工业机器人现场编程（ABB）模块五 ABB工业机器人的典型应用

工业机器人现场编程（ABB）目录1ABB工业机器人的基本操作2ABB工业机器人的I/O通信3ABB工业机器人程序数据的建立4RAPID程序的建立5ABB工业机器人的典型应用绪论模块五ABB工业机器人的典型应用学习目标

了解码垛作业的流程设计了解码垛作业的应用程序掌握码垛作业相关的程序指令掌握码垛作业的注意事项了解焊接作业的流程设计掌握焊接作业相关的程序指令掌握焊接作业相关的程序数据01知识目标

能够建立码垛作业程序能够建立焊接作业程序能够调试程序02技能目标

树立爱党爱国信念，具备专业使命感和社会责任感培养严谨细致、精益求精的职业精神领略科技前沿，增强民族自豪感和科技自信心03素质目标任务一建立ABB工业机器人码垛作业程序项目导航任务二建立ABB工业机器人焊接作业程序任务一建立ABB工业机器人码垛作业程序任务引入——科学是第一生产力在工厂紧张的密集供货期，小李和团队成员创新性地在仓库部署了多套ABB工业机器人码垛工作站，以提高货物的码垛效率。这些搭载先进视觉系统的机械臂，以稳定的节拍精准地完成了各类货物的自动化码垛作业，解决了以往人工码垛效率低、差错率高的问题。这一智能化改造生动展现了“科学技术是第一生产力”的深刻内涵。小李在工作中深刻认识到：唯有将扎实的专业知识与前沿智能化技术有机融合，通过持续创新和技术攻关，才能不断突破生产实践中的各类技术瓶颈。那么当工业机器人用于码垛作业时，都会用到哪些程序指令？又该如何建立和调试码垛作业程序呢？一、码垛作业流程设计码垛的特点：

码垛作业实质上是搬运作业的一种特殊形式，它需要事先对ABB工业机器人进行路径规划，然后根据规划好的路径把工件从一个位置搬运到另一个位置，只是每次搬运工件的目标位置（放置点）有所不同。码垛的定义：

