工业机器人课程设计

天津职业技术师范大学 业机器人 课程设计 专 业： 机械 检测及维修技术教育 班级学号： 机检 1201 学生姓名： 刘俊倩 、 刘远涛、 荣 锋、 王海峰、 王 浩、 王梦媛 、 王 强、 王 战 指导教师： 孙宏 昌 二一五年七 月I 目录 1. 任务名称 机器人弧焊） . 1 务目标 . 1 务描述 . 1 务前准备工作 . 1 准 I/O 板配置 . 1 字常用 I/O 配置 . 2 统 I/O 配置 . 2 拟 I/O 板及 I/O 配置 . 2 置 . 3 I/O 信号和 焊软件的关联 . 3 焊常用程序数据 . 3 2. 任务实施 . 5 作站解包 . 5 建备份并执行 I 启动 . 6 置 I/O 单元 . 7 置 I/O 信号 . 7 置 I/O 信号与焊接软件的关联 . 7 置系统输入、输出 . 8 明 . 9 建工具数据 .建工件坐标系数据 . 12 枪系统 . 13 入程序模板 . 13 序输入 . 14 动操纵转盘 . 26 教目标点 . 28 序运行说明 . 29 3. 心得体会 . 31 1 1. 任务名称 机器人 弧焊（ 第三组） 工业机器人 弧焊 工作站拥有一台焊接机器人并配置一台变位机，对所需加工工件进行焊接工艺处理，实现高节拍，节约空间的高效安全的焊接。 务目标 。 务描述 本工作站以汽车配件机器人焊接为例，使用 器人双工位工作站实现产品焊接工作，通过本章的学习，能够学会 器人焊接的基础知识，包括 I/O 配置、参数设置、程序编写和调试等内容。 随着汽车、军工及重工业等行业的飞速发展，这些行业中的三维钣金零件的焊接加工呈现小批量化、多样化的趋势。工作机器人和焊接电源所组成的机器人自动 化焊接系统，能够自由、灵活的实现各种复杂三维曲线加工轨迹，并且能够把员工从恶劣的工作环境中解放幸福来以从事更高附加值的工作。 与码垛、搬运等应用所不同的是，弧焊是基于连续工艺状态下的工业机器人应用，这对于工业机器人提出了更高的要求。 于自身强大的研发开发了一系列的焊接技术，来满足市场的要求。所开发的 焊包可匹配当今市场大多数知名品牌的焊机， 枪系统和 径恢复）让机器人的工作更加智能化和自动化， 测系统则更好地解决了产品定位精度不足的问题。 务 前准备工作 准 I/O 板配置 准 I/O 板下挂在 线上面，弧焊应用常用型号有 8 个数字输入， 8 个数字输出， 2 个模拟输出）， 16 个数字输入， 16 个数字输出）。在系统中配置标准 I/O 板，至少需要设置以下四项参数： 表 字常用 I/O 配置 在 I/O 单元上面创建一个数字 I/O 信号，至少需要设置以下四项参数： 表 1数名称 参数注释 ：可以将数字输入信号与机器人系统的控制信号关联起来，通过输入信号对系统进行控制。例如电动机上电、程序启动等。 系统输出：机器人系统的状态信号也可以与数字输出信号关联起来，将系统的状态输出给外围设备作控制作用。例如系统运行模式、程序执行错误等。 拟 I/O 板及 I/O 配置 拟 I/O 板是下挂在虚拟总线 面的，每一块虚拟 I/O 板可以配置512 个数字输入和 512 个数字输出，输入和输出分别占用地址是 0，起到信号之间的关联和过渡作用。在系统中配置虚拟 I/ 表 1数名称 参数注释 ，配置 I/O 信号和标准 I/O 配置相同。 参数名称 参数注释 “与，非，或”逻辑控制的功能。只有当 个 I/O 信号都有为 1 时才输出 以下三个条件限制： 一次最多只能生成 100 个。 条件部分一次最多只能 5 个。 深度最多只能 20 层。 ，关联后弧焊系统会自动的处理关联好的信号。在进行弧焊程序编写与调试，就可以 通过弧焊专用的 令简单高效的对机器人进行弧焊连续工艺的控制。一般的，需要 关联的信号如下： 表 1，需要根据材质或焊缝的特性来调整焊接电压或电流的大小，或焊枪是否需要摆动、摆动的形式和幅度大小等参数如下。 接参数 焊接参数（ 用来控制在焊接过程中机器人的焊接速度，以及焊机输出的电压和电流的大小。需要设定的参数如下： 表 1数名称 参数注释 接速度 接电压 接电流 4 弧手弧参数 起弧手弧参数（ 控制焊接开始前和结束后的吹保护气的时间长度，以保证焊接时的稳定性和焊缝的完整性。需要设定的参数如下： 表 1数名称 参数注释 枪吹气时间 吹气时间 气吹气时间 弧参数 摆弧参数（ 控制机器人在焊接过程中焊枪的摆动，通常在焊缝的宽度超过焊丝直径较多的时候通过焊枪的摆动去填充焊缝。