工业机器人编程与操作项目八编写与调试自动喷涂程序

《工业机器人编程与操作》授课教师：xxx编写与调试自动喷涂程序项目八项目导读喷涂作业环境充满了易燃易爆的有害物质，对操作人员的健康构成了严重威胁，因此，规模化的工厂基本实现了喷涂机器人代替操作人员进行喷涂作业。这些喷涂机器人不仅能减少操作人员与有害物质的直接接触，还能高效地完成喷涂任务，从而降低生产成本。本项目将先介绍喷涂机器人仿真工作站的搭建方法，然后带领大家完成喷涂机器人仿真工作站的搭建，以及自动喷涂程序的编写与调试。学习目标知识目标技能目标素质目标了解喷涂机器人的特点。了解喷涂机器人的基本编程思路。树立追求卓越、勇于拼搏的奋斗精神。养成坚持不懈、刻苦钻研的职业作风。能够搭建喷涂机器人仿真工作站。能够编写与调试工业机器人自动喷涂程序。项目工单——认识喷涂机器人一、喷涂机器人的特点二、喷涂机器人的基本编程思路项目实施目录项目八编写与调试自动喷涂程序课堂导入在某汽车制造工厂的车身喷涂车间，以往采用人工喷涂方式时，存在喷涂质量不稳定、效率低下、涂料浪费严重以及工人长期暴露在有害环境中的问题。课堂导入为了提升产品质量、提高生产效率并改善工人工作环境，工厂决定引入喷涂机器人来替代人工进行车身喷涂作业。提问：相较于人工喷涂，机器人喷涂有哪些优缺点？项目工单——认识喷涂机器人一、思维导图二、小组分工以3～5人为一组，选出组长并进行小组分工，将小组概况及分工填入下表中。班级

组号

指导教师

小组成员姓名学号小组分工组长

组员

三、制订计划根据小组分工，查阅相关资料，了解喷涂机器人的特点及基本编程思路，对喷涂机器人进行初步认识，然后制订工作计划，并将其填入下表中。步骤工作内容负责人

四、成长记录学习本项目后，学生可以通过截图、录视频、保存系统文件的方式记录自己的项目实施成果。在下表中，可以展示自己的项目实施成果，也可以将项目实施过程中遗漏的要点、遇到的问题和解决方法记录下来。（可以将项目实施成果展示在此处；也可以在此处记录项目实施过程中遗漏的要点、遇到的问题和解决方法等）

