智能制造生产管理与控制（中级）课件 项目四　工业机器人上下料程序设计与编制

工业机器人上下料程序设计与编制末端工具应用程序设计KAIRO语言是为机器人操作者提供的一种编程语言，类似于ABB的RAPID语言。KAIRO属于终端用户程序语，程序语法简单易上手。KAIRO主要包含7个部分。机器人运动控制指令数学函数流程控制指令运动状态设置指令时间管理位操作转换指令系统功能工业机器人程序架构工业机器人程序架构各品牌机器人并没有统一的标准编程语言，其程序不具备通用性。一般而言，程序由程序名、指令行组成。作业调用程序，按顺序执行程序下的各个指令行。部分工业机器人以类似“文件夹”的结构管理程序及相关的变量。HUIBO工业机器人程序分为两个层级：项目和程序。工业机器人程序架构项目管理。工业机器人程序架构程序管理。工业机器人程序架构指令管理。Thanks!感谢聆听工业机器人上下料程序设计与编制末端工具应用程序设计机器人通讯接口定义MODBUS-TCP以太网机器人通讯接口定义直接控制直接控制间接控制DI/DOEXDI/EXDO机器人数据机器人通讯接口定义功能系统功能末端执行器更换末端执行器控制数据接口名称MCD控制命令IEC.DOYV1主盘张开YV2主盘闭合机器人通讯接口定义功能系统功能零件夹取关节几座搬运数据接口名称MCD控制命令IEC.DOYV3工具手张开YV4工具手闭合机器人通讯接口定义功能系统功能零件夹取电机零件搬运数据接口名称MCD控制命令IEC.DOYV3工具收YV4主盘闭合机器人通讯接口定义功能系统功能零件夹取电机零件搬运数据接口名称MCD控制命令IEC.DOYV4真空破坏Y5吸盘真空机器人通讯接口定义功能系统功能零件夹取零件固定数据接口控制器名称MCD控制命令IEC.EXDOEXDO[15]CNC卡盘打开/闭合数据接收IEC.EXDIEXDI[15]CNC卡盘状态机器人通讯接口定义数据接口控制器名称MCD控制命令RB_Pos_AxisAXIS1轴1角度RB_Pos_AxisAXIS2轴2角度RB_Pos_AxisAXIS3轴3角度RB_Pos_AxisAXIS4轴4角度RB_Pos_AxisAXIS5轴5角度RB_Pos_AxisAXIS6轴6角度RB_Pos_AxisAUX1轴7角度RB_Pos_XYZXX轴位置RB_Pos_XYZYY轴位置RB_Pos_XYZZZ轴位置RB_Pos_XYZAA轴位置RB_Pos_XYZBB轴位置RB_Pos_XYZCC轴位置接收信息IEC.RB_Info_IoIInIEC.RB_Info_IoIIn[0]工具手类型功能系统功能数据发送接收数据Thanks!感谢聆听工业机器人上下料程序设计与编制末端工具应用程序设计多工具手切换及控制程序设计焊枪工具机械夹持工具激光工具吸盘工具打磨工具多工具手切换及控制程序设计快换工具多工具手切换及控制程序设计工作原点过渡点安全点抓取点安全点过渡点工作原点多工具手切换及控制程序设计序号位置名称数据类型功能说明备注1HomeAXISPOS取放弧口手爪工具位置示教2ToolHomeAXISPOS机器人取放快换工具原点位置示教3ToolPosCARTPOS快换工具取放位置中间变量4TransitCARTPOS快换工具取放位置中间变量5ToolHuKouPosCARTPOS弧口手爪工具取放位置示教序号位置名称数据类型功能说明备注1YV1BOOL主盘闭合程序控制2YV2BOOL主盘张开程序控制3YV3BOOL主盘张开程序控制4YV4BOOL主盘张开程序控制程序结构位置变量序号程序名称功能说明备注1ToolPick工具手拾取程序控制2ToolPut工具手放置程序控制3ToolCheck工具手检测程序控制I/O变量多工具手切换及控制程序设计开始移动至工作原点主盘闭合移动至过渡点结束移动至接近点移动至工具手拾取点移动至接近点主