《工业机器人工作站应用实训》项目五工业机器人分拣工作站的应用实训课件

项目五工业机器人分拣工作站的应用实训学习目标1)

认识分拣工作站的结构，明确分拣的工艺流程。2)能合理规划分拣运动路径和程序结构。3)会编写并测试视觉系统检测程序。4)会编写并调试分拣程序。5)能根据分拣工作站的人机交互控制要求组态HMI、编写PLC及机器人程序，并联合调试。6)认识视觉系统的工作原理及视觉检测结果的获取方式。任务流程任务1：认识分拣工作站任务目标认识分拣工作站的结构。明确分拣工作站的工艺流程。1.认识分拣工作站--功能分拣工作站主要完成PCB电路板上不同芯片安装工作，芯片的识别利用视觉检测系统完成检测工作。CPU-蓝色集成电路-红色电容-蓝色三极管-黄色CPU-灰色集成芯片-灰色电容-黄色三极管-红色1.认识分拣工作站的结构--整体分拣工作站由工业机器人、吸盘工具、压力开关、料架、安装检测工装单元、视觉检测单元、送螺丝机及锁螺丝工具组成。锁螺丝工具及送螺丝机视觉检测单元工业机器人吸盘工具压力开关料架安装检测工装单元1.认识分拣工作站的结构--视觉检测单元视觉检测单元对工业机器人运送至该单元的芯片进行颜色、形状、位置等信息的检测和提取。视觉控制器相机和镜头光源1.认识分拣工作站的结构--送螺丝机及锁螺丝工具送螺丝机可以自动整理放入其中的螺丝并将螺丝送到吸取位置；锁螺丝工具可以吸取螺丝并将螺丝安装到盖板上4个螺纹孔中。吸螺丝位置放螺丝位置锁螺丝工具送锁螺丝机2.明确分拣工作站的工艺流程--放置PCB电路板及芯片人为将A05号PCB电路板放置到1号安装工位上1231451将4种芯片放置在异形芯片原料料盘对应区域，每个区域均包含2种颜色的同种芯片，原料盘不设置空位，但在CPU芯片区域中掺杂了一些集成芯片。机器人按编号顺序逐个吸取四种芯片，将其运送至视觉检测单元进行检测，可检测出某类型芯片区域内的掺杂芯片，并通过机器人将其放置到异形芯片回收料盘，如果不是掺杂芯片，则将其准确地装入A05电路板对应的位置中。2.明确分拣工作站的工艺流程--视觉检测及分拣任务2：规划分拣运动路径及程序结构任务目标能合理规划分拣运动路径。能合理规划分拣程序结构。能合理规划机器人的IO信号。1.规划分拣运动路径一、机器人从工作原点Home5运动到拾取吸盘工具位置，进行吸盘工具的装载；二、机器人运动到异形芯片原料料盘区，按编号依次吸取CPU区域芯片，移至视觉检测单元检测形状，如为集成芯片，放入异形芯片回收料盘，如为CPU芯片，放回原位；三、机器人拾取第一个检测结果为CPU的芯片，安装到A05电路板的1号区域；四、机器人移动到集成芯片区域，吸取第一个集成芯片并装入A05电路板的2号区域；五、机器人移动到原料盘三极管芯片区，按编号依次吸取芯片，将其移至视觉检测单元检测颜色，如为黄色，将芯片装入A05电路板3号区域，如不是则放回原位。机器人再次移动到原料盘三极管芯片区，重复上述操作，第二次检测到黄色，就将该芯片装入A05电路板4号区域；六、机器人移动到原料盘电容芯片区，依照芯片编号吸取电容芯片，将其移至视觉检测单元检测颜色，如为黄色，将芯片装入A05电路板5号区域，如不是黄色芯片，则放回原位；