一、喷涂机器人的特点一、喷涂机器人的特点观看视频，说一说喷涂机器人的核心功能是什么？play一、喷涂机器人的特点（1）喷涂精确且高效确保均匀涂层、保障喷涂质量和快速完成任务（2）灵活性好自动调整喷枪的角度、位置，实现全方位、无死角喷涂（3）涂料利用率高最大限度地减少浪费和溶剂使用（4）安全且环保减少污染和确保安全操作（5）适应性强适应不同的涂料和需求一、喷涂机器人的特点知识链接按照手腕结构形式的不同，喷涂机器人可分为球形手腕喷涂机器人（见左图）和非球形手腕喷涂机器人（见右图）两种。其中，球形手腕喷涂机器人的第4～6轴包括一个摆动轴和两个旋转轴。一、喷涂机器人的特点知识链接按照喷涂方式的不同，喷涂机器人可分为有气喷涂机器人（见左图）和无气喷涂机器人（见右图）两种。二、喷涂机器人的基本编程思路二、喷涂机器人的基本编程思路本项目工业机器人本体型号选用软件模型库中的“IRB5500”，项目主要工作包括喷枪Smart组件的创建和设定、自动喷涂路径和目标点的创建、自动喷涂程序的编写和调试等。二、喷涂机器人的基本编程思路喷涂机器人的基本编程思路如图所示。二、喷涂机器人的基本编程思路本项目喷涂对象为一个矩形体，需要对其四周进行喷涂作业。喷涂机器人的路径规划如图所示。点1、点9为自动喷涂程序的起始点和结束点，为同一点；点2、点8为喷涂开始点（点3）上方合适位置，为同一点；点3～点7为目标点，它们形成的路径为喷枪喷涂的路径，其中，点3与点7为同一点。二、喷涂机器人的基本编程思路本项目喷涂对象为一个矩形体，需要对其四周进行喷涂作业。喷涂机器人的路径规划如图所示。点1、点9为自动喷涂程序的起始点和结束点，为同一点；点2、点8为喷涂开始点（点3）上方合适位置，为同一点；点3～点7为目标点，它们形成的路径为喷枪喷涂的路径，其中，点3与点7为同一点。二、喷涂机器人的基本编程思路知识链接喷涂机器人的喷涂工艺流程包括预处理、程序设定、定位、喷涂、精细调整、质量检验、后处理等。（1）预处理：在开始喷涂前，工件需要经过清洗、除锈、打磨，确保表面平整光滑，无杂质和油污，为后续的喷涂工作做好准备。（2）程序设定：主要有喷涂路径规划、工业机器人运动轨迹设定，以及涂料喷涂参数设定。正确设定程序可以确保喷涂的精准性和效率。（3）定位：机械臂负责移动和定位，确保在需要的地方进行喷涂。……详见教材。二、喷涂机器人的基本编程思路砥节砺行机器人“工友”来帮忙在深圳龙岗区深圳工业软件园，喷涂打磨一体机器人正快速挥舞机械臂，将液体乳胶漆从上至下均匀喷涂至墙面。随后，在激光接收器导航下，它继续向右，喷涂下一个作业面，两个作业面无缝衔接。就在前一天，这台机器人还完成了腻子的自动喷涂、打磨，为乳胶漆施工打好了基础。过去，墙面涂料施工需要工人近距离涂刷、打磨。腻子在前、乳胶漆在后，两个班组轮番作业，满身灰尘。……详见教材。项目实施一、搭建喷涂机器人仿真工作站（一）创建仿真工作站基本模块具体操作步骤步骤1

如图所示创建一个喷涂机器人系统。工业机器人型号为“IRB

5500”，安装参数选择为地面安装“Floor”，其他参数保持默认；喷枪型号为“ROBOBEL926TTD03”；矩形体的长、宽、高分别为1000mm、1000mm、30mm，“角点（mm）”参数栏分别填入“1000”“-1000”“1000”。搭建喷涂机器人

仿真工作站一、搭建喷涂机器人仿真工作站（一）创建仿真工作站基本模块具体操作步骤步骤2

选择“建模”→“Smart组件”选项，创建一个新的Smart组件“SmartComponent_1”。在“SmartComponent_1”窗口中，分别选择“组成”→“添加组件”→“其它”→“PaintApplicator”及“ColorTable”选项；选择“组成”→“添加组件”→“控制器”→“RapidVariable”选项。添加的3个子对象组件，如图所示。一、搭建喷涂机器人仿真工作站（一）创建仿真工作站基本模块具体操作步骤步骤3

右击“PaintApplicator”，在弹出的快捷菜单中，选择“属性”选项，弹出“属性：PaintApplicator”窗口。按照如图所示的内容，分别设定“Part”“Strength”“Range（mm）”“Width（mm）”“Height（mm）”等参数，其他参数保持默认。参数设定完毕后，依次单击“应用”→“关闭”按钮。一、搭建喷涂机器人仿真工作站（一）创建仿真工作站基本模块具体操作步骤步骤4

右击“ColorTable”，在弹出的快捷菜单中，选择“属性”选项，弹出“属性：ColorTable”窗口。按照图所示的内容，将“NumColors”设定为“2”，“SelectedColorIndex”和“SelectedColor”保持默认，单击“Color0”下方的黑色色块，将黑色改为红色，单击“确定”按钮。同样，将“Color1”下方的白色色块改为绿色。一、搭建喷涂机器人仿真工作站（一）创建仿真工作站基本模块具体操作步骤步骤5