盘张开移动至过渡点移动至工作原点开始移动至工作原点工具手状态复位移动至过渡点结束移动至接近点移动至工具手拾取点移动至接近点主盘闭合移动至过渡点移动至工作原点工具手拾取流程工具手放置流程多工具手切换及控制程序设计ToolPos:=ToolHuKouPosCALLToolPickPTP(Home)WaitTime(1000)WaitIsFinished()IEC.DO1[1]:=TRUEIEC.DO1[2]:=FALSEWaitTime(1000)WaitIsFinished()PTP(ToolHome)WaitTime(1000)WaitIsFinished()Transit:=ToolPos

Transit.z:=Transit.z+150WaitIsFinished()Lin(Transit)WaitIsFinished()Lin(ToolPos)WaitIsFinished()IEC.DO1[1]:=FALSEIEC.DO1[2]:=TRUEWaitTime(1000)WaitIsFinished()Lin(Transit)PTP(ToolHome)WaitTime(1000)WaitIsFinished()PTP(Home)多工具手切换及控制程序设计多工具手切换及控制程序设计序号位置名称数据类型功能说明备注1ToolHuKouPosCARTPOS弧口手爪工具取放位置示教2ToolPingKouPosCARTPOS平口手爪工具取放位置示教3IEC.RB_Info_IoIIn[0]INT工具手类型，1位弧口，2位平口4IEC.UserDefineIntIn[6]INT仓库位置多工具手切换及控制程序设计开始工具手有无工具手类型为弧口工具手类型为平口工件类型判断工件类型判断工件类型判断分支1分支2分支1分支2分支1分支2结束多工具手切换及控制程序设计开始工具手类型空工件类型为关节基座工件类型为电机外壳取弧口工具取平口工具结束多工具手切换及控制程序设计开始工具手类型为弧口工件类型为电机外壳工件类型为关节基座放弧口工具执行空结束取平口工具多工具手切换及控制程序设计开始工具手类型为弧口工件类型为关节基座工件类型为电机外壳放平口工具执行空结束取弧口工具Thanks!感谢聆听工业机器人上下料程序设计与编制立体仓库上下料程序设计功能程序设计宏程序是指若干程序指令集合在一起作为一个指令来记录，而调用并执行该指令的功能。在实际应用中，宏程序可作为程序中的指令来执行、通过示教器上的手动操作画面执行、也可以通过示教器上的用户键执行。功能程序设计在轨迹规划中经常会遇到基于某示教点进行X、Y、Z方向进行平移。如取放工具手程序通过赋值指令进行点位的平移，编写方式复杂，不能重复调用。通过将编制平移功能程序达成简化程序的目标。功能程序设计名称类型说明PositionCARTPOS形参位置数据X0REAL形参X方向平移值Y0REAL形参Y方向平移值Z0REAL形参Z方向平移值CP0CARTPOS临时变量位置数据X1REAL临时变量X方向平移值Y1REAL临时变量Y方向平移值ZIREAL临时变量Z方向平移值平移功能程序主要实现基于示教点，在X、Y、Z方向进行平移。本质上是将实参示教点、X、Y、Z转化为形参并在功能程序中添加计算和运动指令的结果。平移功能程序中为了防止实参被更改，在功能程序下建立临时变量将实参数据通过形参转移至临时变量中，在临时变量的基础上进行计算运行工具手取放程序开始形参位置数据赋值形参X轴数据赋值形参Y轴数据赋值形参Z轴数据赋值临时变量CP0x轴偏移计算临时变量CP0x轴偏移计算形参位置数据赋值形参位置数据赋值结束形参位置数据赋值Thanks!感谢聆听工业机器人上下料程序设计与编制立体仓库上下料程序设计基于码垛的仓库取放程序设计1.码垛定义码垛是工业机器人的典型应用，通常分为堆垛和拆垛两种。