七、完成电容芯片的安装后，分拣流程结束。机器人将吸盘工具放回工具存放位置，回到Home5点。2.规划分拣程序结构2.规划分拣程序结构--规划机器人IO信号硬件设备端口号名称功能描述对应设备对应视觉控制器信号工业机器人输出信号机器人DSQC652IO板（XS14）3ToTDigVaccumOff破除真空信号，值为1时气源送气破除气管内真空，值为0时不动作电磁阀/7ToTDigQuickChange快换装置动作信号，值为1时机器人快换裝置内的钢珠缩回；值为0时机器人快换装置内的钢珠弹出机器人快换装置/机器人DSQC652IO板（XS15）9ToTDigSucker1真空单吸盘工具打开关闭信号，值为1时真空单吸盘打开；值为0时真空单吸盘关闭吸盘工具/10ToCDigPhoto请求视觉检测系统拍照信号，值为1时请求视觉系统进行拍照视觉检测系统STEP0（测量执行位）：执行测量时打开的信号11ToCGroData视觉检测系统场景切换组信号，值为1、3、4时分别切换到场景1-CPU形状检测、3-三极管颜色检测、4-电容颜色检测视觉检测系统DI0：从并行接口获取的输入信号12DI1：从并行接口获取的输入信号13DI2：从并行接口获取的输入信号15ToCDigAffirm场景确认信号，值为1时确认视觉系统已选择指定场景视觉检测系统DI7：从并行接口获取的输入信号工业机器人输入信号机器人DSQC652IO板（XS12）5FrPDigEmergencyStop急停信号，值为1时机器人急停PLCQ12.5机器人DSQC652IO板（XS13）9FrTDigVacSen1真空单吸盘吸到料信号，值为1时表示单吸盘已吸到芯片；值为0时表示单吸盘未吸取到芯片压力开关/13FrCDigCCDOK视觉OK信号，值为1时表示视觉检测结果OK，值为0时表示视觉检测结果NG视觉检测系统OR（综合判定结果输出信号）：通知综合判定结果的信号14FrCDigCCDFinish视觉检测完成信号，值为1时表示视觉检测完成视觉检测系统GATE（数据输出结束信号）：本信号为ON时表示处于可输出数据的状态2.规划分拣程序结构--规划分拣主程序PROCmain()Initialize;！！初始化程序PSortA05;！！流程程序ENDPROC任务3：设置视觉系统检测模板任务目标会设置视觉成像环境。会设置视觉检测模板。会测试视觉检测系统模板的功能。认识视觉检测系统的工作原理。1.设置成像环境1.设置成像环境2.设置视觉系统检测模板--CPU芯片形状模板2.设置视觉系统检测模板--CPU芯片形状模板2.设置视觉系统检测模板--CPU芯片形状模板2.设置视觉系统检测模板--三极管&电容颜色模板2.设置视觉系统检测模板--三极管&电容颜色模板2.设置视觉系统检测模板--三极管&电容颜色模板3.测试视觉系统检测模板--CPU芯片3.测试视觉系统检测模板--三极管芯片3.测试视觉系统检测模板--电容任务4：编写分拣工作站程序任务目标能理解分拣程序的编程逻辑。会编写分拣程序。会编写分拣流程的初始化程序。能灵活使用FOR循环指令、Return指令、GOTO指令。1.编写机器人与视觉检测系统通信程序--规划机器人与视觉检测系统通信程序CVision(numSceneNum)是带参数的例行程序，通过调用不同数值参数实现视觉检测系统中不同场景的切换，从而完成检测工作。1.编写机器人与视觉检测系统通信程序PROCCVision(numSceneNum)SetGOToCGroData,SceneNum;

!!控制视觉检测系统切换场景WaitTime0.5;SetToCDigAffirm; !!置位场景确认信号WaitTime0.5;SetToCDigPhoto; !!置位请求视觉系统拍照信号WaitDIFrCDigCCDFinish,1;

!!等待拍照完成信号waittime0.2;ResetToCDigAffirm; !!复位场景确认信号ResetToCDigPhoto;