在“布局”窗口中，右击“PaintApplicator”，在弹出的快捷菜单中，选择“安装到”→“ROBOBEL926_T_TD_03”选项，如图所示。在弹出的“选择工具柜架”对话框中，选择“ROBOBEL926_T_TD_0”选项，单击“确定”按钮，然后在弹出的“更新位置”对话框中，单击“是”按钮。一、搭建喷涂机器人仿真工作站（一）创建仿真工作站基本模块具体操作步骤在“视图”窗口中，调整工作站的查看视角，可以观察到喷枪位置出现锥形的喷涂范围透视图，如图所示。一、搭建喷涂机器人仿真工作站（一）创建仿真工作站基本模块具体操作步骤步骤6

在“基本”选项卡下的“路径和目标点”窗口中，展开“System13”→“T_ROB1”→“工具数据”，即展开喷涂范围的参考坐标系。根据步骤3所定义的“Range（mm）”参数可知，150mm为有效范围。右击“ROBOBEL926_T_TD_0”，在弹出的快捷菜单中，取消勾选“查看”→“可见”选项。同样，取消勾选除“ROBOBEL926_T_TD_150”以外的其他参考坐标系的“可见”选项，如图所示。一、搭建喷涂机器人仿真工作站（一）创建仿真工作站基本模块具体操作步骤步骤7

选择“控制器”→“配置”→“I/OSystem”选项，弹出“配置-I/OSystem”窗口。右击“Signal”，选择“新建Signal”选项，弹出“实例编辑器”对话框。“Name”输入“do1”，“TypeofSignal”选择为“DigitalOutput”，单击“确定”按钮，如图8-15所示。此时，弹出对话框提示“控制器重启后更改才会生效”，单击“确定”按钮。选择“控制器”→“重启”选项，在弹出的“重启动（热启动）（R）”对话框中，单击“确定”按钮，软件界面右下角变为“控制器状态：1/1”，表示参数设定成功。一、搭建喷涂机器人仿真工作站（二）创建仿真工作站自动喷涂路径具体操作步骤步骤1

选择“基本”→“路径”→“空路径”选项，在“路径和目标点”窗口中创建一个空路径“Path_10”。步骤2

参考上图所示的路径规划，移动喷枪至喷涂对象上方合适位置作为点1，并调整喷枪的角度，如下图所示。一、搭建喷涂机器人仿真工作站（二）创建仿真工作站自动喷涂路径具体操作步骤在软件界面右下角，将运动指令设定为“MoveJ”，速度设定为“v500”，转弯半径设定为“fine”，工具设定为“ROBOBEL926_T_TD_150”，如下图所示。一、搭建喷涂机器人仿真工作站（二）创建仿真工作站自动喷涂路径具体操作步骤知识链接在“基本”→“Freehand”面板中，使用“手动线性”工具可操纵视图中的喷枪做线性运动，如图（a）所示；使用“手动重定位”工具可操纵喷枪做重定位运动，如图（b）所示。此外，也可使用虚拟示教器操纵喷枪做线性运动或重定位运动。一、搭建喷涂机器人仿真工作站（二）创建仿真工作站自动喷涂路径具体操作步骤步骤3

选择“基本”→“示教指令”选项，在弹出的对话框中单击“是”按钮。此时，左侧窗口“Path_10”路径下出现名称为“MoveJTarget_10”的运动路径。步骤4

调整喷枪位置，使其尽量和喷涂对象保持垂直，然后移动喷枪至点2，如图所示。选择“基本”→“示教指令”选项，在弹出的对话框中单击“是”按钮。此时，左侧窗口“Path_10”路径下出现名称为“MoveJTarget_20”的运动路径。一、搭建喷涂机器人仿真工作站（二）创建仿真工作站自动喷涂路径具体操作步骤步骤5

移动喷枪至点3，保证喷涂范围和喷涂对象基本垂直，并与喷涂对象接触，如图所示。将运动指令设定为线性运动“MoveL”，其他参数与点1一致。选择“基本”→“示教指令”选项，在弹出的对话框中单击“是”按钮。左侧窗口“Path_10”路径下出现名称为“MoveLTarget_30”的运动路径。一、搭建喷涂机器人仿真工作站（二）创建仿真工作站自动喷涂路径具体操作步骤步骤6