堆垛是指利用工业机器人从指定的位置将相同工件按照特定的垛型进行码垛堆放的过程；拆垛是利用工业机器人将按照特定的垛型进行存放的工件依次取下，搬运至指定位置的过程。基于码垛的仓库取放程序设计2.码垛垛型码垛垛型指的是码垛时工件堆叠的方式方法，是指工件有规律、整齐、平稳的码放在托盘上的码放样式。根据生产中工件的实际堆叠样式，码垛垛型通常有：重叠式垛型和交错式两种，其中重叠式垛型分为一维重叠（X方向、Y方向或Z方向）、二维重叠（XY平面、YZ平面或XZ平面）和三维重叠（XYZ三维空间）；交错式垛型又分为正反交错式、旋转交错式和纵横交错式。基于码垛的仓库取放程序设计重叠式码垛：各层码放方式相同，上下对应。正反交错式码垛：同一层中，不同列的货物以90°垂直码放，相邻两层的码放形式是另一层旋转180°的形式。旋转交错式码垛：同一层中相邻的两个工件互为90°，相邻两层的码放形式是另一层旋转180°的形式。纵横交错式码垛：同一层码放形式相同，相邻两层的码放形式是另一层旋转90°的形式。基于码垛的仓库取放程序设计立体仓库的取放过程过程类似于堆垛和解垛的过程，在取工件时类似于解垛，将立体仓库按照指定顺序取出；放工件时类似于堆垛过程。立体仓库的结构为两行三列的结构，在关节基座取放时，按照一行一列-一行二列……二行三列这样的顺序进行取放，此过程可以看做重叠式码垛中只码垛一层的过程，两者不同的是重叠式码垛的平面为XY平面，立体仓库取放为XZ平面，码垛运行时为循环运行直至所有工件码垛完成，立体仓库按照指定库位进行取放。基于码垛的仓库取放程序设计立体仓库取放程序码垛算法和重叠式码垛算法功类似，主要通过基准位置，计算工件所在平面的行和列，相邻行的工件在Z方向的距离相同，相邻列的工件在X方向距离相同，通过获取工件的行列，和工件行列之间的距离，工件行数与行距相乘获取工件z方向的偏移量，工件列数与列之间的距离相乘获取X方向的偏移值。基于码垛的仓库取放程序设计MOD：

求余函数，即是两个数值表达式作除法运算后的余数。一般计数从0开始。除法运算：除法运算：整数运算中求一个整数除以另一个整数时取整数商的运算，且不考虑运算的余数。L=（N-1）/XC=（N-1）MODX

基于码垛的仓库取放程序设计变量名称类型说明HOMEAXISPOS仓库位置StoreHomeAXISPOS仓库过渡点PartPosInStoreCARTPOS通用StorePos1CARTPOS仓库工件抓取位StorePos1CARTPOS仓库工件抓取位StoreTransitAXISPOS仓库准备点序号位置名称数据类型功能说明备注1YV3BOOL主盘张开程序控制2YV4BOOL主盘张开程序控制程序结构序号程序名称功能说明备注1PickPartFromStore仓库拾取程序控制2PutPartFroStore仓库放置程序控制3StoreCheck仓库检测程序控制I/O变量位置变量基于码垛的仓库取放程序设计开始移动至工作原点工具手张开移动至过渡点结束移动至接近点移动至工具手拾取点移动至接近点工具手闭合移动至过渡点移动至工作原点开始移动至工作原点工具手闭合移动至过渡点结束移动至接近点移动至工具手拾取点移动至接近点工具手闭合移动至过渡点移动至工作原点仓库拾取流程仓库放置流程基于码垛的仓库取放程序设计变量名称类型说明IEC.UserDefineIntIn[6]INT仓库位置Storepos1CARTPOS关节基座位置Storepos2CARTPOS电机外壳位置PartPosInStoreCARTPOS通用HangInt行号LieInt列数StorePosCARTPOS仓库工件抓取位X1REALX方向偏移值Z1REALZ方向偏移值TransitCARTPOS通用基于码垛的仓库取放程序设计开始工件类型为关节基座工件类型为电机外壳关节位置数据赋值电机位置数据转移结束X轴偏移量计算Z轴偏移量计算Thanks!