!!复位请求视觉系统拍照信号ENDPROC2.编写分拣及安装程序--整体规划2.编写分拣及安装程序--规划CPU形状分拣及安装CPU芯片分拣CPU芯片安装2.编写分拣及安装程序--规划集成芯片安装集成芯片安装程序位于CASE2中，机器人只需吸取集成芯片中第一块芯片并将其安装到A05电路板中2.编写分拣及安装程序--规划三极管和电容的颜色分拣三级管芯片第一次分拣及安装三级管芯片第二次分拣及安装2.编写分拣及安装程序--分拣!!主结构框架PROCMSortA05(numposnum)MoveAbsJHome5\NoEOffs,v1000,fine,tool0;TESTposnum CASE1: !!CPU芯片分拣及安装FORaFROMNumChipArea1TO4DOENDFORFORaFROMNumChipArea1TO4DOENDFOR CASE2: !!集成芯片安装 CASE3: !!三极管芯片分拣及安装 CASE4: !!电容芯片分拣及安装ENDTESTENDPROC2.编写分拣及安装程序--CPU芯片!!CASE1中的第一个FOR循环!!移动到原料盘芯片吸取位置MoveLChipRawPos{a},v100,fine,tool0;!!置位吸盘工具控制信号SetDOToTDigSucker1,1;

!!等待吸盘吸到料反馈信号WaitDiFrTDigVacSen1,1;!!移动到视觉检测位置MoveLArea0401W,v100,fine,tool0;!!吸取芯片前过渡点：MoveJOffs(ChipRawPos{a},0,0,150),v500,z20,tool0;MoveLOffs(ChipRawPos{a},0,0,30),v500,fine,tool0;!!吸取芯片后过渡点：MoveLOffs(ChipRawPos{a},0,0,30),v500,fine,tool0;MoveLOffs(ChipRawPos{a},0,0,150),v500,fine,tool0;!!移动到视觉检测点位前过渡点：MoveJOffs(Area0401W,0,0,100),v500,z20,tool0;MoveJOffs(Area0401W,0,0,30),v500,fine,tool0;CVision(posnum);

!!调用视觉检测程序IFFrCDigCCDOK=1THEN!!检测到CPU芯片ChipCPUMark{a}:=1;MoveLChipRawPos{a},v500,fine,tool0;WaitTime0.5;ResetToTDigSucker1;SetToDigTVaccumOff;WaitTime0.5;ResetToDigTVaccumOff;ELSEENDIF2.编写分拣及安装程序--CPU芯片!!离开视觉检测点位过渡点：MoveJOffs(Area0401W,0,0,30),v500,fine,tool0;MoveJOffs(Area0401W,0,0,100),v500,z20,tool0;!!放芯片前过渡点：MoveJOffs(ChipRawPos{a},0,0,150),v500,z20,tool0;MoveJOffs(ChipRawPos{a},0,0,50),v500,fine,tool0;!!放芯片后过渡点：MoveJOffs(ChipRawPos{a},0,0,50),v500,fine,tool0;MoveLOffs(ChipRawPos{a},0,0,150),v100,z20,tool0;IFFrCDigCCDOK=1THEN

……ELSE

!!将掺杂的集成芯片放置到回收料盘

MoveJOffs(Area0401W,0,0,30),v500,fine,tool0;MoveJOffs(Area0401W,0,0,100),v500,z20,tool0;MoveJOffs(WastePos{a},0,0,200),v500,z20,tool0;MoveLOffs(WastePos{a},0,0,30),v500,fine,tool0;MoveLWastePos{a},v100,fine,tool0;ReSetToTDigSucker1;SetToDigTVaccumOff;WaitTime0.5;MoveLOffs(WastePos{a},0,0,30),v500,fine,tool0;MoveLOffs(WastePos{a},0,0,200),v500,z20,tool0;ReSetToDigTVaccumOff;ENDIF2.编写分拣及安装程序--CPU芯片!!CASE1中第二个For循环!!在ChipCPUMark{a}=1判断条件满足的情况下MoveJOffs(ChipRawPos{a},0,0,150),v500,z20,tool0;

!!吸芯片程序MoveLOffs(ChipRawPos{a},0,0,30),v500,fine,tool0;MoveLChipRawPos{a},v100,fine,tool0;SetDOToTDigSucker1,1;WaitDiFrTDigVacSen1,1;MoveLOffs(ChipRawPos{a},0,0,30),v500,fine,tool0;MoveLOffs(ChipRawPos{a},0,0,150),v500,z20,tool0;MoveJOffs(A05ChipPos{posnum},0,0,30),v500,z20,tool0;

