号笔标记好其当前所在位置 校准跟踪参数CountsPerMeter 3 3知识储备 完成上述步骤后 则再次启动输送链 让输送链相对当前位置再向前运动超过1米的距离 之后再次停止输送链运行 观察示教中CNV1数值 例如 当前示教器中显示的CNV1位置数值为800mm 校准跟踪参数CountsPerMeter 3 3知识储备 物料停止在如下图所示位置 则可在物料对应的输送链边框边缘用记号笔标记好第二个位置 并用卷尺测量一下两个标记之间的实际距离值 假设为1550mm 校准跟踪参数CountsPerMeter 3 3知识储备 运用公式进行计算 CountsPerMeter 第2次读取位置数值 第1次读取位置数值 当前系统中CountsPerMeters数值 两标记之间实际测量值注 在RobotWare6 0系统中CountsPerMeter默认初始值为20000 在RobotWare5 xx系统中CountsPerMeter默认初始值为10000 计算时请先查看下当前系统中CountsPerMeter的默认值 防止计算出错 CountsPerMeter 800 150 20000 1550 8387 09四舍五入 近似值为8387 建议反复测量几次 最后取平均值即可 校准跟踪参数CountsPerMeter 3 3知识储备 校准完此数值之后 则可将该数值输入到示教器中 操作方法如下 示教器菜单 控制面板 配置 双击DeviceNetCommand 然后双击ConutsPetMeter1进行编辑 将其中的Value更改为8387即可 校准跟踪参数CountsPerMeter 3 3知识储备 输送链跟踪参数设置 3 3知识储备 输送链跟踪参数设置 3 3知识储备 输送链跟踪参数设置 上图中 位于各个窗口的工件当前的状态如下表所示 3 3知识储备 输送链跟踪参数设置 示教器菜单 控制面板 配置 DeviceNetCommand中可设置QueueTrckDist StartWinWidth SyncSeparation 例如 此工作站中同步传感器安装位置距离机器人运动范围较近 所以QueueTrckDist值仍然使用默认值0 产品直径尺寸为60mm 则可以将SyncSeparation设置为0 07m 建议大于产品尺寸 根据当前IRB360的工作范围 将StartWinWidth设为800mm 注 RobotWare5 xx系统中该参数的单位为m RobotWare6 xx系统中单位为mm 3 3知识储备 输送链基座标系校准 输送链基座标校准采用4点校准法 在校准之前 需要使得一个产品通过同步传感器并且被连接上 然后手动移动机器人至产品所在位置 需要重复执行4次 根据获得的4个基准点 从而计算出当前输送链的基座标方向 输送链前进方向即为X轴正方向 在校准之前需要先创建一个工件坐标系 并且能够随输送链运动而运动 之后机器人需要运行一段代码 使得产品通过传感器时能够被连接上 例如创建一个工件坐标系Wobj cnv1 各项属性值如下图所示 其他数值均默认为初始值 3 3知识储备 输送链基座标系校准 之后 在示教器创建一段代码 例如 3 3知识储备 输送链基座标系校准 手动单步运行该代码段 内容依次为 激活输送链CNV1 清空跟踪队列中所有对象 断开与CNV1的连接 等待0 3秒 等待与CNV1建立连接 当执行最后一句指令后 机器人程序一直处于执行状态 一直等到连接上CNV1的物料为止 之后 在输送链前端放置一个产品 使得产品通过同步传感器 并且进入到启动窗口中 此时 机器人程序会停止 即已经连接上了该物料 然后停止输送链运行 使产品停留在机器人可达范围之内 3 3知识储备 输送链基座标系校准 之后 在示教器中依次点击菜单 校准 CNV1 基座 4点 进入到CNV1校准界面 3 3知识储备 输送链基座标系校准 之后移动机器人至物料停止位置 点击修改位置 记录为标记点1 3 3知识储备 输送链基座标系校准 依次类推 完成标记点3 点4的记录 在移动输送链时 速度尽量慢一些 尤其是启停时的加减速 4个标记点之间尽量均匀分配一下位置 并且充分运用机器人的工作范围 但又要保证4点机器人全部能够到达 在实际应用过程中 为提高精度 可先将带有尖端的专门用于校准用的工具安装到机器人上进行校准 校准完成后在更换回实际工具 在修改位置时 