码垛是在搬运的基础上，将工件整齐、规则地摆放成货垛的作业形式。一、码垛作业流程设计（2）规划路径根据识别到的工件信息，计算最优的码放路径，以确保工件能够稳定、紧密地堆叠在指定位置上。（3）抓取工件使用夹具等装置，精确地抓取待码放的工件，并移动到目标位置。（1）识别工件通过视觉传感器或其他感知设备（如激光雷达等），识别并检测待码放工件的位置、形状、重量等信息。（4）码放工件在目标位置上，根据预先设计的堆叠规则，将工件按照一定的顺序码放到指定位置上。（5）重新定位在完成一层或一组工件的码放后重新定位，以便继续进行码放操作。工业机器人码垛作业一、码垛作业流程设计结合生活中快递分拣、仓库货物堆放的场景，思考码垛作业流程中"识别工件"和"规划路径"这两个步骤的重要性。如果这两个步骤出现失误，可能会导致哪些问题？一、码垛作业流程设计工业机器人进行码垛作业时，应根据实际的作业要求编写应用程序。以下图所示的码垛位置为例，要求每层码放6个工件。码垛位置那么在整个程序的编写过程中，首先需要配置I/O信号，然后建立主程序main()、初始化程序rInitAll()、抓取程序rPick()、放置点计算程序rPosition()和放置程序rPlace()等。需要配置的I/O信号及其参数NameTypeofsignalAssignedtoDeviceDeviceMapping信号说明do00_xipanDigitalOutputboard100吸盘控制do02_PalletFullDigitalOutputboard102工件满载do05_AutoOnDigitalOutputboard105程序自动运行do06_EstopDigitalOutputboard106急停状态do07_CycleOnDigitalOutputboard107程序运行do08_ErrorDigitalOutputboard108程序报错di01DigitalInputboard101工件到位di07_MotorOnDigitalInputboard107电机上电di08_StartDigitalInputboard108程序开始di09_StopDigitalInputboard109程序停止di10_StartAtMainDigitalInputboard1010从主程序开始di11_EstopResetDigitalInputboard1011急停复位二、码垛作业的应用程序1．配置I/O信号工业机器人码垛作业的主程序在主程序main()中，工业机器人首先调用了初始化程序rInitAll()，并通过WHILE指令将其与其他程序指令隔离。在WHILE指令中，首先设定了码垛作业的启动条件（工件到位、吸盘未打开、工件未满载），然后通过抓取程序rPick()、放置点计算程序rPosition()和放置程序rPlace()完成码垛作业。二、码垛作业的应用程序2．主程序二、码垛作业的应用程序2．主程序工业机器人码垛作业的主程序在抓取工件前，需要判断货垛上的工件是否放满，因此需要对码放的工件计数，当码放的工件数达到每层要求的6个时，需要重新计数。由于每层需要码放的工件数较少，因此在放置点计算程序rPosition()中可通过添加TEST指令来设定每个工件所对应的放置点位置。三、码垛作业相关的程序指令工业机器人可通过配置各轴数据（即轴配置）使TCP以一种确定的方式到达目标点。一般默认对轴配置进行监控，使工业机器人按照程序中的轴配置完成相关运动，当无法完成时，程序将停止执行。工业机器人轴配置为了使工业机器人能够在码垛作业中，采取最接近当前状态的轴配置数据到达目标点，而不会出现因无法完成相关运动而停止执行程序的情况，就需要采用ConfJ指令（关节运动轴配置指令）和ConfL指令（线性运动轴配置指令）来关闭轴配置监控。关闭轴配置监控三、码垛作业相关的程序指令ConfJ指令用于指定在关节运动过程中是否监控工业机器人的轴配置。如果不监控（Confj\Off），执行程序时，工业机器人将寻找和当前途径具有相同轴配置的途径来完成关节运动，这可能和程序中的轴配置不同。1．ConfJ指令ConfL指令用于指定在线性或者圆弧运动过程中是否监控工业机器人的轴配置。如果不监控，工业机器人执行程序时的轴配置可能和程序中的轴配置不同。当运动模式变为关节运动时，可能会导致不可预知的运动发生。2．ConfL指令四、码垛作业的注意事项（1）建立工件坐标系时，应以货架的角点或中心点作为原点，以货架摆放方向作为工件坐标系的方向。（2）为了减小工业机器人手臂振动对抓取工件精确度的影响，应尽可能地减小夹具靠近工件的速度，并在预设的路径中多示教几个参考点，从而加强路径的可控性。（3）若采用气动抓手抓取工件，为了保证抓取工件的稳定性和安全性，应使工业机器人的机械臂垂直升降，此时可使用Offs函数来实现TCP在垂直方向上的位移。在进行码垛作业时，应注意：四、码垛作业的注意事项假如你是码垛作业的调试员，发现机器人抓取工件时经常出现振动导致位置偏移，根据所学的注意事项，你会采取哪些解决措施？任务实施

试建立并调试码垛作业程序，使工业机器人能够将传送带输送的工件在货架上完成码垛。工业机器人搬运码垛作业简易工作站任务实施

一、建立码垛作业程序

根据工件的物理特征选择合适的夹具，并根据所选择的夹具和实际工件位置建立工具坐标系和工件坐标系，然后完成下列步骤。1．配置I/O信号根据工业机器人使用的ABB标准I/O板，选择合适的数字输出端口，通过编程控制该端口来为夹具提供控制信号。DSQC652板使用的参数NameTypeofUnitNetworkAddressboard10d652DeviceNet10任务实施

