工业机器人包装应用课件-PPT.ppt
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1、工业机器人工业机器人:产品包装典型应用精析产品包装典型应用精析XXXXXX等著等著机械工业出版社CHINAMACHINEPRESS第第一一章章 工业机器人概述工业机器人概述工业机器人工业机器人:产品包装典型应用精析产品包装典型应用精析1.1 1.1 工业机器人工业机器人定义定义工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,它能自动执行工作,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥,也可以按照预先编排的程序运行,现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。1.2 1.2 工业机器人工业机器人发展发展1959年Unimation公司的第一台工业
2、机器人在美国诞生,开创了工业机器人发展的新纪元1.2 1.2 工业机器人工业机器人发展发展1974年,瑞典通用电机公司(ASEA,ABB公司的前身)开发出世界上第一台全电力驱动、由微处理器控制的工业机器人IRB6。1.2 1.2 工业机器人工业机器人发展发展1987年,国际机器人联合会(InternationalFederationofRobotics,IFR)成立。在1987年举办的第17届国际工业机器人研讨会上,来自15个国家的机器人组织成立了国际机器人联合会(IFR)1.3 1.3 工业机器人的分类工业机器人的分类 工业机器人种类繁多,分类方法也不统一,可按照运动形态、运动轨迹、驱动方式
3、、坐标形式来区分,其中按照坐标形式分为以下几类:(坐标形式是指操作机的手臂在运动时所取的参考坐标系的形式。)1.3 1.3 工业机器人的分类工业机器人的分类直角坐标型工业机器人:运动部分由三个相互垂直的直线移动(即PPP)组成,其工作空间图形为长方形,如图1-3所示。它在各个轴向的移动距离,可在各个坐标轴上直接读出,直观性强,易于位置和姿态的编程计算,定位精度高,控制无耦合,结构简单,但机体所占空间体积大,动作范围小,灵活性差,难与其他工业机器人协调工作1.3 1.3 工业机器人的分类工业机器人的分类圆柱坐标型工业机器人:运动形式是通过一个转动和两个移动组成的运动系统来实现的,其工作空间图形为
4、圆柱,与直角坐标型工业机器人相比,在相同的工作空间条件下,机体所占体积小,而运动范围大,其位置精度仅次于直角坐标型机器人,难与其他工业机器人协调工作1.3 1.3 工业机器人的分类工业机器人的分类球坐标型工业机器人:球坐标型工业机器人又称极坐标型工业机器人,其手臂的运动由两个转动和一个直线移动(即RRP,一个回转,一个俯仰和一个伸缩运动)所组成,其工作空间为一球体,它可以做上下俯仰动作并能抓取地面上或较低位置的协调工件,其位置精度高,位置误差与臂长成正比1.3 1.3 工业机器人的分类工业机器人的分类多关节型工业机器人:又称回转坐标型工业机器人,这种工业机器人的手臂与人一体上肢类似,其前三个关
5、节是回转副(即RRR),该工业机器人一般由立柱和大小臂组成,立柱与大臂间形成肩关节,大臂和小臂间形成肘关节,可使大臂做回转运动和俯仰摆动,小臂做仰俯摆动。其结构最紧凑,灵活性大,占地面积最小,能与其他工业机器人协调工作,但位置精度较低,有平衡问题,控制耦合,这种工业机器人应用越来越广泛1.3 1.3 工业机器人的分类工业机器人的分类平面关节型工业机器人:它采用一个移动关节和两个回转关节(即PRR),移动关节实现上下运动,而两个回转关节则控制前后、左右运动。这种形式的工业机器人又称SCARA机器人。在水平方向则具有柔顺性,而在垂直方向则有较大的刚性。它结构简单,动作灵活,多用于装配作业中,特别适
6、合小规格零件的插接装配,如在电子工业的插接、装配中应用广泛1.4 1.4 工业机器人在包装行业的应用工业机器人在包装行业的应用工业机器人在包装工程领域中,应用已有很长的历史。包装应用机器人作业的有很多方面,其中最为成熟的是搬运、分拣、装箱、码垛、拆垛应用。主要用于体积大而笨重物件的搬运,人体不能接触的洁净产品的包装,如食品、药品;对人体有害的化工原料的包装等。随着机器人技术的成熟和产业化的实现,使得包装工程领域中工业机器人的应用范围越来越广1.4 1.4 工业机器人在包装行业的应用工业机器人在包装行业的应用搬运1.4 1.4 工业机器人在包装行业的应用工业机器人在包装行业的应用分拣1.4 1.