按照路径规划依次创建各点的运动路径，如图所示。其中，喷枪至点1、点2、点8、点9的运动路径为关节运动，其他点为线性运动；喷枪至各点的速度、转弯半径相同，工具均为“ROBOBEL926_T_TD_150”；喷枪至点3、点4、点5、点6和点7的运动路径均应保证喷涂范围与喷涂对象接触。一、搭建喷涂机器人仿真工作站（二）创建仿真工作站自动喷涂路径具体操作步骤知识链接在路径规划中，点1和点9、点2和点8、点3和点7的坐标位置一致，因此可直接复制运动路径。例如，在创建喷枪至点7的运动路径时，首先右击“MoveLTarget_30”，在弹出的快捷菜单中选择“复制”选项，然后右击“MoveLTarget_60”，在弹出的快捷菜单中选择“粘贴”选项，最后在弹出的对话框中单击“是”按钮，完成路径的创建。步骤7

选择“基本”→“同步”→“同步到RAPID”选项，在弹出的“同步到RAPID”对话框中，勾选“同步”下方的所有选项，单击“确定”按钮。二、编写与调试工业机器人自动喷涂程序（一）编写自动喷涂程序具体操作步骤步骤1

打开虚拟示教器，将显示语言改为中文，选择手动模式。单击“主菜单”按钮，选择“程序数据”选项。进入数据类型选择界面后，选择“num”选项，单击“显示数据”按钮。进入程序数据选择界面后，单击“新建”按钮，如图所示。编写与调试工业机器人自动喷涂程序二、编写与调试工业机器人自动喷涂程序（一）编写自动喷涂程序具体操作步骤步骤2

在“新数据声明”界面中，“名称”输入“ColorX”，“存储类型”选择为“可变量”，其他参数保持默认，单击“确定”按钮，如图所示。二、编写与调试工业机器人自动喷涂程序（一）编写自动喷涂程序具体操作步骤步骤3

单击“主菜单”按钮，选择“程序编辑器”选项，然后单击“模块”按钮，进入模块选择界面后，双击“Module1”选项，可进入该程序模块的程序编辑界面，如图所示。二、编写与调试工业机器人自动喷涂程序（一）编写自动喷涂程序具体操作步骤步骤4

在该程序模块的程序编辑界面，以“添加指令”的方式，插入颜色可变量和动作指令，如图所示。二、编写与调试工业机器人自动喷涂程序（一）编写自动喷涂程序具体操作步骤自动喷涂程序（“Module1”程序模块）如下。MoveJTarget_10,v500,fine,ROBOBEL926_T_TD_150\WObj:=wobj0;

！喷枪关节运动至点1（起始点）MoveJTarget_20,v500,fine,ROBOBEL926_T_TD_150\WObj:=wobj0;

！喷枪关节运动至点2（喷涂开始点上方某个固定位置）WaitTime0.5;MoveLTarget_30,v500,fine,ROBOBEL926_T_TD_150\WObj:=wobj0;

！喷枪线性运动至点3（喷涂开始点）ColorX:=0;

！切换至第一种颜色（红色）……详见教材。二、编写与调试工业机器人自动喷涂程序（二）调试自动喷涂程序1．连接I/O信号步骤1

在“基本”选项卡下的“布局”窗口中，展开“SmartComponent_1”，右击“RapidVariable”。在弹出的快捷菜单中，选择“属性”选项，弹出“属性：RapidVariable”窗口。按照如图所示的内容，设定相应的参数。参数设定完毕后，依次单击“应用”→“关闭”按钮。二、编写与调试工业机器人自动喷涂程序（二）调试自动喷涂程序1．连接I/O信号步骤2

在“布局”窗口中，右击“SmartComponent_1”，在弹出的快捷菜单中，选择“编辑组件”选项，如右图所示。在“SmartComponent_1”视图的“信号和连接”选项卡下，选择“添加I/OSignals”选项。在弹出的“添加I/OSignals”对话框中，“信号类型”选择为“DigitalInput”，“信号名称”输入“di1”，其他参数保持默认，单击“确定”按钮，如下图所示。二、编写与调试工业机器人自动喷涂程序（二）调试自动喷涂程序1．连接