一、建立码垛作业程序

2．示教目标点在示教器初始界面中单击主菜单，选择“程序数据”选项。在程序数据界面中选择“robtarget”选项，然后新建空闲等待点pHome、抓取点pPick和放置点pPlaceBase三个位置数据，分别将工业机器人手动移动至图中的各点位置，完成各目标点的示教。示教目标点任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序建立RAPID程序的步骤任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

一、建立码垛作业程序

3．建立RAPID程序（续表）任务实施

二、调试程序调试码垛作业程序的步骤任务实施

二、调试程序（续表）任务实施

二、调试程序小提示以上建立的RAPID程序为单层码垛程序。若要实现多层码垛，则需要对放置点进行分层定位，也可将第一层的基础放置点根据工件高度沿Z轴方向逐层偏移，以此获取每层的基础放置点。但以上两种方法均需要对放置层数进行计数，并且保证货垛不超出工业机器人的运动范围。任务二建立ABB工业机器人焊接作业程序任务引入——精益求精，一丝不苟王师傅在某工厂从事焊接工作十余年，在工厂新建自动化焊接车间后，他被调往新车间负责工艺检测工作。面对正在调试的焊接机器人，他不禁回想起自己十多年的焊接生涯。然而，当他检查焊接机器人焊接的工件时，立即发现了问题：焊接点定位不准、焊接轨迹偏移、焊件表面存在气孔、焊缝结尾存在弧坑等。凭借丰富的经验，王师傅立即让调试员小张重新调试焊接机器人。小张被王师傅精益求精的态度所打动，立即着手改进。他重新配置了硬件设备，优化了程序参数，经过反复测试与调整，最终使工件的焊接质量达到了要求。那么当工业机器人用于焊接作业时，都会用到哪些程序指令？又该如何建立和调试焊接作业程序呢？一、焊接作业流程设计进行焊接作业时，需要用到的设备主要包括ABB工业机器人、控制器、示教器、气瓶和清枪装置等。ABB工业机器人若要完成焊接作业，应依次完成：示教目标点设置焊接参数配置

I/O

信号创建程序数据编写及调试程序一、焊接作业流程设计1．焊接作业的基本流程检测信号工业机器人系统开始检测夹具信号、焊枪信号和工件到位信号。准备焊接确认满足焊接条件后，焊枪移动至接近点pPro并准备起弧。执行焊接焊枪到达焊接开始点p10后开始焊接，经中间点p20到达结束点p30。结束焊接焊枪收弧后移动至离开点p40。对于不同的焊接工艺，工业机器人的焊接作业流程有所不同。在焊接作业中，工业机器人的焊接动作可分解为检测夹具信号、检测焊枪信号、焊接工件、清理焊枪等子任务。焊接动作轨迹一、焊接作业流程设计CO2气体保护焊是焊接工艺的一种，它是以CO2作为保护气体进行焊接的方法，其操作简单，广泛应用于自动焊接和全位置焊接作业中。由于CO2气体保护焊在焊接时不能有风，因此多采用室内焊接作业。2．气体保护焊工艺CO2气体保护焊工艺短路过渡工艺：采用较细的焊丝进行焊接，焊接电流较小，电弧电压较低。焊接时，熔滴通过周期性的短路桥接方式过渡。该工艺具有飞溅小、焊缝成形美观等优点，主要用于薄板焊件焊接及全位置焊接。细滴过渡工艺：采用较粗的焊丝进行焊接，焊接电流较大，电弧电压较高。焊接时，电弧是连续的，焊丝熔化后以细滴形式进行过渡。该工艺主要用于中厚板焊件的焊接。一、焊接作业流程设计2．气体保护焊工艺焊丝直径保护气流量焊丝伸出长度焊接电流焊接速度电弧电压010205040603CO2气体保护焊工艺的焊接参数一、焊接作业流程设计2．气体保护焊工艺如果采用细滴过渡工艺进行焊接，电弧电压必须为34～45V，焊接电流则根据焊丝直径来选择。细滴过渡工艺焊接参数焊丝直径/mm焊接电流下限/A电弧电压/V1.230034～451.64002.05004.0700一、焊接作业流程设计2．气体保护焊工艺在CO2气体保护焊工艺中，若CO2气体浓度为99.5%以上，焊丝为直径1.2mm的碳钢药芯。焊接参数的设定值焊接参数设定值