必须保证手动操纵画面激活的TCP对应的就是当前所使用的工具 3 3知识储备 输送链基座标系校准 完成所有的标记点后 点击确定 并且重启系统 使其生效 3 3知识储备 输送链跟踪信号介绍 输送链跟踪系统中默认有许多跟踪信号 无需用户自行创建 用户只需创建实际使用的工艺相关信号即可 每个输送链跟踪板卡对应一组跟踪信号 信号名称前两个字符标明所属输送链系统 例如 c1 表示CNV1系统中的相关信号 c2 即表示CNV2系统中的相关信号 常用跟踪信号如下表所示 3 4任务实施 解压 解压工作站压缩包 3 4任务实施 仿真运行 之后可点击仿真菜单中的播放 即可查看该机器人工作站运行情况 3 4任务实施 IO板卡设置 在此工作站中系统默认配置了一个DSQC377板卡以及相关跟踪信号 此外我们需要配置1个DSQC652通讯板卡 总线地址为11 在示教器中点击菜单 控制面板 配置 DeviceNetDevice中可查看该IO板块的设置 Board10 3 4任务实施 IO设置 在此工作站中自行设置了3个输入输出信号 在示教器中点击菜单 控制面板 配置 Signal中可查看这些IO信号的设置 其中以c1开头的信号均指的是CNV1输送链跟踪信号 是系统自动创建的 无需自行设置 doVacuum 数字输出信号 对应吸盘工具真空气路的控制 通过对此输出信号的控制从而真空拾取放置对应的物料 3 4任务实施 IO设置 diBoxInPos 数字输入信号 产品盒输送链装盒工位处的检测到位信号 到位信号为1方可允许机器人装盒任务 3 4任务实施 IO设置 doMoveBox 数字输出信号 当装盒工位处的产品盒被装满之后 机器人通过端口发出脉冲信号给产品盒输送链 则输送链移动一个工位间隔 将下一个空盒移动至装盒工位 3 4任务实施 IO设置 diGlassInMachine 立式清洗机上料侧检测玻璃信号 需保证上料侧无玻璃的情况下才允许机器人放置下一块玻璃 3 4任务实施 工具坐标系 工具坐标系tVacuum 沿着默认工具坐标系tool0的Z轴正方向偏移100mm 工具本身负载0 2kg 重心沿着tool0的Z轴正方向偏移60mm 3 4任务实施 工件坐标系 装盒工位处的工件坐标系WobjBox 在装盒工位处放置了一个用于示教位置的 产品盒 示教 默认为隐藏 将其设为可见 在下图所示的位置标定工件坐标系WobjBox 3 4任务实施 有效载荷数据 机器人拾取物料时对应的有效载荷数据LoadFull 产品重量为0 17kg 重心相对于tVacuum来说沿着其Z轴正方向偏移了10mm 此外 还设置了LoadEmpty 作为空负载数据使用 3 4任务实施 示教目标点 点击示教器菜单 程序编辑器 例行程序 在rCalib中可找到在此工作站中需要示教的3个基准目标点 pPick pPlaceBase pHome 3 4任务实施 示教目标点 pPick 示教拾取点时 由于使用的是工件坐标系Wobj cnv1 所以必须让机器人系统连接1个工件 才可执行示教 操作方法类似于之前校准输送链基座标系时的方法 首先需要单步运行一段代码 如上图rCalib程序中的94 98行 当单步运行至WaitWobj指令时 此时机器人程序处于执行状态 启动输送链 并在前端放置1个产品 当产品经过同步传感器 进入到启动窗口后 则机器人程序也停止运行 此时该工件已被连接 也可通过查看当前c1Connected信号状态来确认 若为1则表示已连接上 若为0则表示未连接 仿真模拟时 可点击仿真菜单中的播放键 当生成的产品流动至启动窗口后 停止仿真 则可针对这个产品执行示教任务 3 4任务实施 示教目标点 点击菜单 输入输出 视图 选择 数字输入 类型 查看c1Connected当前状态 3 4任务实施 示教目标点 若已连接 则移动机器人至产品拾取位置 并对pPick执行位置示教 示教时需确保当前手动操纵画面中激活的工具坐标系为tVacuum 工件坐标系为WobjBox 3 4任务实施 示教目标点 pPlaceBase 在主视图中直接右键点击这个产品 将其安装到吸盘上 不更新其位置 弹出框中点NO 然后将机器人移动至产品盒中 相关位置可参考下图所示 示教时采用工具坐标系tVacuum 工件坐标系WobjBox 3 4任务实施 示教目标点 pHome HOME点设置如下图所示即可 示教时使用工具坐标系tVacuum 