7、4 工业机器人在包装行业的应用工业机器人在包装行业的应用装箱1.4 1.4 工业机器人在包装行业的应用工业机器人在包装行业的应用码垛1.4 1.4 工业机器人在包装行业的应用工业机器人在包装行业的应用拆垛1.5 ABB1.5 ABB机器人在中国的现状机器人在中国的现状ABB机器人业务于1994年来到中国,并早在2005年就在中国建立了研发中心和生产基地,2006年更是将全球业务总部搬迁至上海,为中国制造业的迅猛发展提供更强有力的支持,截至目前,ABB机器人位于上海康桥的生产基地已累计生产机器人超过四万台,ABB也是截至目前唯一一家在中国打造工业机器人从研发、生产、销售、工程、系统集成到客户服务
8、全价值链业务的跨国企业1.5 ABB1.5 ABB机器人在中国的现状机器人在中国的现状在保持国内领先地位的同时,ABB机器人仍在继续开疆拓土,在山东青岛成立了应用中心,并在广东珠海成立了ABB机器人(珠海)分公司,其他区域的应用中心也在加紧筹备中1.5 ABB1.5 ABB机器人在中国的现状机器人在中国的现状ABB机器人校企合作计划于2010年开始展开,现已经与国内近百所院校合作建立了工业机器人实训室,并提供了全方位的技术支持,极大促进了机器人技术在国内的推广与应用第第二二章章 产品搬运产品搬运工业机器人工业机器人:产品包装典型应用精析产品包装典型应用精析1、搬运工作站构成2、机器人IO通讯设
9、置3、搬运类工具坐标系、有效载荷设置4、常用运动指令使用5、常用信号设置指令运用6、偏移函数Offs运用7、搬运程序编写技巧2.1 2.1 学习目标学习目标2.2 2.2 任务描述任务描述工业机器人在搬运领域中有着广泛的应用,可以代替人力完成大量重复性工作,小到电子零部件,大到汽车车身,均可使用机器人进行搬运处理,降低劳动强度,特别适合一些物料数量多或重量大或者体积大的搬运场合;本工作站以玻璃搬运为例,利用ABB公司的IRB6700机器人将玻璃从生产线上搬运至立式清洗机上,以便完成后续的玻璃清洗的处理;2.3 2.3 知识储备知识储备标准标准I/O I/O 板卡板卡ABB标准IO板卡下挂在De
10、viceNet总线上面,常用型号有DSQC651(8个数字输入,8个数字输出,2个模拟输出),DSQC652(16个数字输入,16个数字输出)IOIO板卡地址板卡地址IO板卡总线地址设置:ABB提供的标准IO通讯板卡通过总线接口X5与DeviceNet总线进行通讯,地址由总线接头上的地址针脚编码生成,如下图所示,当前DSQC651板卡上的DeviceNet总线接头中,剪断了8号、10号地址针脚,则其对应的总线地址为2+8=102.3 2.3 知识储备知识储备2.3 2.3 知识储备知识储备数字输出信号设置数字输出信号设置数字输出信号接线示例如下:利用输出端口1控制指示灯发光:2.3 2.3 知
11、识储备知识储备数字输入信号设置数字输入信号设置数字输入信号接线示例如下:利用输入端口1接受按钮状态:常用运动指令常用运动指令1 1)MoveLMoveL:线性运动指令:线性运动指令MoveL p20,v1000,z10,tool1 WObj:=wobj1;作用:将机器人的作用:将机器人的TCP TCP 沿直线运动至给定目标点沿直线运动至给定目标点2.3 2.3 知识储备知识储备2 2)MoveJMoveJ:关节运动指令:关节运动指令MoveJ p20,v1000,z10,tool1 WObj:=wobj1;作用:将机器人作用:将机器人TCP TCP 快速移动至给定目标点快速移动至给定目标点2.