该参数属于可选项，如果焊缝宽度较小，在机器人线性焊接可以满足的情况下课不选用该参数。需要设定的参数如下： 表 1数名称 参数注释 动的形状 动的模式 个周期前进的距离 动的长度 动的高度 5 作站 解包 图 2压包 图标 图 2包 过程 图 2包 过程 6 图 2包 过程 建备份并执行 I 启动 现有工作站中已包含创建好的参数以及 序。从零开始练习建立工作站的配置工作，需要先将此系统做一备份，之后执行 I 启动，将机器人系统恢复到出厂初始状态。 1） 在“离线”菜单中选择“备份”，然后单击“创建备份”。 2） 为备份文件命名，并选定保存位置，单击“确定”按钮。 3） 在“离线”菜单中，选择“重启”，然后单击“ I 启动”。 4） 待执行热启动之后，则完成了工作站的初始化操作。 图 2包 过程 图 2 启动 7 置 I/O 单元 在虚拟示教器中，根据以下的参数配置 I/O 单元。 置 I/O 信号 在虚拟示教器中，根据以下的参数配属 I/O 信号。 置 I/O 信号与焊接软件的关联 表 215 焊接电压控制模拟信号 5 转台转到 A 工位 6 转台转到 B 工位 机器人在 信号 转台旋转到 转台旋转到 图 2制面板 配置 8 置系统输入、输出 在虚拟示教器中，根据以下的参数配置系统输入、输出信号。 系统输入： 统输入、输出注解 序启动 程序停止 主程序启动 报警状态恢复 n 无 电动机上电 表 2统输入、输出注解 动循环状态输出 图 2题菜单 选择 2个参数进行设定 9 系统输出： 明 表 2O O 警状态输出 停状态输出 表 2 2开控制面板 10 图 2择主题 I/O 图 2加信号关联 图 13 系统配置 画面11 建 工具数据 在虚拟示教器中使用 四点 X、 Y、 Z 方法设定工具数据 工具 数据 项 参数如下： 图 2数配置输入 图 2启系统 12 表 2具数据 配置 参数 名称 参数 数值 X 0 Z X 0 Y 0 Z 100 参数 均为默认值 建 工件坐标系数据 此工作 站中，需要定义两个工件坐标系，分别为 A 工位坐标 工位坐标 在虚拟 示教器中，使用三点法进行工件坐标数据的设定 。 图 23 枪系统 一套 焊枪的维护系统，在焊接过程中有焊渣、喷雾 、 剪焊丝三个动作，以保证焊接过程的顺利进行，减少认为的干预，让整个自动换焊接 工作站流畅运转 ，使用简单的控制原理，用三个输出信号控制三个动作的启动和停止。 入 程序模板 1)在 “ 离线”菜单中 ,单击“加载模块”。 2)依次打开“ -“ -“ ,找到程序模块“ 3)全选所有文件。 4)选中“ 单击“打开”按钮。 图 2枪系统 图 2载程序模块 14 序 输入 本工作站要实现的动作是汽车配件机器人焊接。使用 满足实际逻辑和动作控制的 序。 =*,*,*,1,0,0,0,0,0,0,0,9; /定义机器人的 =*,*,*,1,0,0,0,0,0,0,0,9; /定 义机器人的等待点 *,*,*,1,0,0,0.0,0,0,0,9; *,*,*,1,0,0,0.0,0,0,0,9; *,*,*,1,0,0,0.0,0,0,0,9; *,*,*,1,0,0,0.0,0,0,0,9; *,*,*,1,0,0,0.0,0,0,0,9; *,*,*,1,0,0,0.0,0,0,0,9; 图 2择程序模块 15 *,*,*,1,0,0,0.0,0,0,0,9; *,*,*,1,0,0,0.0,0,0,0,9; *,*,*,1,0,0,0.0,0,0,0,9; *,*,*,1,0,0,0.0,0,0,0,9; /定义机器人 *,*,*,1,0,0,0.0,0,0,0,9; *,*,*,1,0,0,0.0,0,0,0,9; *,*,*,1,0,0,0.0,0,0,0,9; *,*,*,1,0,0,0.0,0,0,0,9; *,*,*,1,0,0,0.0,0,0,0,9; *,*,*,1,0,0,0.0,0,0,0,9; *,*,*,1,0,0,0.0,0,0,0,9; *,*,*,1,0,0,0.0,0,0,0,9; *,*,*,1,0,0,0.0,0,0,0,9; *,*,*,1,0,0,0.0,0,0,0,9; /定义机器人 *,*,*,1,0,0,0.0,0,0,0,9; *,*,*,1,0,0,0.0,0,0,0,9; 16 *,*,*,1,0,0,0.0,0,0,0,9; /定义机器人焊枪维护目标点 ,2,0,0,100,0,1,0,0,0,0,0; /定义焊枪工具坐标 ” ,1,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0; /A 工位工作坐标数据 ” ,1,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0; /B 工位工件坐标数据 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0, /起弧收弧 参数，用来控制焊接开始前和焊接结束后的吹保护气时间 40,10,0,0,10,0,0,10,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0; /焊接参数，用来控制焊接过程中机器人焊接速度及焊机输出电流和电压的变化 ，判断 工位是否到位 ，判断工件是否装夹完成 0; /中断数据 0; /数字型变量 数据用于产品计数，并可根据计数产品数量决定是否进行焊枪的维护动作 /主程序 17 /调用初始化程序 O /利用 环将初始化程序隔开 ，确定是否进行焊枪维护工作 IF ; /调用 A 工作焊接程序 ; /调用 B 工位焊接程序 ，防止 /初始化程序 00,100; /加速度控制指令 00,3000; /速度控制指令，执行此指令后整个程序运行最大限速 3000mm/s ; /初始化计数变量 ; !复位转台旋转信号 18 ; ，包括焊接启动、送丝、吹气信号 ，在初始化时先删除之前的中断数据，然后重新连接。防止中断程序误触发 ,1,，在整个工作过程当中监控数字输入信号，当数字输入信号从 0变到 1时，中断数据被触发，与之相链接 的中断程序被触发执行 !控制转台转到 位后将旋转信号复位为 0 10; /等待转台 A 工位到位信号，最长等待时间为 10s，超过最长等待时间后如果还未得到该信号，机器人 将停机报警 ; /将转台 A 工位到位逻辑量赋值为 得到信号后将逻辑量置为 续程序可以根据逻辑变量的值来判断是否得到该信号 ，此时转台旋转到位，开始对产品进行更换，完成后按“装夹完成”按钮，中断程序将逻辑量 19 ,110; /等待转台 B 工位到位信号，最长等待时间为 10s，超过最长等待时间后如果还未得到该信号，机器人将停机报警 ; /将转台 B 工位到位逻辑量赋值为 得到该信号后将逻辑量置为 续程序可以根据逻辑变量来判断是否得到该信号 ，此时转台旋转到位，开始对产品进行更换，完成后按“装夹完成”按钮，中断程序将逻辑量 IF 0; ，根据焊接产品的数量来确定是否需要对焊枪进行清焊渣、喷雾及焊丝的动作，具体不同产品在焊接了多少个以后需要维护，则根据产品实际情况设定 ; /用了焊接路径程序，焊接完成后先根据逻辑量 K，直到装夹 才调用转台旋转到 B 工位程序，此时转台旋转， A 工位转出，进行产品的更换， 时计数器对产品数量加一，为后续的焊枪维护提供数据支持 0 ; /用了焊接路径程序，焊接完成后先根据逻辑量 K，直到装夹 工位程序，此时转台旋转， B 工位转出，进行产品的更换， A 工位转入进行焊接，同时计数器对产品数量加一，为后续的焊枪维护提供数据支持 /回 到 ; /焊接路径程序 A (,0,350),，直接焊接使用指令 弧焊接使用指令 接过程使用 制 zl,zl,0,150),0,150),zl,zl,; ,0,50), /焊接路径程序 B (,0,350),，直接焊接使用指令 弧焊接使用指令接过程使用 制 zl,zl,zl,0,150),0,150),zl,zl,0,50), /示教目标点例行程序 ,zl,22 zl,zl,zl,，根据焊缝的实际情况进行增减 ，仅仅用作调试时使用 /清枪系统例行程序 ,0,150),，然后线性下降，运行到目标点，这样可以保证机器人在动作的过程中不会和其他设备干涉 ; 23 ，此时清焊渣装置开始运行，清楚焊渣，等待一个设定的时间后将信号复位，清焊渣动作完成。等待的时间是清焊渣装置的运行时间，可以根据实际的效果来延长或缩短时间 ,0,150),，然后准备进行下一步动作 ,0,150),!机器人先运行到喷雾目标点 上方 150，然后线性下降，运行到目标点，这样可以保证机器人在动作的过程中不会和其他设备干涉 ; ，此时喷物装置开始运行