!!将芯片放置到A05电路板中MoveJOffs(A05ChipPos{posnum},0,0,10),v500,fine,tool0;MoveLA05ChipPos{posnum},v500,fine,tool0;WaitTime0.5;ResetToTDigSucker1;SetToDigTVaccumOff;WaitTime0.5;MoveLOffs(A05ChipPos{posnum},0,0,10),v100,fine,tool0;MoveLOffs(A05ChipPos{posnum},0,0,30),v100,z20,tool0;ResetToDigTVaccumOff;ChipCPUMark{a}:=0;RETURN;2.编写分拣及安装程序--CPU分拣与安装完整程序1PROCMSortA05(numposnum)MoveAbsJHome5\NoEOffs,v1000,fine,tool0;TESTposnumCASE1:！！CPU芯片分拣及安装FORaFROMNumChipArea1TO4DOMoveJOffs(ChipRawPos{a},0,0,150),v500,z20,tool0;MoveLOffs(ChipRawPos{a},0,0,30),v500,fine,tool0;MoveLChipRawPos{a},v100,fine,tool0;SetToTDigSucker1;WaitDiFrTDigVacSen1,1;MoveLOffs(ChipRawPos{a},0,0,30),v500,fine,tool0;MoveLOffs(ChipRawPos{a},0,0,150),v500,fine,tool0;MoveJOffs(Area0401W,0,0,100),v500,z20,tool0;MoveJOffs(Area0401W,0,0,30),v500,fine,tool0;MoveLArea0401W,v100,fine,tool0;CVision(posnum);IFFrCDigCCDOK=1THENChipCPUMark{a}:=1;MoveJOffs(Area0401W,0,0,30),v500,fine,tool0;MoveJOffs(Area0401W,0,0,100),v500,z20,tool0;MoveJOffs(ChipRawPos{a},0,0,150),v500,z20,tool0;MoveJOffs(ChipRawPos{a},0,0,50),v500,fine,tool0;MoveLChipRawPos{a},v500,fine,tool0;WaitTime0.5;ResetToTDigSucker1;SetToDigTVaccumOff;WaitTime0.5;MoveJOffs(ChipRawPos{a},0,0,50),v500,fine,tool0;MoveLOffs(ChipRawPos{a},0,0,150),v100,z20,tool0;ResetToDigTVaccumOff;ELSEMoveJOffs(Area0401W,0,0,30),v500,fine,tool0;MoveJOffs(Area0401W,0,0,100),v500,z20,tool0;MoveJOffs(WastePos{a},0,0,200),v500,z20,tool0;MoveLOffs(WastePos{a},0,0,30),v500,fine,tool0;MoveLWastePos{a},v100,fine,tool0;ReSetToTDigSucker1;SetToDigTVaccumOff;WaitTime0.5;MoveLOffs(WastePos{a},0,0,30),v500,fine,tool0;MoveLOffs(WastePos{a},0,0,200),v500,z20,tool0;ReSetToDigTVaccumOff;ENDIFENDFOR2.编写分拣及安装程序--CPU分拣与安装完整程序2FORaFROMNumChipArea1TO4DOIFChipCPUMark{a}=1THENMoveJOffs(ChipRawPos{a},0,0,150),v500,z20,tool0;MoveLOffs(ChipRawPos{a},0,0,30),v500,fine,tool0;MoveLChipRawPos{a},v100,fine,tool0;SetDOToTDigSucker1,1;WaitDiFrTDigVacSen1,1;MoveLOffs(ChipRawPos{a},0,0,30),v500,fine,tool0;MoveLOffs(ChipRawPos{a},0,0,150),v500,z20,tool0;MoveJOffs(A05ChipPos{posnum},0,0,30),v500,z20,tool0;MoveJOffs(A05ChipPos{posnum},0,0,10),v500,fine,tool0;MoveLA05ChipPos{posnum},v500,fine,tool0;WaitTime0.5;集成芯片、三极管、电容，分拣及安装程序与CPU芯片相似ResetToTDigSucker1;SetToDigTVaccumOff;WaitTime0.5;MoveLOffs(A05ChipPos{posnum},0,0,10),v100,fine,tool0;MoveLOffs(A05ChipPos{posnum},0,0,30),v100,z20,tool0;ResetToDigTVaccumOff;ChipCPUMark{a}:=0;RETURN;ENDIFENDFORCASE2:！！集成芯片安装……ENDPROC3.编写分拣初始化程序PROCInitilize()MoveAbsJHome5\NoEOffs,v1000,fine,tool0;！！将机器人移动至工作原点AccSet50,100;！！机器人加速度限制在正常值的50%VelSet70,800;！！将机器人运行速度控制为原来的70%，最大运行速度设置为800mm/sNumChipArea1:=1;！！该变量中存放初始取放CPU芯片位置号NumChipArea2:=5;！！该变量中存放初始取放集成芯片位置号NumChipArea3:=13;！！该变量中存放初始取放三极管芯片位置号NumChipArea4:=20; ！！该变量中存放初始取放电容芯片位置号SetGOToCGroData,0;！！切换到0号场景SetToCDigAffirm;！！置位场景确认信号WaitTime1;！！等待1秒钟SetToTDigQuickChange;！！将控制快换装置动作的信号复位ResetToDigTVaccumOff;！！将破除真空状态的信号复位ResetToCDigAffirm;！！将场景确认信号复位ResetToCDigPhoto;！！复位控制视觉检测系统拍照信号ResetToTDigSucker1;！！将控制吸盘打开的信号复位FORiFROM1TO4DO！！将数组ChipCPUMark的元素初始化清零ChipCPUMark{i}:=0;ENDFORENDPROC4.编写分拣主程序PROCPSortA05()MGetTool3;MSortA051;MSortA052;MSortA053;MSortA054;MPutTool3;ENDPROCPROCMain()Initilize;PSortA05;ENDPROC任务5：调试分拣工作站程序任务目标会调试分拣工作站程序。会设置机器人控制器的并行通信。认识视觉控制系统与机器人控制器之间的并行通信方式。1.调试机器人与视觉检测系统通信程序--接线并行信号线一端连接视觉控制器PARALLEL端口，另一端通过接线端子接到机器人控制器图5-17视觉控制器与机器人控制器之间并行信号线连接1.调试机器人与视觉检测系统通信程序视觉软件界面上在“工具”菜单栏中选择“系统设置”，点击“通信-并行”，进入并行通信设置界面。点击“通信确认”进入输入输出信号手动测试界面示教器输入输出，在视图下，选择数字输入。1.调试机器人与视觉检测系统通信程序2.调试分拣程序拓展：分拣的人机交互控制任务目标会设计分拣工作站HMI流程选择界面。会关联分拣工作站HMI与PLC变量。能对拓展任务程序、IO信号进行合理规划。能根据分拣的人机交互控制要求，设计HMI界面、编写PLC程序及机器人程序。拓展任务内容及要求