12、3 2.3 知识储备知识储备3 3)MoveCMoveC:圆弧运动指令:圆弧运动指令MoveL p10,v1000,z10,tool1 WObj:=wobj1;MoveC p20,p30,v1000,z10,tool1 WObj:=wobj1;作用:将机器人作用:将机器人TCP TCP 沿圆弧运动至给定目标点沿圆弧运动至给定目标点2.3 2.3 知识储备知识储备4 4)MoveAbsjMoveAbsj:绝对运动指令:绝对运动指令作用:将机器人各关节轴运动至给定位置作用:将机器人各关节轴运动至给定位置PERS jointarget jpos10:=0,0,0,0,0,0,9E+09,9E+09,
13、9E+09,9E+09,9E+09,9E+09;MoveAbsj jpos10,v1000,z50,tool1 WObj:=wobj1;关节目标点数据中各关节轴为0,则机器人运行至各关节轴0 位置上述指令的动作结果是:上述指令的动作结果是:2.3 2.3 知识储备知识储备(4 4)常用常用I/O I/O 控制指令控制指令1 1)SetSet指令作用:指令作用:将数字输出信号置为1应用举例:应用举例:Set Do1;执行结果:执行结果:将数字输出信号Do1 置为12 2)ResetReset指令作用:指令作用:将数字输出信号置为0应用举例:应用举例:Reset Do1;执行结果:执行结果:将数字
14、输出信号Do1 置为03 3)WaitDIWaitDI指令作用:指令作用:等待一个输入信号状态为设定值应用举例:应用举例:WaitDI Di1,1;执行结果:执行结果:等待数字输入信号Di1 为1,之后才执行下面的指令2.3 2.3 知识储备知识储备(5 5)常用逻辑控制指令常用逻辑控制指令1 1)IFIF:指令作用:指令作用:满足不同条件,执行对应程序应用举例:应用举例:IF reg1 5 THEN Set do1;ENDIF执行结果:执行结果:如果reg15条件满足,则执行Set Do1指令 将数字输出信号置为12 2)FORFOR:指令作用:指令作用:根据指定的次数,重复执行对应程序应用
15、举例:应用举例:FOR i FROM 1 TO 10 DO routine1;ENDFOR执行结果:执行结果:重复执行10次routine1里的程序2.3 2.3 知识储备知识储备3 3)WHILEWHILE指令作用:指令作用:如果条件满足,重复执行对应程序应用举例:应用举例:WHILE reg1 reg2 DO reg1:=reg1+1;ENDWHILE执行结果:执行结果:如果变量reg1reg2 条件一直成立,则重复 执行reg1 加1,直至reg1reg2 条件不成立 为止2.3 2.3 知识储备知识储备4 4)TESTTEST指令作用:指令作用:根据指定变量的判断结果,执行对应程序应用
16、举例:应用举例:TEST reg1 CASE 1:routine1;CASE 2:routine2;DEFAULT:Stop;ENDTEST执行结果:执行结果:判断reg1数值,若为1则执行routine1,若为2则执 行routine2,否则执行Stop2.3 2.3 知识储备知识储备(6 6)Offs Offs 偏移功能偏移功能指令作用:指令作用:以选定的目标点为基准,沿着选定工件坐标系 的X、Y、Z 轴方向偏移一定的距离。应用举例:应用举例:MoveL Offs(p10,0,0,10),v1000,z50,tool0 WObj:=wobj1;执行结果:执行结果:将机器人TCP 移动至以p
17、10 为基准点、沿着 wobj1 的Z 轴正方向偏移10mm 的位置2.3 2.3 知识储备知识储备2.4 2.4 任务实施任务实施-解压解压解压解压工作工作站压缩包站压缩包2.4 2.4 任务实施任务实施-仿真运行仿真运行之后可点击仿真菜单中的播放,即可查看该机器人工作站运行情况:2.4 2.4 任务实施任务实施-IO-IO板卡设置板卡设置工作站IO设置说明:在此工作站中我们配置1个DSQC652通讯板卡(数字量16进16出),总线地址为10;在示教器中点击菜单-控制面板-配置-DeviceNet Device中可查看该IO板块的设置-Board10:2.4 2.4 任务实施任务实施-IO-
18、IO设置设置在此工作站中共设置了4个数字输入输出信号,在示教器中点击菜单-控制面板-配置-Signal中可查看这些IO信号的设置:doGrip:数字输出信号,用于控制吸盘工具系统真空开启与关闭;2.4 2.4 任务实施任务实施-IO-IO设置设置doplaceDone:机器人输出信号传送至清洗机,玻璃放置完成确认信号。2.4 2.4 任务实施任务实施-IO-IO设置设置diGlassInPos:玻璃输送链末端检测玻璃到位信号,玻璃到达输送链末端之后才允许机器人来拾取玻璃。2.4 2.4 任务实施任务实施-IO-IO设置设置diGlassInMachine:立式清洗机上料侧检测玻璃信号,需保证上
