工业机器人工作站安装与调试(ABB)课件第4篇任务12-13.pptx

1、任务十二 伺服电机变位机工作站安装与调试 本工作站以模拟工业机器人弧焊典型应用中的带变位机的复杂工件焊接为例,利用IRB 120搭配焊枪配合伺服电机变位机工作站,实现对带变位机的复杂工件焊接的模拟训练。本工作站还通过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,最终完成带变位机的复杂工件焊接应用程序的编写。通过本任务学习,使读者掌握工业机器人在带变位机的复杂工件焊接应用中的程序编写技巧。伺服电机变位机工作站布局如图12-1所示。图12-1伺服电机变位机工作站布局 变位机工作站套件主要包含一台伺服电机、变位机、支架、翻转机构、夹具等

2、。工作时由PLC通过脉冲信号控制伺服驱动器对伺服电机进行驱动,电机运行带动翻转机构进行翻转,模拟工业机器人弧焊典型应用中的带变位机的复杂工件焊接。本任务可学习PLC对伺服的闭环控制,PLC和机器人的联机控制,PLC、伺服、机器人的协同工作控制等。1)掌握伺服电机与工业机器人的配合应用。2)掌握PLC控制系统与工业机器人的配合应用。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伺服变位机套件,使用内六角扳手拆卸套件。2)把套件放至钳工桌桌面,并选择焊枪夹具、夹具与机器人的连接法兰、安装螺钉(若干)、伺服电机编码器线缆、动力线。3)选择合适型号的内六角扳手把托盘拆除。(2)工作站

3、安装1)选择合适的螺钉,把套件安装至机器人操作对象承载平台的合理位置,且伺服电机与变位机构通过联轴器连接。注意保证两个机构的同轴度。2)夹具安装: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,然后再把焊枪夹具固定至连接法兰上。(3)工作站I/O信号电路连接PLC控制柜内的配线已经完成,更换不同工作站套件时只需根据工作站的I/O信号配置(见表12-1)对处于机器人操作对象承载平台侧面的集成信号接线端子盒进行接线即可。表12-1变位机工作站I/O表注:PLC控制柜内的配线已经完成,伺服驱动器I/O信号直接由PLC控制,集成信号接线端子盒只需连接原点位置检测传感器信号即可。根据工作站I/O表

4、,把工作站传感器与集成信号接线端子盒正确连接,如图12-2所示。图12-2变位机工作站接线图(4)控制柜模式选择控制柜有演示模式和实训模式两种。变位机站工作站中,伺服电机不能由面板插线直接驱动,只能选择演示模式,由PLC驱动伺服电机。演示模式时,PLC电器柜内所有配线已完成,控制柜面板模式选择开关选择“演示模式”。工作站I/O信号直接由PLC进行控制。PLC直接控制伺服驱动器驱动伺服变位机工作。2.工作站仿真系统配置(1)解压并初始化(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

5、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Unit相关参数,并在Signal中配置具体的I/O信号参数,配置见表11-2和表11-3。表12-2Unit单元参数在此工作站中,配置了两个数字输入信号和两个数字输出用于相关动作的控制。表12-3I/O信号参数(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T

6、CP标定点,后两个点(X、Z点)为方向延伸点,在轨迹工件台上设置有一尖点作为工具数据的示教点,具体操作过程请参照任务五,进行工具数据Tooldata_1的设定,如图12-3所示。在示教器中,工具数据最终值见表12-4。图12-3机器人的工具坐标系Tooldata_1(4)创建工件坐标系数据在本工作站中,因只需对工件进行焊接处理,故此处未设定工件坐标系,而是采用系统默认的初始工件坐标系Wobj0(此工作站的Wobj0与机器人基坐标系重合)。表12-4工具坐标系Tooldata_1数据(5)创建载荷数据在本工作站中,因焊枪工具较轻,故无须重新设定载荷数据。(6)程序模板导入I/O配置完成后,将程序