在原分拣程序基础上加入装盖板、锁螺丝、放成品等功能，并设计符合功能要求的HMI界面。人为将A05号PCB电路板放在安装检测工装单元的1号工位，CPU和集成芯片已装入A05电路板，在HMI上分别选择电容和三极管的颜色，点击HMI上启动按钮程序启动，电路板推入检测工位，检测指示灯降下，以1秒为周期闪烁3秒，3秒后检测指示灯升起，电路板推出，同时检测结果指示灯红色灯亮3秒。机器人将缺失的所选颜色的芯片装入，电路板再次推入检测工位，检测指示灯降下，检测指示灯以1秒为周期闪烁3秒，3秒后检测指示灯升起，电路板推出，同时检测结果指示灯绿色灯亮3秒。机器人装盖板，锁螺丝，并将打完螺丝后的成品放入成品区。1.规划拓展任务程序--新增输入输出信号硬件设备端口号名称功能描述对应设备对应PLC信号端口工业机器人输出信号机器人DSQC652IO板（XS14）6ToTDigScrewHit锁螺丝信号，值为1时锁螺丝；值为0时锁螺丝停止工具/机器人DSQC652IO板（XS158ToTDigSucker2真空双吸盘工具及锁螺丝工具吸盘打开关闭信号，值为1时吸盘打开；值为0时吸盘关闭工具/工业机器人输入信号机器人DSQC652IO板（XS12）2FrPDigChipColor1三级管颜色选择信号，值为1时表示HMI上选择了黄色三极管，值为0时表示选择了红色三极管PLCQ12.23FrPDigChipColor2电容颜色选择信号，值为1时表示HMI上选择了黄色电容，值为0时表示选择了蓝色电容PLCQ12.34FrPDigContinuePLC告知机器人继续执行后续动作，值为1时器人继续执行后续动作PLCQ12.45FrPDigEmergencyStop急停信号，值为1时机器人急停PLCQ12.5机器人DSQC652IO板（XS13）8FrTDigVacSen2压力开关检测值反馈信号，值为1时表示双吸盘或锁螺丝工具吸盘已吸到料；值为0时表示吸盘或锁螺丝工具吸盘未吸到料压力开关/12FrTDigTorque检测扭矩值是否满足要求信号，值为1时表示锁螺丝到位工具/1.规划拓展任务程序--规划机器人程序结构1.规划拓展任务程序--规划PLC程序的结构2.设计HMI流程选择界面元件地址功能描述项目选单VB1值为1时，表示HMI上已选择红色三极管；值为2时，表示HMI上已选择黄色三极管VB2值为1时，表示HMI上已选择蓝色电容；值为2时，表示HMI上已选择黄色电容位状态切换开关M0.1值为1时，表示启动分拣工艺流程表5-5HMI元件对应的地址2.设计HMI流程选择界面参考项目四中的电路板选择界面设计方法，添加三级管选择和电容选择的“项目选单”功能，完成启动按钮的添加3.编写PLC程序4.编写机器人程序--改写初始化程序Initilize在原初始化程序基础上，添加指令复位信号ToPDigPutFinish、ToTDigSucker2、ToTDigScrewHit，新增程序语句如下：ReSetToPDigPutFinish;ResetToTDigSucker2;ResetToTDigScrewHit;4.编写机器人程序--改写分拣程序及流程程序分拣程序：对于三极管芯片，视觉检测结果FrCDigCCDOK=1时，表示吸取的芯片为黄色三极管，

