工业机器人应用编程电子教案 任务2.1　激光切割操作准备

教案首页授课人：授课班级授课时间项目名称任务2.1激光切割操作准备任务描述1.小组讨论，认识恢复操作所需要的备份系统。2.小组讨论，制订通过通用机械接口，固定平面循迹绘图模块。3.独立完成手动操作通过气动控制板操作，将激光笔工具安装到机器人末端主盘。授课方式实操教学仿真一体化教学时数6授课方法手段项目教学法：以完成任务为目标来讲解相关知识和技能教学目标知识目标：1．习近平新时代中国特色社会主义思想“三进”工作的课程思政建设。2．掌握工业机器人激光切割工作站的搭建。3.认识恢复操作所需要的备份系统。能力目标：1．通过通用机械接口，固定平面循迹绘图模块。2.通过气动控制板操作，将激光笔工具安装到机器人末端主盘。教学重点难点重点：1．掌握工业机器人激光切割工作站的搭建。难点：1．通过气动控制板操作，将激光笔工具安装到机器人末端主盘。教学过程设计

分组，引导学生分析工业机器人手动操作通过气动控制板操作，将激光笔工具安装到机器人末端主盘、实操示范，完成任务并进行讨论评价作业布置及辅导完成本单元工作任务见职教云中的班级作业课后小结习近平新时代中国特色社会主义思想“三进”工作的课程思政建设。本单元关键是掌握使用示教盒对工业机器人手动操作通过气动控制板操作，将激光笔工具安装到机器人末端主盘。教师备课纸教学过程与内容：任务2.1:激光切割操作准备一、任务导入工业机器人激光切割系统由工业机器人、工具快换装置、激光笔工具、平面循迹绘图模块等组成。实施工业机器人激光切割任务前，需要进行系统操作的准备工作，掌握激光笔工具的安装方法，掌握平面循迹绘图模块的安装方法，掌握机器人恢复备份系统方法。主要包括以下内容：1.通过气动控制板操作，将激光笔工具安装到机器人末端主盘；2.通过通用机械接口，固定平面循迹绘图模块；3.恢复操作所需要的备份系统。二、知识准备-工业机器人激光切割激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件隔开。激光切割属于热切割方法之一。激光切割可分为激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧气切割和激光划片与控制断裂四类。激光切割的特点：（1）几乎对所有的金属和非金属材料都可以进行激光切割；（2）激光能聚焦成极小的光斑，可进行微细和精密加工；（3）属于非接触切割，材料无机械变形；（4）便于自动控制连续加工，切割效率高，质量高。工业机器人激光切割系统包括工业机器人、激光器（含光纤、冷水机和稳压电源）、激光头、工作平台、其他辅助装备（工控机、冷干机、辅助水气等）。工业机器人作为激光切割系统的运动机构，具有灵活的运动功能，提高切割精度，并可与其他设备进行信号交换，控制其他设备的开启和关闭，如控制激光束的发射等，如图2-1所示。工业机器人激光切割在汽车、电子等领域的应用越来越广泛。三、知识准备-激光笔工具-工具快换装置工业机器人执行的任务具有多样性，任务目标的质量、形状和尺寸大多不同，因此，仅使用单一的末端工具不能满足复杂的任务要求。工具快换装置可以使工业机器人能够根据作业任务的需要，自动、快速的更换末端工具或外围设备，使工业机器人的应用具有更具柔性，提高作业能力与效率。工业机器人工具快换装置也被称为自动工具转换装置、机器人工具转换、机器人连接器、机器人连接头等。主要由主侧和工具侧两部分组成，两侧设计可以自动锁紧连接，如图2-2所示。机器人工具快换装置可以连通和传递电信号、气体、液体、超声等介质，能够让不同的介质从机器人手臂连通到末端执行器。大多数的机器人工具快换装置使用气体锁紧主侧和工具侧。工具快换装置的主侧安装在一台机器人上，工具侧安装工具，例如吸盘、夹爪或焊枪等。四、知识准备-激光笔工具-激光笔工具激光笔是把可见激光设计成便携、手易握、激光模组（二极管）加工成的笔型发射器，如图2-3所示。常见的激光笔有发射红光、绿光、蓝光和蓝紫光等，通过在物体上投映一个点或一条线实现导向的效果。本项目中使用的是发射红光的激光笔，将激光笔安装在工具快换装置的工具侧，如图2-4所示，通过工业机器人示教盒上的可编程按键控制激光笔的打开和关闭。激光笔在平面循迹模块上沿着给定的曲线任务精确的投映点作为工业机器人运动的目标点，模拟激光切割。五、知识准备-气动控制板气动控制板固定于实训台上，通过按下电磁阀强制按钮，实现对气动工具的强制动作，如图2-5所示。按下YV1-YV5按钮对应的强制气动动作，如表2-1所示。本项目中主要通过气动控制板，手动装卸激光笔工具，即激光笔工具的安装和卸载。六、知识准备-可编程按键ABB工业机器人示教盒上有四个可编程按键，分别为按键1、按键2、按键3和按键4，如图2-6所示，给可编程按键分配控制的I/O信号，将数字信号与系统的控制信号关联起来，便可通过按键进行强制控制操作。由操作者自定义输入输出等功能，实现模拟外围的信号输入或者对信号进行强制输出，提高工作效率。可编程按键可以配置成输入、输出和系统，如图2-7所示。将按键类型配置成“输入”，按下按键1，则与之关联的输入信号置为“1”，将按键类型配置成“系统”时，可选择将程序指针重新定位到Main函数。将按键类型选择配置成“输出”时，与数字输出信号关联后，按键1有四种动作，分别为“切换”、“设为1”、“设为0”、“按下/松开”、“脉冲”，如图2-8所示。切换：按下按键后，数字输出信号的值在0和1之间切换；设为1：按下按键后，数字输出信号的值被置为1，相当于置位；设为0：按下按键后，数字输出信号的值被置为1，相当于复位；按下/松开：按下按键后，数字输出信号的值被置为1，松开按键后，值被置为0；脉冲：按下按键的上升沿数字输出信号的值被置为1。本项目中已将可编程按键1选择类型配置成“输出”，按下按键选择为“切换”，与启动/关闭激光笔的信号关联，按下按键1则打开激光笔，发射红色光束，再次按下按键1则关闭激光笔。七、知识准备-通用机械接口工业机器人应用编程平台设计的通用机械接口可实现不同项目实训模块的安装，在工业机器人四周共有12块定位板，分别用于不同模块的定位或实现双桌面的拼接，每块定位板上有两个定位孔和两个辅助定位孔，如图2-9所示。每个模块底部都有两个定位销，如本项目使用的是平面循迹绘图模块，其底部有两个定位销，如图2-10所示。模块通过底部的定位销与定位板上的定位孔配合实现模块的定位。八、任务实施-激光笔工具安装Step1：长按气动控制板YV1位置按钮。Step2：确认快换工具锁紧钢珠为缩回状态。Step3：手持激光笔工具安装到机器人末端主盘位置，使机械接口与电气接口对齐。YV1按钮需保持按下状态。Step4：保持手持工具的状态，松开YV1按钮，按住YV2按钮约1秒，工具锁紧后，松开YV2按钮。九、任务实施-平面绘图模块安装将平面循迹绘图模块底部的两个定位销插入定位板的两个定位孔，按照图2-11所示位置，平面循迹绘图模块安装到平台上机器人正前方位置。Step1：单击示教盒菜单键，选中“备份与恢复”，进入窗口，单击“恢复系统”。St