7、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”,之后可在程序模块界面中进行加载。图12-4伺服电机变位机工作站的控制流程图浏览至前面所创建的备份文件夹,选择“MainModule.mod”,再单单击“确定”按钮,完成程序模板的导入。3.程序编写与调试(1)工艺流程图本工作站模拟工业机器人弧焊典型应用中的带变位机的复杂工件焊接,变位机由PLC控制的伺服电机驱动。在工作过程中,机器人和PLC需要进行信息沟通,如机器人请求变位机复位、置位,PLC向机器人发出复位完成、置位完成信号等。伺服电机变位机工作

8、站的控制流程图如图12-4所示。(2)程序编写工作站程序主要由主程序、初始化子程序、焊接工件上半部分子程序、焊接工件下半部分程序组成。主程序如下:焊接过程中,机器人请求变位机复位、置位信号为DO1,为便于仿真,PLC向机器人发出复位完成、置位完成信号用延时代替。焊接工件上半部分子程序如下所示,下半部分子程序与上半部分子程序相似。4.示教目标点完成坐标系标定后,需要示教基准目标点。在此工作站中,需要示教原位phome、焊接基准点p10、p20、p30、p40、p50等。在例行程序中有专门用于示教基准目标点的程序Path_10(),在程序编辑器菜单中找到该程序,如图12-5所示。示教目标点时,需要

9、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。phome点的示教位置如图12-6所示。图12-5示教目标点程序图12-6phome点的示教位置手动状态下将主程序逐步运行到p10、p20、p30、p40、p50等位置后选择“修改位置”,将当前位置存储到对应的位置数据存储器里,即完成相应点的示教任务。具体示教过程请参照前面相关任务。完成示教基准点后,将工作站复位,单击仿真播放按钮,查看工作站运行状态,若正常则保存该工作站。本工作站的难点在于如何规划机器人的运行轨迹,示例程序只提供了一种设计思路,读者可以尝试不同的方

10、法来修改运行轨迹,在保证轨迹安全的前提下,尽量缩短机器人的运行路径,从而提高装配效率。任务十三 自动生产线工作站安装与调试 本工作站以自动生产线上工业机器人的典型应用为例,利用IRB 120搭配专用工件夹具实现在自动生产线上搬运物品的过程。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,最终完成自动生产线上工业机器人搬运物品程序的编写。通过本章学习,使读者掌握工业机器人在自动生产线上应用的程序编写技巧。自动生产线工作站布局如图13-1所示。自动生产线工作站包含供料单元、同步输送带、变频器、三相异步电动机、码垛工作台等

11、,且三相异步电动机侧轴装有旋转编码器,便于对电机闭环控制,可精确定位物料的位置。工作时,控制系统控制供料单元进行供料、推料至输送带,待物料输送至输送线末端时,机器人进行物料分拣码垛工作。该站主要用于模拟生产线的码垛综合应用,也可自由搭配,作为模拟物流分拣工作站。1)掌握同步输送带的控制方法。2)掌握变频器所控制的三相异步电动机调速功能。3)掌握旋转编码器在定位中的作用。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自动生产线套件,使用内六角扳手拆卸套件。2)把套件放至钳工桌桌面,并选择吸盘夹具、夹具与机器人的连接法兰、安装螺钉(若干)、三相异步电动机动力线。3)选择合适型号的

12、内六角扳手把托盘拆除;(2)工作站安装1)选择合适的螺钉,把套件安装至机器人操作对象承载平台的合理位置。2)夹具安装: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,然后再把吸盘夹具固定至连接法兰上,如图13-2所示。(3)工作站I/O信号电路连接PLC控制柜内的配线已经完成,更换不同工作站套件时只需根据工作站的I/O信号配置(见表13-1)对处于机器人操作对象承载平台侧面的集成信号接线端子盒进行接线即可。图13-1自动生产线工作站布局图13-2自动生产线六轴法兰盘安装表13-1自动生产线工作站I/O表注:PLC控制柜内的配线已经完成,变频器信号直接由PLC控制,集成信号接线端子盒只需连