焊接参数设定值焊丝直径1.2mm焊接速度40～60m/h焊接电流下限300A保护气流量25～50L/min电弧电压34～45V

一、焊接作业流程设计3．焊前准备（1）锁定焊接工艺。在空载或调试焊接程序时，应禁止焊接启动功能，或禁止其他功能（如摆动启动功能、跟踪启动功能、适用焊接速度功能等）。（2）手动送丝和退丝。在确定引弧位置时，常常需要使焊丝有合适的伸出长度并与工件轻轻接触，故需要手动送丝；若焊丝长度超过要求，则需要手动退丝或手工剪断。一般来说，焊丝伸出长度为焊丝直径的15倍。（3）手动调节保护气流量。保护气流量对焊接质量有重要影响，必须在焊前准备过程中手动调节好保护气流量。一、焊接作业流程设计4．TorchServices清枪系统TorchServices清枪系统在焊接过程中，TorchServices需要用三个输出信号控制清焊渣、喷雾、剪焊丝三个动作的启动和停止，以保证焊接过程的顺利进行，从而减少人为干预，使整个自动化焊接工作站流畅运转。一、焊接作业流程设计4．TorchServices清枪系统除了气体保护焊，你还知道哪些焊接工艺？这些工艺在工业机器人作业中可能有哪些不同的流程设计？二、焊接作业相关的程序指令ArcL指令可实现焊枪的线性运动。ArcC指令可实现焊枪的圆弧运动。二、焊接作业相关的程序指令1．ArcL指令ArcL指令为线性焊接指令，表示工业机器人的TCP从当前位置到目标点做线性焊接作业。该指令用于直线焊缝的焊接过程中，其功能类似于MoveL指令。ArcL

指令（2）ArcLEnd

指令线性焊接结束指令，表示工业机器人的

TCP

线性移动至目标点并停止焊接作业。该指令用于直线焊缝的焊接结束时刻。（1）ArcLStart

指令线性焊接开始指令，表示工业机器人的

TCP

线性移动至目标点并开始焊接作业。该指令用于直线焊缝的焊接开始时刻。二、焊接作业相关的程序指令2．ArcC指令ArcC指令为圆弧焊接指令，表示工业机器人的TCP从当前位置到目标点做圆弧焊接作业。该指令用于圆弧焊缝的焊接过程中，其功能类似于MoveC指令。ArcC指令（2）ArcCEnd指令圆弧焊接结束指令，表示工业机器人的TCP圆弧移动至目标点并停止焊接作业。该指令用于圆弧焊缝的焊接结束时刻。（1）ArcCStart指令圆弧焊接开始指令，表示工业机器人的TCP圆弧移动至目标点并开始焊接作业。该指令用于圆弧焊缝的焊接开始时刻。二、焊接作业相关的程序指令2．ArcC指令任何焊接程序都必须以ArcLStart指令或ArcCStart指令开始，通常采用ArcLStart指令作为焊接程序的起始语句。任何焊接程序都必须以ArcLEnd指令或ArcCEnd指令结束，而焊接中间点则使用ArcL指令或ArcC指令。在焊接过程中，不同的焊接指令可以使用不同的焊接参数。知识角三、焊接作业相关的程序数据SeamdataWelddataWeavedata与焊接作业相关的程序数据三、焊接作业相关的程序数据1．SeamdataSeamdata用于定义焊枪起弧和收弧时的焊接参数。