感谢聆听工业机器人上下料程序设计与编制智能制造上下料应用机床上下料系统机床上下料系统，主要用于完成加工单元和自动化生产线待加工的毛坯件，实现机器人代替人工拾取毛坯件，进行机床上料，机床加工，机床加工完成的下料、机床与机床之间工序转换工、工件的搬运和工件的反转等。以实现车削、铣削、钻削等金属、塑胶等切削机床的自动化加工过程。机床上下料系统机床上下料系统由机器人控制系统主导，由机器人控制末端工具系统从仓库中取件，放置到机床中，并控制机床夹具开合，机器人控制机床加工，工件加工完毕后由机器人进行取件，放置到仓库中，机器人按照此流程循环工作。在智能制造机床上下料中，由MES作为主导，机器人接收相应指令，执行相应运动。程序执行流程类似，不同的是MES会根据各单元运行状态，智能调度，如机床1正在加工工件，机床2空闲，机器人也处于空闲状态，MES会调度机器人取件到机床2加工。上下料程序设计机床取放程序主要分为机床放料和机床取料两个程序组成。机床取放主要靠机器人控制末端工具夹取工件放置在机床夹具上或从机床夹具上取回工件。机床取放程序分为运动控制和外部I/O控制，运动控制管理控制机器人从工作原点运行至机床夹具位置，在从夹具位置返回工作原点。I/O控制管理机器人末端工具的张开闭合与机床夹具的张开闭合。上下料程序设计序号位置名称数据类型功能说明备注1CncHomeAXISPOS取放弧口手爪工具位置示教2PartPosInCncCARTPOS夹具放置位通用赋值3MotorPosInCncCARTPOS电机外壳夹具取放位置示教4BasePosInCncCARTPOS关节基座夹具取放位置示教5IEC.UserDefineIntIn[6]Int仓库位置外部发送上下料程序设计开始夹具工件类型判断移动至工作原点工具手闭合结束移动至拾取点工具手张开移动至接近点夹具闭合移动至过渡点移动至工作原点机床放料流程开始夹具工件类型判断移动至工作原点夹具张开结束移动至过渡点工具手张开移动至接近点工具手闭合移动至过渡点移动至工作原点机床下料流程移动至拾取点上下料程序设计指令下发指令传输状态传输上下料程序设计变量名称类型说明IEC.UserDefineIntIn[0]INT机器人控制字IEC.UserDefineIntIn[1]INT示教号IEC.UserDefineIntIn[2]INT上料允许IEC.UserDefineIntOUT[0]INT机器人状态IEC.UserDefineIntOUT[2]INT机器人机床上料请求在机床上下料系统中，外部发送指令的对象为PLC，发送信息控制机器人运行控制、机器人运行流程、机床上料允许，同时机器人向PLC反馈机器人状态和机器人请求机床上料，注意示教号为11时，机器人进入仓库取件流程；示教号为12，时机器人进入仓库放工件流程；示教号为21时，机器人进入机床取料流程；当示教号为22时，机器人进入机床放料流程；机器人状态100表示空闲，200表示忙碌；上料允许100代表允许上料，200代表不允许机床上下料；机器人控制字100代表进入系统运行状态。上下料程序设计序号程序名称功能说明备注1Main主程序机床上下料流程控制2Reset复位机床、机器人状态初始化3OpenGrip工具手张开控制工具手张开4CloseGrip工具手闭合控制工机具手闭合5ToolPick工具手拾取工具手拾取流程控制6ToolPut工具手放置工具手放置流程控制7ToolCheck工具手检测工具手检测判断8PickPartFromCnc机床下料机床下料流程控制9PutPartToCnc机床放料机床上料流程控制10PickPartFromStore仓库取料仓库取料流程控制11PutPartToStore仓库放疗仓库放疗流程控制12StoreCheck仓库物料判断仓库取放料位置判断13OF