13、接工作站上的传感器及执行气缸电磁阀信号即可。根据工作站I/O表,把工作站传感器与集成信号接线端子盒正确连接,如图13-3所示。图13-3自动生产线工作站接线图(4)控制柜模式选择控制柜有演示模式和实训模式两种。自动生产线工作站中的三相异步电机不能由面板插线直接驱动,只有选择演示模式时,由PLC驱动变频器控制电机。2.工作站仿真系统配置(1)解压并初始化(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

14、),则需要在DeviceNet Device中设置此I/O单元的Unit相关参数,并在Signal中配置具体的I/O信号参数,配置见表13-2和表13-3。表13-2Unit单元参数表13-3I/O信号参数图13-4机器人的工具坐标系在此工作站中,配置了两个数字输入信号和四个数字输出用于相关动作的控制。(3)创建工具数据此工作站中,工具部件主要是两个吸盘组成的工具套件,此工具部件较为规整。本工作站以一个吸盘为中心设置工具数据,该数据可以通过直接测量出数值进行创建,此处新建的吸盘工具坐标系相对于tool0沿着其Z轴正方向偏移66mm,沿着其X轴正方向偏移84mm,新建吸盘工具坐标系的方向沿用to

15、ol0方向,如图13-4所示。在示教器中,编辑工具数据,确认各项数值,具体见表13-4。表13-4工具数据的参数设定图13-5工件坐标系的设定位置(4)创建工件坐标系数据本工作站属于搬运类操作,需要预先设置放置工件的码垛工作台工件坐标系。这样当发现工件整体偏移以后,只需要重新标定工件坐标系即可完成调整。在此工作站中,所需创建的工件坐标系如图13-5所示。在图13-5中,根据3点法,依次移动机器人至X1、X2、Y1点并记录,则可自动生成工件坐标系统Wobj_1。在标定工件坐标系时,要合理选取X、Y轴的方向,以保证Z轴方向便于编程使用。X、Y、Z轴方向符合笛卡尔坐标系,即可使用右手来判定,如图中+

16、X、+Y、+Z所示。在本工作站中,将工件坐标系建立在码垛工作台上,方便拾取工件后的放置位置坐标的确定。(5)创建载荷数据在本工作站中,因搬运物件较轻,故无须重新设定载荷数据。(6)程序模板导入I/O配置完成后,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中进行加载。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。3.程序编写与调试(1)工艺流程图本工作站工作时,PLC控制器控制供料单元进行供料、推料至输

17、送带,待物料输送至输送带末端时,机器人进行物料分拣码垛工作。自动生产线工作站的控制流程图如图13-6所示。图13-6自动生产线工作站的控制流程图(2)程序编写工作站程序主要由主程序、初始化子程序、输送带拾取工件程序1(rPick)、码垛工作台上部放置工件子程序(rPlase)、输送带拾取工件程序2(rPick1)、码垛工作台下部放置工件子程序(rPlase1)组成。主程序如下:完整程序参考“13_ZDSCX.rapag”文件中的程序。4.示教目标点完成坐标系标定后,需要示教基准目标点。在此工作站中,需要示教原位“pHome”、拾取工件基准点“pPick”、放置工件基准点1“pPlase1”。在

18、例行程序中有两个专门用于示教基准目标点的程序rModPos()和Path_10(),在程序编辑器菜单中找到该程序,如图13-7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13-7示教目标点程序示教pHome使用tGripper和Wobj0,如图13-8所示。移动到pPick位置后将吸盘置位为1,控制吸盘将外工件拾取,其拾取位置如图13-9所示,同理完成pPlase1点的示教任务,如图13-10所示。完成示教基准点后,将工作站复位,单击仿真播放按钮,查看工作站运行状态,若正常则保存该工作站。图13-8pHome点的示教位置图13-9pPick点的示教位置图13-10pPlase1点的示教位置1)练习设定自动生产线常用的I/O配置。2)练习自动生产线工件数据的创建。3)尝试多工位自动生产线搬运程序的编写。