工件坐标系Wobj0 3 5课后练习 在此工作站中主要是让大家对机器人输送链跟踪系统的运行原理有一个整体的认识 了解工作站布局以及各设备之间的通讯设置 重点是如何配置输送链跟踪系统 包括编码器的选项 跟踪板卡的设置及接线 编码器的正方向校准 各种跟踪参数的设置 输送链基座标系的校准以及各跟踪信号的作用 大家在完成章节中的学习内容后 可尝试做出以下练习 在调试输送链跟踪系统的机器人工作站中 各项跟踪参数经常需要根据现场实际情况作出调整 大家可尝试更改输送链的运行速度 从而根据当前的速度情况 调整各项跟踪参数如启动窗口大小 输送链0 0的位置 WaitWobj中RelDist参数的大小 机器人的运行速度 最大距离等参数 3 5课后练习 在布局窗口中 右击输送链 选择速度 可更改输送链运行速度 当前值为160mm s 更改后 观察工作站运行情况 尝试做出修改 第四章产品装箱 工业机器人 产品包装典型应用精析 1 装箱工作站构成2 复杂程序数据赋值操作3 转弯半径的选取4 速度数据及相关指令5 CRobT读取当前位置6 数值除法运算函数7 装箱程序编写技巧 4 1学习目标 4 2任务描述 为了便于仓储与物流 小件产品通常需要装入定制的包装箱中 并且按照一定的规则进行摆放 工业机器人凭借精准的位置精度 高效的产能 稳定的运行系统等优势在装箱应用领域有着非常广泛的应用 尤其是在电子 食品 药品等行业 本工作站承接第三章工作站内容 产品经过之前的IRB360分拣系统装入产品盒 再经过封装后 通过流水线进入到装箱系统 利用ABB公司的IRB260机器人将封装后的产品盒装入指定的纸箱中 以便流向下一道包装工序 4 3知识储备 复杂程序数据赋值 多数类型的程序数据均是组合型数据 即里面包含了多项数值或字符串 我们可以对其中的任何一项参数进行赋值 例如我们常见的目标点数据 PERSrobtargetp10 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 PERSrobtargetp20 100 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 目标点数据里面包含了四组数据 依次为TCP位置数据trans 0 0 0 TCP姿态数据rot 1 0 0 0 轴配置数据robconf 1 0 1 0 外部轴数据extax 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 我们可以分别对该数据的各项数值或者数值组进行操作 如 p10 trans x p20 trans x 50 p10 trans y p20 trans y 50 p10 trans z p20 trans z 100 p10 rot p20 rot p10 robconf p20 robconf 赋值后则p10为 PERSrobtargetp10 150 50 100 0 0 1 0 1 0 1 0 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 4 3知识储备 转弯半径的选取 在机器人运行轨迹过程中 经常会有一些中间过渡点 即在该位置机器人不会具体触发事件 例如拾取正上方位置点 放置正上方位置点 绕开障碍物而设置的一些位置点 在运动至这些位置点时应将转弯半径设置得相应大一些 这样可以减少机器人在转角时的速度衰减 可使机器人运行轨迹更加圆滑 可有效提升机器人节拍 但是转弯半径不是越大越好 需要根据当前运动指令实际运行的距离相关 设置的转变半径数值不可大于运动指令运行的距离 否则会出现 转弯路径故障 等警告 例如 在拾取放置动作过程中 机器人在拾取和放置之前需要先移动至其正上方处 之后竖直上下对工件进行拾取放置动作 4 3知识储备 等待指令的应用 WaitDI 等待数字输入信号达到指定状态 并可设置最大等待时间以及超时标识 WaitDIdi1 1 MaxTime 3 TimeFlag bool1 等待数字输入信号di1变为1 最大等待时间为3秒 若超时则bool1被赋值为TRUE 程序继续执行下一条指令 若不设最大等待时间 则指令一直等待直至信号变为指定数值 类似的指令有WaitGI WaitAI WaitDO WaitGO WaitAO等WaitUntil 