工业机器人工作站安装与调试(ABB)课件第3篇任务5-7.pptx
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1、任务五 基础工作站安装与调试 本工作站作为基础工作站,利用IRB 120搭载焊枪配合基础学习实训套件,实现简单轨迹、圆形轨迹、矩形轨迹等各种形状平面及空间轨迹的绘制。本工作站中还通过RobotStudio软件预置了动作效果,接着在此基础上实现程序数据创建、程序编写及调试、目标点示教,最终完成整个基础工作站的轨迹编制训练。通过本章学习,掌握工业机器人工作站轨迹程序的编写技巧。基础工作站布局如图5-1所示。图5-1基础工作站布局根据模型轨迹实现的程序编制广泛应用于焊接生产、激光切割、异型物品装配等生产应用中。采用工业机器人实现的轨迹跟随系统可大大节省生产夹具安装元件,大幅度提高生产效率,节省劳动力
2、,增强非标元件加工的适应性。基础工作站套件采用铝材加工而成,表面阳极氧化处理,包含轨迹示教板和描图夹具等。轨迹训练模型由铝材加工而成,表面阳极氧化处理,可在平面、曲面上蚀刻不同图形规则的图案(平行四边形、五角星、椭圆、风车图案、凹字形图案等),且该模型左前方配有TCP示教辅助装置,可通过焊枪夹具描绘图形,训练对机器人基本的点示教,平面直线、曲线运动/曲面直线、曲线运动的轨迹示教。还可以通过TCP辅助示教装置训练机器人的工具坐标建立。1)基本指令MoveJ、MoveL、MoveC的应用。2)焊枪工具坐标的创建。3)轨迹运行程序的编写。4)基础工作站调试。1.MoveJ:关节运动指令将机器人TCP
3、快速移动至给定目标点,运行轨迹不一定是直线。例如:如图5-2所示,机器人TCP从当前位置p10处运动至p20处,运动轨迹不一定为直线。图5-2关节运动指令2.MoveL:线性运动指令将机器人TCP沿直线运动至给定目标点,适用于对路径精度要求高的场合,如切割、涂胶、搬运等。例如:如图5-3所示,机器人TCP从当前位置p10处运动至p20处,运动轨迹为直线。图5-3线性运动指令将机器人TCP沿圆弧运动至给定目标点。例如:如图5-4所示,机器人以当前位置p10作为圆弧的起点,p20是圆弧上的一点,p30作为圆弧的终点。3.MoveC:圆弧运动指令图5-4圆弧运动指令4.Offs:偏移功能以选定的目标
4、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。例如:将机器人TCP移动至以p10为基准点,沿着wobj1的Z轴正方向偏移10mm的位置。5.注释行“!”在语句前面加上“!”,则整个语句作为注释行,不被程序执行。例如:1.工作站硬件配置(1)安装工作站套件准备图5-5基础学习套件1)打开模块存放柜,找到基础学习套件(即轨迹示教单元),采用内六角扳手拆卸基础学习套件,如图5-5所示。2)把基础学习套件放至工装夹具装配台桌面,并选择焊枪夹具、焊枪夹具与机器人的连接法兰、安装螺钉(若干)。3)选择合适型号的内六角扳手把轨迹示教板从套件托盘上拆除。(2)工作站安装1)选择合适的螺钉,把基
5、础学习套件安装至机器人操作对象承载平台的合理位置(可任意选择安装位置和方向)。2)焊枪夹具安装:首先把焊枪夹具与机器人的连接法兰安装至机器人六轴法兰盘上,然后再把焊枪夹具安装至连接法兰上。(3)工艺要求图5-6工作站打包文件1)在进行描图轨迹示教时,焊枪姿态尽量垂直于工件表面。2)机器人运行轨迹要求平缓流畅。3)焊丝与图案边缘距离0.51mm、尽量靠近工件图案边缘,且不能与工件接触或刮伤工件表面。2.工作站仿真系统配置(1)解压并初始化双击工作站打包文件“05_guiji.rspag”,如图5-6所示。工作站解包流程如图5-7所示,完成后,单击“完成”按钮即可。图5-7工作站解包流程进行仿真运
