1、 任务九 码垛工作站安装与调试 本工作站以多种形状铝材物料码垛为例,利用IRB 120搭载真空吸盘,配合码垛工装套件实现对拾取物料块进行各种需求组合的码垛过程。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,最终完成物料码垛应用程序的编写。通过本章学习,使读者掌握工业机器人在码垛工作站应用的编写技巧。码垛工作站布局如图9-1所示。图9-1码垛工作站布局ABB机器人拥有全套先进的码垛机器人解决方案,包括全系列的紧凑型四轴码垛机器人,如IRB 260、IRB 460、IRB 660、IRB 760,以及ABB标准码垛夹具
2、,如夹板式夹具、吸盘式夹具、夹爪式夹具、托盘夹具等,其广泛应用于化工、建材、饮料、食品等各行业的生产线上的物料和货物的堆放。码垛模型分为两部分:码垛物料盛放平台(包含16块正方形物料和8块长方形物料)和码垛平台。可采用吸盘夹具对码垛物料进行自由组合,然后进行机器人码垛训练。该工作站可对码垛对象的码垛形状、码垛时的路径等进行自由规定,可按不同要求做出多种实训,帮助学生理解机器人码垛和阵列并掌握快速编程示教的应用技能。1)基本指令ConfL、TriggL的应用。2)码垛吸盘工具坐标的创建。3)码垛运行程序的编写。4)码垛工作站的调试。ConfL:轴配置监控指令指令作用:机器人在线性运动及圆弧运动过
3、程中是否严格遵循程序中设定的轴配置参数。默认情况下,轴配置监控是打开的,关闭后,机器人以最接近当前轴配置数据的配置到达指定目标点。应用举例:目标点p10中,1,0,1,0 是此目标点的轴配置数据,代码如下。执行结果:机器人自动匹配一组最接近当前各关节轴姿态的轴配置数据,移动至目标点p10。注意轴配置数据不一定为程序中指定的1,0,1,0。TriggL:运动触发指令(见图9-2)指令作用:在线性运动过程中,在指定位置准确地触发事件。应用举例:图9-2TriggL指令执行结果:机器人TCP在朝向P1点的运动过程中,在距离P1点前10mm处,且再提前0.1s,则将do-GripOn置为1。1.工作站
4、硬件配置(1)安装工作站套件准备1)打开模块存放柜找到码垛套件,采用内六角扳手拆卸码垛套件。2)把码垛套件放至钳工桌桌面,并选择对应的吸盘夹具(码垛套件与搬运套件共用一套吸盘夹具)、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)选择合适型号的内六角扳手把码垛套件从套件托盘上拆除。1)选择合适的螺钉,把码垛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)。码垛布置图如图9-3所示。图9-3码垛布置图(2)工作站安装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,如图9-4所示,然后再把吸盘夹具安装至连接法兰上。图9-4吸盘在6轴
5、法兰盘上的安装(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。3)把电磁阀的电路与集成信号接线端子盒正确连接,如图9-5所示。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,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D016进行连接后
6、,机器人输出信号DO16才能控制吸盘夹具动作。图9-5吸盘手爪夹具电磁阀接线图(4)工艺要求1)在进行码垛轨迹示教时,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,放置工件时平缓准确。3)码放物料要求物料整齐,无明显缝隙和位置偏差等。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,然后依次单击“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,需要在DeviceNet Device中设置此I/O单元的Unit相关参数,并在Signal
7、中配置具体的I/O信号参数,配置见表9-1和表9-2。表9-1Unit单元参数在此工作站中,配置了一个数字输出用于控制焊枪工作。表9-2I/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。此工具部件较为规整,可以直接测量出相关数据进行创建,此处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83mm,沿着其X轴正方向偏移83mm,新建吸盘工具坐标系的方向沿用tool0方向,如图9-6所示。图9-6机器人的工具坐标系表9-3示教后自动生成工具数据Gripper_1在示教器中,编辑工具数据,确认各项数值,见表9-3。(4)创建工件坐标系数据在码垛类应用中,当整体工件位
8、置偏移时,为了方便移植轨迹程序,需要建立工件坐标系。这样,当发现工件整体偏移以后,只需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9-7所示。在图9-7所示的图中,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Workobject_1。在标定工件坐标系时,要合理选取X、Y轴方向,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+X、+Y、+Z所示。其上X1点为坐标轴原点,X2为X轴上的任意点,Y1为Y轴上的任意点。具体工件坐标系建立参见前面任务中的工作站示例。表9-3示教后自动生成工具数据Grip
9、per_1图9-7工件坐标系的设定位置(5)创建载荷数据在本工作站中,因吸盘与载荷较轻,故无须设定载荷数据。(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”,对程序进行加载,流程参考任务五。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)工艺要求1)在进行码垛轨迹示教时,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,放置工件时应平缓准确。3)码放物料要求物料整齐,无明显缝隙和位置偏差等。(2)程序编
10、写码垛工作站程序由主程序(main)、初始化子程序(rIntiAll)、拾取工件子程序(rPick)、放置工件子程序(rPlace)、位置处理子程序(CallPos)、码垛计数值处理子程序(rPlaceRD)以及位置示教子程序(Path_10)组成。其中,拾取工件子程序和放置工件子程序在拾取和放置时调用位置处理子程序的拾取和放置位置结果,放置工件子程序还调用码垛计数值处理子程序,实现工件码垛计数和判断码垛是否完成。位置示教子程序用于拾取基准点和放置基准点的示教,不被任何程序调用。程序中,还建立了noffsXL、noffsY、PickPotX、PickPotY这四个用于工件拾取、放置位置偏移量的
11、变量。码垛工作站的控制流程图如图9-8所示。图9-8码垛工作站的控制流程图主程序如下所示:拾取工件子程序如下所示:放置工件子程序如下所示:位置处理子程序通过CASE语句和Offs语句列出了16个拾取和放置的位置,程序如下所示: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,需要示教原位点“pHome”、拾取工件基准点“pickBase”、拾取工件基准点“pickBase_2”、放置工件基准点“placeBase”、放置工件基准点“placeBase_2”。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。示教目标点时,需要注意,手动操
12、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。示教pHome使用Gripper_1和Workobject_1,如图9-9图9-12所示。手动状态下将主程序逐步运行到pickBase、pickBase_2、place-Base、placeBase_2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,即完成相关点的示教任务。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,确认运行状态是否正常,若正常则保存该工作站。图9-9示教目标点程序图9-10pHome点的示教位置图9-11pickBase点的示教位置图9-12pickBase_2点的示教位置 复杂程序数据赋值多数类型的程序数据均是组合型数据,即里面包含了多项数值或字符串。可以对其中的任何一项参数进行赋值。应用举例:目标点四组数据依次为TCP 位置数据trans:0,0,0、TCP 姿态数据rot:1,0,0,0、轴配置数据robconf:1,0,1,0、外部轴数据extax:9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9。进行赋值操作,具体如下:执行结果:1)练习码垛工作站常用的I/O配置。2)练习码垛相关目标点示教的操作。3)总结码垛程序调试的详细过程。