等待条件成立 并可设置最大等待时间以及超时标识 WaitUntilreg1 5 MaxTime 3 TimeFlag bool1 等待数值型数据reg1变为5 最大等待时间为3秒 若超时则bool1被赋值为TRUE 程序继续执行下一条指令 若不设最大等待时间 则指令一直等待直至条件成立 WaitUntildi1 1 MaxTime 3 TimeFlag bool1 等同于上述WaitDI的指令 Waittime 等待固定的时间 Waittime0 3 机器人运行到该指令时 指针会在此处等待0 3秒 4 3知识储备 机器人速度相关设置 在机器人应用过程中 机器人运行速度是我们比较关注的一个焦点 因为其直接影响了机器人的生产效率 速度数据SpeedData 例如 PERSspeeddataspeed1 100 2000 5000 1000 第1个参数为v tcp 机器人线性运行速度 单位毫米 秒 第2个参数为v ori 机器人重定位速度 即姿态旋转速度 单位度 秒 第3个参数为v leax 外轴线性移动速度 例如导轨 单位毫米 秒 第4个参数为v reax 外轴关节旋转速度 例如变位机 单位度 秒 在机器人运行过程中 无外轴情况下 速度数据中的前2个参数起作用 并且两者相互制约 保证机器人TCP移动至目标位置时 TCP的姿态也恰好旋转到位 所以在调整速度数据时需要同时考虑2个参数 4 3知识储备 机器人速度相关设置 每条运动指令中都需要指定速度数据 此外我们也可以通过速度指令对整体运行进行速度设置 速度设置指令VelSet 例如 VelSet60 2000 第1个参数 速度百分比 其针对的是各个运动指令中的速度数据 第2个参数 线速度最高限值 即机器人运行线速度不能超过2000mm s 此条指令运行之后 机器人所有的运动指令均会受其影响 直至下一条VelSet指令执行 此速度设置与示教器端速度百分比设置并不冲突 两者相互叠加 例如示教器端机器人运行速度百分比为50 VelSet设置的百分比为50 则机器人实际运行速度为两者的叠加 即百分之25 4 3知识储备 机器人速度相关设置 在运动过程中单凭一味的加大减小有时并不能明显改变机器人运行速度 因为机器人在运动过程中涉及加减速 加速度设置指令AccSet 例如 AccSet70 70 机器人加速度默认为最大值 最大坡度值 通过AccSet可以减小加速度 第1个参数 加速度最大值百分比 第2个参数 加速度坡度值 两者数值对加速度的影响可参考下图 4 3知识储备 读取当前位置 CrobtT 读取当前机器人TCP位置数据 例如 PERSrobtargetp10 p10 CRobT Tool tool1 WObj wobj0 读取当前机器人TCP位置数据 指定工具数据为tool1 工件坐标系数据为wobj0 若不指定 则默认工具数据为tool0 默认工件坐标系数据为wobj0 之后将读取的目标点数据赋值给p10 CJointT 读取当前机器人各关节轴位置数据 例如 PERSjointtargetj10 j10 CJointT 读取当前机器人各关节轴位置数据 之后将读取的数据赋值给关节型目标点数据j10 4 3知识储备 数值除法运算 MOD 除法运算结果取余数例如 VARreg1 0 Reg1 5MOD3 则reg1运算结果为2 因为除法运算结果为 整数为1 余数为2 DIV 除法运算结果取整数例如 VARreg1 0 Reg1 5DIV3 则reg1运算结果为1 因为除法运算结果为 整数为1 余数为2 4 4任务实施 解压 解压工作站压缩包 4 4任务实施 仿真运行 之后可点击仿真菜单中的播放 即可查看该机器人工作站运行情况 4 4任务实施 IO板卡设置 在此工作站中我们配置1个DSQC652通讯板卡 数字量16进16出 总线地址为10 在示教器中点击菜单 控制面板 配置 DeviceNetDevice中可查看该IO板块的设置 Board10 4 4任务实施 IO设置 在此工作站中共设置了4个数字输入输出信号 在示教器中点击菜单 控制面板 配置 Signal中可查看这些IO信号的设置 doVacuum 数字输出信号 用于控制吸盘工具系统真空开启与关闭 4 4任务实施 IO设置 doBoxFull 机器人输出信号传送至纸箱输送链 放下挡块让已装满的纸箱流入下一个工位 4 