6、行,其界面如图5-8所示,即可查看该工业机器人工作站的运行情况。图5-8轨迹工作站仿真运行仿真过程中,机器人利用焊枪尖点跟随工件上的图形轨迹实现立体和平面的轨迹运动。接下来初始化机器人,将机器人恢复为出厂设置。然后,在此工作站基础上依次完成I/O配置、创建工具数据、创建工件坐标系数据、创建载荷数据、程序模板导入、示教目标点等操作,最终将机器人工作站复原至之前可正常运行的状态。在初始化之前,先做好机器人系统的备份,在“示教器”“备份与恢复”“备份当前系统”中可进行备份,如图5-9图5-11所示。备份名称建议不要使用中文字符。图5-9选择创建系统备份图5-10创建系统备份图5-11给备份命名完成备
7、份后,在示教器首页选择“重新启动”“高级”“重置系统I启动”“重置系统”后等待机器人重新启动,完成机器人的初始化操作,如图5-12所示。(2)标准I/O板配置本工作站中,利用焊枪焊丝实现基本轨迹线的模拟运行,与外部机构操作没有相关联,因此没有用到I/O扩展板。(3)创建工具数据在本工作站应用中,机器人所使用的焊枪工具为不规则形状,这样的工具很难通过测量的方法计算出工具尖点相对于初始工具坐标tool0的偏移,所以通常采用特殊的标定方法来定义新建的工具坐标系。本工作站中使用六点标定法,即前四个点为TCP标定点,后两个为X、Z坐标轴方向上的延伸点。在轨迹工件台上设置有一尖点作为工具数据的示教点,示例
8、过程如图5-13图5-18所示,由此完成工具数据NewGun的创建见表5-1。图5-12初始化系统I启动操作图5-13点1的设定位置图5-14点2的设定位置图5-15点3的设定位置图5-16点4的设定位置图5-17延伸器点X的设定位置图5-18延伸器点Z的设定位置依次完成上述目的点示教,即可生成新的工具坐标系。最终,在示教器中自动生成工具数据NewGun,见表5-1。表5-1示教后自动生成工具数据NewGun表5-1示教后自动生成工具数据NewGun(4)创建工件坐标系数据在本工作站中,只涉及轨迹的运动,其参考坐标系直接采用默认工件坐标系Wobj0。(5)创建载荷数据在本工作站中,只涉及轨迹的
9、运动,焊枪较轻无须重新设定载荷数据。(6)程序模板导入完成以上步骤后,将程序模板导入该机器人系统中,在示教器的程序编辑器中可进行程序模块的加载,依次单击“ABB菜单”“程序编辑器”,若出现加载程序提示框,则暂时单击“取消”按钮,之后可在程序模块界面进行加载,如图5-19和图5-20所示。浏览至前面所创建的备份文件夹,选择“MainModule.mod”,再单击“确定”按钮,完成程序模板的导入。图5-19进入加载程序模块界面图5-20加载程序模块3.程序编写与调试(1)工艺要求1)在进行描图轨迹示教时,焊枪姿态尽量垂直于工件表面。2)机器人运行轨迹要求平缓流畅。3)焊丝与图案边缘距离0.51mm
10、、尽量靠近工件图案边缘,且不能与工件接触或刮伤工件表面。每个图案的轨迹作为一个子程序,该子程序中包含本图案的目标点程序。在主程序中调用不同图案的子程序即可实现描图轨迹。程序中还建立了一个初始化子程序,用于程序的初始化,本项目中无需外接的I/O,比较简单,因此初始化时,机器人回到初始点即可。采用主程序、子程序的方法可使程序结构清晰,且利于查看和修改。具体的子程序和对应的功能见表5-2。(2)程序编写本基础工作站共有6个图案轨迹需要描图,涉及的目标点较多,可将表5-2图案子程序表5-2图案子程序表5-2图案子程序4.示教目标点在完成坐标系标定后,需要示教基准目标点。在此工作站中,需要对U形槽、半圆