Seamdata各参数的含义焊接参数含义Purge_time保护气管路的预充气时间，单位为sPreflow_time保护气的预吹气时间，单位为sPostflow收弧后保护气的吹气时间（为防止焊缝氧化），单位为s三、焊接作业相关的程序数据2．WelddataWelddata用于定义焊缝的焊接参数。Welddata各参数的含义焊接参数含义Weld_speed焊缝的焊接速度，单位为mm/sWeld_voltage焊缝的电弧电压，单位为VWeld_wirefeed焊接时送丝系统的送丝速度，单位为m/min三、焊接作业相关的程序数据3．Weavedataweavedata用于定义焊缝的摆动参数。Weavedata各摆动参数的含义摆动参数含义Weave_shape

（焊枪摆动类型）0无摆动1平面锯齿形摆动2空间V字形摆动3空间三角形摆动Weave_type

（工业机器人摆动方式）0工业机器人所有的轴均参与摆动1仅工业机器人手腕参与摆动Weave_length摆动一个周期的长度Weave_width摆动一个周期的宽度Weave_height摆动一个周期的高度三、焊接作业相关的程序数据3．WeavedataArcLStartp10,v200,seam1,weld1,fine,tool0;ArcL指令编程示例：说明：工业机器人将工具tool0的TCP沿直线移动至目标点p10起焊，其移动速度为200mm/s；在焊接过程中移动速度数据v200将被数据weld1中的参数weld_speed取代，数据seam1中定义了焊枪起弧和收弧时的焊接参数。任务实施试建立并调试焊接作业程序，使ABB工业机器人能够按照如图所示的焊接动作轨迹进行焊接作业。小提示实际应用中，焊接作业一般包含设置焊接控制器、配置焊接设备及清枪设备、执行焊接作业、清理焊枪等一系列操作。本任务为建立焊接作业程序的一般步骤，旨在为实际的焊接应用提供一种编程思路。任务实施

一、建立焊接作业程序建立焊接作业程序之前，需要确认ABB工业机器人系统中的“633-4Arc”选项已经勾选，否则在后续的设定中将无法显示相关焊接指令。操作ABB工业机器人的控制计算机，在

RobotStudio

软件的“控制器”选项卡中，单击“虚拟控制器”面板下的“修改选项”，进入“更改选项”界面。选择“ApplicationArc”→“633-4Arc”选项，单击“确定”按钮即可完成勾选。确认选项进入修改界面选择选项继续后续步骤勾选完成后再进行下列步骤。任务实施

一、建立焊接作业程序1．配置I/O信号DSQC651板使用的参数NameTypeofUnitNetworkAddressboard10d651DeviceNet110board11d651DeviceNet111任务实施

一、建立焊接作业程序1．配置I/O信号需要配置的I/O信号及其参数NameTypeofsignalAssignedtoDeviceDeviceMapping信号说明ao01_WeldREFAnalogOutputboard100-15电弧电压控制ao02_FeedREFAnalogOutputboard1016-31焊接电流控制do01_WeldOnDigitalOutputboard1032焊接启动do02_GasOnDigitalOutputboard1033打开保护气do03_FeedOnDigitalOutputboard1034送丝启动do04_CycleOnDigitalOutputboard1035工业机器人处于

运行状态do05_ErrorDigitalOutputboard1036工业机器人处于

错误报警状态do06_EstopDigitalOutputboard1037工业机器人处于

急停状态do07_GunWashDigitalOutputboard1038清焊渣do08_GunSparyDigitalOutputboard1039喷雾任务实施

一、建立焊接作业程序1．配置I/O信号（续表）NameTypeofsignalAssignedtoDeviceDeviceMapping信号说明do09_FeedCutDigitalOutputboard1032剪焊丝di01_ArcEstDigitalInputboard100起弧检测di02_GasOKDigitalInputboard101保护气检测di03_FeedDelDigitalInputboard102送丝检测di04_StartDigitalInputboard103程序启动di05_StopDigitalInputboard104程序停止di06_WorkStationDigitalInputboard105