4任务实施 IO设置 diBoxInPos 纸箱输送链中末端检测纸箱到位信号 空纸箱到达输送链末端之后 传感器置高电位 允许机器人执行装箱动作 4 4任务实施 IO设置 diItemInPos 产品盒输送链末端检测产品盒到位信号 产品盒到达输送链末端之后传感器置高电位 允许机器人执行拾取动作 4 4任务实施 工具坐标系 工具坐标系tVacuum 沿着默认工具坐标系tool0的Z轴正方向偏移200mm 工具本身负载5kg 重心沿着tool0的Z轴正方向偏移120mm 在真实应用中 工具本身负载可通过机器人系统中的自动测算载荷的系统例行程序LoadIdentify 4 4任务实施 有效载荷数据 有效载荷数据LoadFull 可在手动操作画面中的有效载荷中查看到 机器人所拾取的产品盒的负载信息 当前产品盒本身重量为5kg 重心相对于tVacuum来说沿着其Z轴正方向偏移了10mm 真实应用过程中有效载荷也可通过LoadIdentify进行测算 4 4任务实施 示教目标点 点击示教器菜单 程序编辑器 例行程序 在rModify中可找到在此工作站中需要示教的4个基准 pHome pPick pPlaceBase pPlaceH 4 4任务实施 示教目标点 pHome 机器人工作等待位置 示教时使用工具坐标系tVacuum 工件坐标系Wobj0 4 4任务实施 示教目标点 pPick 拾取产品盒目标位置 位于产品盒输送链末端处 示教时使用工具坐标系tVacuum 工件坐标系Wobj0 4 4任务实施 示教目标点 pPlaceH 装箱前高度位置 此位置的高度值再后续计算中间过渡点会使用到 高度位置要适当高于产品盒拾取位置和纸箱上边沿 可参考下图所示位置 对XY位置以及姿态没有要求 示教时使用工具坐标系tVacuum 工件坐标系Wobj0 4 4任务实施 示教目标点 pPlaceBase 装箱基准目标位置 位于纸箱内 示教时使用工具坐标系tVacuum 工件坐标系Wobj0 4 5课后练习 该机器人装箱工作站承接上一章节的机器人分拣工作站 在此工作站中主要是让大家对机器人装箱工作站有一个系统的认识 了解工作站布局以及各设备之间的通讯设置 编程方面聚焦于复杂程序数据赋值 转弯半径的合理选取 速度数据及相关指令的使用 自动回HOME位置的编程技巧 数值除法运算等内容 大家学习完章节中的内容后 可尝试改变装箱要求与顺序 针对相应内容作出程序调整 尤其是要注意要避免装箱过程中机器人与纸箱碰撞的风险 第五章产品码垛 工业机器人 产品包装典型应用精析 1 码垛工作站构成2 触发指令Trigg相关指令用法3 停止点数据Stoppointdata用法4 轴配置指令ConfL ConfL用法5 中断程序介绍6 多工位码垛程序编写技巧 5 1学习目标 5 2任务描述 为了便于仓储与物流 完成包装的产品通常需要码垛在栈板上 并且按照客户指定的要求进行产品的堆放 工业机器人相对于专业码垛机器人来说 结构简单 故障率低 便于维护保养 占地面积小 适用性强 能耗低等优势 所以在码垛领域应用非常广泛 尤其是在食品 化工 家电等行业 本工作站承接第三章 第四章工作站内容 产品经过之前的分拣和装箱工序 装有产品的纸箱经过封装后最终通过流水线进入到码垛系统 利用ABB公司的IRB460机器人将纸箱码垛到栈板上 以便进行仓储与物流 5 3知识储备 轴配置监控指令 其指定机器人在线性运动及圆弧运动过程中是否严格遵循程序中已设定的轴配置参数 默认情况下轴配置监控是打开的 当关闭轴配置监控后 机器人在运动过程中采取最接近当前轴配置数据的配置到达指定目标点 例如 目标点p10中 数据 1 0 1 0 就是此目标点的轴配置数据 CONSTrobtargetp10 1 0 1 0 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 9E9 PROCrMove ConfL Off MoveLp10 v1000 fine tool0 ENDPROC机器人自动匹配一组最接近当前各关节轴姿态的轴配置数据移动至目标点p10 到达该点时 轴配置数据不一定为程序中指定的 1 0 1 0 在某些应用场合 如离线编程创建目标点或手动示教相邻两目标点间轴配置数据相差较大时 在机器人运动过程中容易出现报警 轴配置错误 而造成停机 此种情况下 