11、槽、四边形槽、五角星槽、枫叶形槽、圆形槽等轨迹进行相关点的示教工作,因此总的示教的点数较多。本工作不设置专门用于示教基准目标点的程序,直接利用主程序进行相关点的示教,此处以U形槽相关点的示教进行演示,其他图形参照此进行示教。其示教手动过程如图5-21图5-24所示。示教目标点时,需要注意手动操作画面当前使用的工具和工件坐标系要与指令里面的参考工具和工件坐标系保持一致,否则会出现“选择的工具、工件错误”等警告。图5-21调用主程序进行目标点示教图5-22pHome点的示教位置移动焊枪到Target_10位置,调整好姿态后选择“修改位置”即可将当前位置保存到Target_10数据中。同理完成其他各
12、点的示教任务,完成基准点示教后,将工作站复位,单击仿真播放按钮,查看工作站运行状态是否正常,若正常则保存该工作站。图5-23手动操作调整好位姿图5-24确认当前示教位置 1.RelTool应用的扩展RelTool同样为偏移指令,而且可以设置角度偏移,但其参考的坐标系为工具坐标系。例如:执行上述代码后,机器人TCP移动至以p10为基准点,沿着tool1坐标系Z轴正方向偏移10mm,且TCP沿着tool1坐标系Z轴旋转45。2.转弯半径的选取指令作用:使机器人的运行轨迹更加圆滑,有效提升机器人节拍。应用举例:执行结果:TCP 运动至pPrePick 和pPrePlace 点时的转弯半径为50mm。
13、转弯半径选择fine时,机器人将运行至目标位置,该指令常用于其后需要相关工具操作的场合。1)练习焊枪工具坐标的六点法标定。2)练习将源程序分解为各个单槽的轨迹运行。3)总结轨迹程序调试的详细过程。任务六 搬运工作站安装与调试 本工作站以对各种形状的铝件搬运为例,利用IRB 120搭载真空吸盘夹具配合搬运工作站套件,实现圆形、正方形、六边形等铝件零件的定点搬运。本工作站中还通过RobotStudio软件预置了动作效果,在此基础上实现I/O配置、程序数据创建、目标点示教、程序编写及调试,最终完成整个搬运工作站的定点搬运程序的编写。通过本章学习,使大家掌握工业机器人搬运程序的编写技巧。搬运工作站布局
14、如图6-1所示。图6-1搬运工作站布局工作站有两块底板座,均采用不锈钢制造且分别由四组不同形状和编号的工件组成,有圆形、正方形、六边形等。搬运模块由两块图块固定板和多形状物料(正方形、圆形、六边形、椭圆形)组成。机器人通过吸盘夹具依次将一个物料板上摆放好的多种形状物料拾取并搬运到另一个物料板上;可对机器人点对点搬运进行练习,且搬运的物料形状和角度的不同,加大了机器人点到点示教时的角度、姿态等调整难度。可对机器人OFFS偏移指令以及机器人重定位姿态进行学习。1)基本指令Set、Reset、WaitTime的应用。2)搬运吸盘工具坐标的创建。3)搬运运行程序的编写。4)搬运工作站调试。Set,将数
15、字输出信号置为1。例如:将数字输出信号Do1置为1。Reset,将数字输出信号置为0。例如:将数字输出信号Do1置为0。WaitTime,等待指定时间秒数。例如:程序运行到此处暂时停止0.8s后继续执行。1.工作站硬件配置(1)安装工作站套件准备1)打开模块存放柜,找到搬运套件,采用内六角扳手拆卸搬运套件。2)把套件放至钳工桌桌面,并选择对应的吸盘夹具、夹具与机器人的连接法兰、安装螺钉(若干)、真空发生器、十字螺钉旋具。3)选择合适型号的十字螺钉旋具,把搬运套件从套件托盘上拆除下来。1)选择合适的螺钉,把搬运套件安装至机器人操作对象承载平台的合理位置(可任意选择安装位置和方向)上。2)夹具安装