当FrPDigChipColor1=1时表示HMI上选择的三极管为黄色，当两者的值相等时，程序会执行IFFrCDigCCDOK=FrPDigChipColor1THEN条件判断分支后面的程序；当两者的值不等时，程序会执行ELSE分支后面的程序，因此要修改CASE3、CASE4。!!流程程序的修改：PROCPSortA05()MGetTool3;MSortA053;MSortA054;SetToPDigPutFinish;WaitTime0.2;ResetToPDigPutFinish;ENDPROC4.编写机器人程序--编写取盖板和放盖板程序!!取盖板动作程序:PROCMGetCoverPlate() … SetToTDigSucker2;!!置位双吸盘工具，吸取盖板

WaitDiFrTDigVacSen2,1;

!!等待压力开关检测值反馈信号 …!!安装盖板动作程序:PROCMPutCoverPlate() … ReSetToTDigSucker2;!!复位双吸盘工具，释放盖板 …4.编写机器人程序--编写取放锁螺丝工具程序!!取锁螺丝工具:PROCMGetTool4()MoveAbsJHome5\NoEOffs,v1000,fine,tool0;MoveJArea0502R,v500,z20,tool0; …!!放锁螺丝工具:PROCMPutTool4() MoveJArea0502R,v500,z20,tool0; …4.编写机器人程序--编写取螺丝打螺丝锁螺丝程序PROCMGetScrew()!!取螺丝:…SetToTDigSucker2;!!置位锁螺丝工具吸盘信号WaitTime1;WaitDIFrTDigVacSen2,1;!!等待压力开关检测值反馈信号…ENDPROCPROCMPutScrew(numScrewNum)!!打螺丝MoveJArea0502R,v500,z20,tool0;MoveJOffs(ToPScrewPos{ScrewNum},0,0,30),v500,z20,tool0;MoveLOffs(ToPScrewPos{ScrewNum},0,0,20),v100,z20,tool0;SetToTDigScrewHit;!!置位锁螺丝信号MoveLOffs(ToPScrewPos{ScrewNum},0,0,10),v10,fine,tool0;MoveLToPScrewPos{ScrewNum},v10,fine,tool0;WaitDIFrTDigTorque,1;!!等待检测扭矩值是否满足要求信号MoveLOffs(ToPScrewPos{ScrewNum},0,0,10),v10,fine,tool0;MoveLOffs(ToPScrewPos{ScrewNum},0,0,20),v100,fine,tool0;ResetToTDigScrewHit;!