19、料侧无玻璃的情况下才允许机器人放置下一块玻璃;2.4 2.4 任务实施任务实施-工具坐标系工具坐标系工具坐标系tVacuum:沿着默认工具坐标系tool0的Z轴正方向偏移300mm;工具本身负载29kg,重心沿着tool0的Z轴正方向偏移200mm,在真实应用中,工具本身负载可通过机器人系统中的自动测算载荷的系统例行程序LoadIdentify。2.4 2.4 任务实施任务实施-有效载有效载荷数据荷数据有效载荷数据LoadFull:可在手动操作画面中的有效载荷中查看到,机器人所拾取的玻璃的负载信息,当前玻璃本身重量为25kg,重心相对于tVacuum来说沿着其Z轴正方向偏移了10mm;真实应用
20、过程中有效载荷也可通过LoadIdentify进行测算2.4 2.4 任务实施任务实施-示示教目标点教目标点点击示教器菜单-程序编辑器-例行程序,在rModify中可找到在此工作站中需要示教的3个基准:pHome,pPick,pPlace;2.4 2.4 任务实施任务实施-示示教目标点教目标点pHome:机器人工作等待位置,示教时使用工具坐标系tVacuum,工件坐标系Wobj0;;2.4 2.4 任务实施任务实施-示示教目标点教目标点pPick:拾取玻璃目标位置;位于玻璃输送链末端处,示教时使用工具坐标系tVacuum,工件坐标系Wobj0;2.4 2.4 任务实施任务实施-示示教目标点教目
21、标点pPlace:放置玻璃目标位置,位于立式清洗机上料侧;示教时使用工具坐标系tVacuum,工件坐标系Wobj0;2.5 2.5 课课后练习后练习 该机器人工作站工作流程较为简单,主要涉及IO通讯的基本设置、搬运工具坐标系的设置、有效载荷数据的设置、目标点的示教等内容,在编程方面,主要运用了常规的运动指令、信号置位指令等,在了解完整个工作站后,大家可重点练习下机器人运动过程中MoveL和MoveJ指令的使用区别,可尝试修改当前程序中默认使用的运动类型,观察机器人运动效果在修改前后有和差异,并在此页空白处总结两者的相同点和不同点,以及各自所适用的场合。第第三三章章 输送链跟踪输送链跟踪工业机器
22、人工业机器人:产品包装典型应用精析产品包装典型应用精析1、输送链跟踪工作站构成2、输送链跟踪原理及组成部分3、编码器选型说明4、输送链跟踪板卡DSQC377介绍及接线说明5、编码器正方向校准6、CountsPerMeter校准7、输送链跟踪参数设置8、输送链基座标校准9、输送链跟踪信号说明10、输送链跟踪相关指令11、输送链跟踪程序编写技巧3 3.1.1 学习目标学习目标3 3.2.2 任务描述任务描述在小物料、大批量的生产场合,分拣物料的工作量十分巨大,占用大量的劳动力,采用DELTA机器人并配合输送链跟踪技术,可实现物料分拣的自动化运行,在食品、药品、日化用品、电子行业等领域有着非常广泛的
23、应用;本工作站采用输送链跟踪技术实施糕点的分拣,并按照指定的规则摆放至产品盒中,之后产品盒流转至下一工位完成封装以及装箱的工序,该工作站利用ABB公司的IRB360机器人实施输送链跟踪分拣糕点;糕点输入线为跟踪线,实时运行,机器人动态拾取糕点;产品盒为定点位置,每当产品盒输送链接收一次有效触发信号便移动一个工位间隔,将产品盒移动至固定的装盒位置处3 3.3.3 知识储备知识储备输送链跟踪原理及组成部分输送链跟踪原理及组成部分编码器选型编码器选型所选编码器必须为PNP类型,即高电位有效类型,并且需有相位相差90度的A相、B相,此外,还对编码器脉冲频率有以下要求,不管采用何种方式安装,只需保证当输
24、送链每运行1米时,编码器输出的脉冲数在1250-2500之间。假设,编码器通过联轴器直接与输送链的主动轮进行连接,主动轮每旋转1圈,则输送链表面运行0.5m,则若输送链表面运行1m,对应主动轮需要旋转2圈,对应编码器也需旋转2圈,则需要编码器输出的脉冲数在1250-2500之间,则通过运算,可以选取脉冲频率为1000脉冲/圈的PNP类型编码器;这样,当输送链表面运行1m则对应脉冲数为2000个,符合跟踪要求;此外编码器的电流范围为50-100mA,电压范围为10-30V3 3.3.3 知识储备知识储备输送链跟踪板卡同时采集编码器A相、B相上升沿和下降沿个数,一个周期内则相应采集4个有效计数信号
25、,即当输送链每运行1米时,控制器软件采集到的计数信号个数在5000-10000之间,少于5000即会影响到机器人跟踪精度,多于10000不会提升机器人跟踪精度。输送链跟踪板卡输送链跟踪板卡3 3.3.3 知识储备知识储备ABB机器人输送链跟踪板卡对应型号好DAQC377,PNP类型,上文中提到的编码器及同步传感器均要连接至跟踪板卡;一个输送链跟踪板卡只能对应一条需要跟踪的输送链,若需要同时跟踪多条输送链,则需要配置对应数量的跟踪板卡,ABB机器人最多可以同时跟踪6条输送链3 3.3.3 知识储备知识储备X20端子:输送链跟踪接口,连接24V电源,编码器和同步传感器3 3.3.3 知识储备知识储
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