16、:首先把夹具与机器人的连接法兰安装至机器人六轴法兰盘上,然后再把吸盘夹具安装至连接法兰上,如图6-2所示。图6-2夹具安装(2)工作站安装(3)夹具的电路及气路安装1)把吸盘夹具弹簧气管与机器人四轴集成气路接口连接。2)把真空发生器、机器人一轴集成气路接口、电磁阀之间用合适的气管连接好,并用扎带固定,如图6-3所示。图6-3夹具气路安装3)把电磁阀的电路与集成信号接线端子盒正确连接,如图6-4所示。图6-4吸盘手抓夹具电磁阀接线图注:PLC控制柜内的配线已经完成,接线端子盒YA08端子已连接至机器人I/O板DSQC 652的DO16通道。因此,在PLC控制柜面板模式选择开关选择“演示模式”时,
17、由机器人输出信号DO16控制吸盘夹具动作。而面板模式选择开关选择“实训模式”时,则需在PLC控制柜面板上采用安全连线对工作台夹具执行信号YA08与机器人输出信号DO16进行连接后,机器人输出信号DO16才能控制吸盘夹具动作。(4)工艺要求1)在进行搬运轨迹示教时,吸盘夹具姿态保持与工件表面平行。2)机器人运行轨迹要求平缓流畅,放置工件时要求平缓准确。2.工作站仿真系统配置(1)解压并初始化双击工作站打包文件“06_banyun.rspag”,如图6-5所示。工作站解包流程参照任务五,完成后,单击“完成”按钮即可。进行仿真运行,如图6-6所示,即可查看该工业机器人工作站的运行情况。图6-5工作站
18、打包文件图6-6轨迹工作站仿真运行在仿真过程中,机器人利用真空吸盘将右托盘上的圆形、正方形、六边形等铝件定点搬运到左托盘上,演示采用真空吸盘夹具对不同物料进行点对点的搬运训练。接下来初始化机器人,将机器人恢复为出厂设置。之后,在此工作站基础上依次完成I/O配置、创建工具数据、创建工件坐标系数据、创建载荷数据、程序模板导入、示教目标点等操作,最终将机器人工作站复原至之前可正常运行的状态。在初始化之前,先做好机器人系统的备份,本例中演示利用Robot-studio软件来实现机器人系统的备份,在“控制器”菜单中可进行备份,备份过程如图6-7和图6-8所示。图6-7创建备份图6-8备份路径的设定备份名
19、称建议不要用中文字符,此处将原有“备份”改成拼音。完成备份后,在“控制器”菜单中可执行“I-启动”,初始化机器人,等待机器人重新启动,完成机器人初始化操作。完成备份后,在示教器首页选择“重新启动”“高级”“重置系统”“重置系统”后等待机器人重新启动,完成机器人初始化操作,流程参照任务五。(2)标准I/O板配置将控制器界面语言改为中文并将运行模式转换为手动,之后依次单击“ABB菜单”“控制面板”“配置”,进入“I/O主题”,配置I/O信号。本工作站采用标配的ABB标准I/O板,型号为DSQC 652(16个数字输入,16个数字输出),则需要在DeviceNet Device中设置此I/O单元的相
20、关参数,并在Signal中配置具体的I/O信号参数,具体见表6-1和表6-2。在此工作站中,配置了四个数字输出,用于相关动作的控制。表6-1Unit单元参数表6-2I/O信号参数(3)创建工具数据此工作站中,工具部件包含吸盘工具。创建工具坐标的一般方法在任务四中已经介绍过,本搬运工作站使用的吸盘工具部件较为规整,可以直接测量出工具中心点(TCP)在tool0坐标系中的数值,然后通过“编辑”下拉菜单下的“更改值”选项来修改吸盘工具坐标的“trans”值来设定,如图6-9所示。新建的吸盘工具坐标系只是相对于tool0来说沿着其Z轴正方向偏移63mm,沿着其X轴正方向偏移83mm,新建吸盘工具坐标系
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