若对轴配置要求较高 则一般通过添加中间过渡点 若对轴配置要求不高 则可通过指令ConfL Off关闭轴监控 使机器人自动匹配可行的轴配置来到达指定目标点 此外 ConfJ指令针对的是关节线性运动 例如MoveJ运动过程中轴配置监控状态的设置 5 3知识储备 运动触发指令 在线性运动过程中 在指定位置准确的触发事件 如置位输出信号 激活中断等 我们可以定义多种类型的触发事件 如TriggIO 触发信号 TriggEquip 触发装置动作 TriggInt 触发中断 等 这里以触发装置动作类型为例 在准确的位置触发机器人夹具的动作通常采用此种类型的触发事件 5 3知识储备 运动触发指令 VARtriggdataGripOpen 定义触发数据GripOpenTriggEquipGripOpen 10 0 1 DOp doGripOn 1 定义触发事件GripOpen 在距离指定目标点前10mm处 并提前0 1s 用于抵消设备动作延迟时间 触发指定事件 将数字输出信号doGripOn置为1 TriggLp1 v500 GripOpen z50 tGripper 执行TriggL 调用触发事件GripOpen 即机器人TCP在朝向P1点运动过程中 在距离P1点前10mm处 并且再提起0 1秒则将doGripOn置为1 例如 在控制吸盘夹具动作过程中 在吸取产品时我们需要提前打开真空 在放置产品时我们需要提前释放真空 为了能够准确的触发吸盘夹具的动作 我们通常采用Trigg指令来对其进行精准控制 5 3知识储备 中断程序的用法 在程序执行过程中 如果发生需要紧急处理的情况 这就要中断当前程序的执行 马上跳转到专门的程序中对紧急情况进行相应处理 处理结束后返回至中断的地方继续往下执行程序 专门用来处理紧急情况的专门程序称作中断程序 TRAP 例如 VARintnumintno1 定义中断数据intno1IDeleteintno1 取消当前中断符intno1的连接 预防误触发 CONNECTintno1WITHtTrap 将中断符与中断程序tTrap连接 ISignalDIdi1 1 intno1 当数字输入信号di1为1时 触发该中断程序 TRAPtTrapreg1 reg1 1 ENDTRAP 5 3知识储备 中断程序的用法 我们不需要在程序中对该中断程序进行调用 定义触发条件的语句一般放在初始化程序中 当程序启动运行完该定义触发条件的指令一次后 则进入中断监控 当数字输入信号di1变为1时 则机器人立即执行tTrap中的程序 运行完成之后 指针返回至触发该中断的程序位置继续往下执行 ISleep 使中断监控失效 在失效期间 该中断程序不会被触发 例如 ISleepintno1 IWatch 激活中断监控 系统启动后默认为激活状态 只要中断条件满足 即会触发中断 例如 IWatchintno1 ISignalDI Single di1 1 intno1 若在ISignalDI后面加上可选参变量 Single 则该中断只会在di1信号第一次置1时触发相应的中断程序 后续则不再继续触发 直至再次重新定义该触发条件 5 3知识储备 停止点数据 停止点数据可用于规划如何在一个指定位置处停止 相比传统的靠fine作为完全停止点而言 停止点数据提供了更丰富的停止方式 可以定义三种类型的停止点 1 Inpos类型 相对于标准fine来说 位置和速度停止的百分比以及设置在对应位置停止的最短时间和最长时间 2 stoptime类型 直接指定在停止点等待给定的时间值3 followtime类型 在输送链跟踪应用中特殊的一种停止数据 其可保证在停止过程中仍能够与输送链保持协调运动 5 3知识储备 停止点数据 1 VARstoppointdatamy inpos inpos TRUE 25 40 0 1 5 0 0 0 0 MoveLP10 v1000 fine Inpos my inpos tool1 通过以下特征 定义停止点数据my inpos 停止点为就位类型 inpos 将通过RAPID程序执行来同步停止点 TRUE 停止点距离标准为停止点fine规定距离的25 25 停止点速度标准为停止点fine规定速度的40 40 收敛前的最短等待时间为0 1s 0 1 收敛的最长等待时间为5s 5 机器人朝编程位置移动 直至标准位置或速度之一得以满足 5 3知识