5.4.1 机器人码垛工作站仿真(例5-3)

5.4.1机器人码垛工作站仿真LOGO5.4.1机器人码垛工作站仿真

码垛机器人作业灵活准确、快速高效、稳定性高，大大节省了劳动力和空间，在码垛行业有着相当广泛的应用。

本任务以工业机器人码垛工作站作为仿真对象，通过构建机器人码垛工作站模型，进行IRB120机器人定义、平口手爪工具定义，设置工具坐标系，利用PS软件的物料流仿真功能，完成码垛程序的仿真和优化。5.4.1机器人码垛工作站仿真

如图5-29所示，本任务的机器人码垛工作站主要由ABBIRB120机器人、母盘、平口手爪、快换装置、传输线、工作台和堆垛模块组成。输送线传输工件，机器人抓取工件，搬运棋盘格上进行码垛。下面通过案例来说明工业机器人码垛工作站仿真的方法和流程。图5-29工业机器人码垛工作站【例5-3】采用PS软件进行工件的传输和机器人码垛工作过程仿真，长方形工件（60mm×30mm×12mm）实现前后共6个工件的上料，码垛要求为3行、1列、2层。操作步骤如下。5.4.1机器人码垛工作站仿真（1）双击桌面PS图标，打开PS软件，在欢迎界面，单击“系统根目录”输入框右侧的浏览按钮，更改文件路径，设置系统根目录（如“C:\temp5”），单击“新建研究”按钮，在弹出的“新建研究”对话框中单击“创建”，单击“确定”，完成新建研究的创建。将随书数据文件目录“...\Chapter5Example\RobotStacking”下的“Robot.cojt”

“Table.cojt”

“Conveyer.cojt”

“Gripperflat.cojt”

“Momplate.cojt”“Stack.cojt”复制到系统根目录下。在PS软件中，单击菜单栏“建模”→“组件”→“插入组件”，弹出“插入组件”对话框，在系统根目录下，按住Ctrl键，单击选中IRB120机器人（Robot.cojt）、工作台（Table.cojt）、传输线（Conveyer.cojt）、平口手爪工具（Gripperflat.cojt）、母盘（Momplate.cojt）和码垛模块（Stack.cojt）,单击“打开”，完成上述组件的插入，构建机器人码垛工作站。注意：插入组件后，相机对机器人运动仿真有遮挡，在对象树中单击选中“Conveyer.cojt”，单击“设置建模范围”，选择相机及其连接件，将其隐藏，单击“结束建模”。5.4.1机器人码垛工作站仿真（2）在对象树中，单击“Robot”，单击“设置建模范围”，按照例3-4机器人定义的方法和步骤，对IRB120机器人进行定义。机器人定义完成后，在对象树中，单击“Robot”，单击“结束建模”。在机器人模型上任意位置单击鼠标右键，在弹出的工具列表中单击“机器人调整”工具按钮，弹出“机器人调整:Robot”对话框。按住鼠标左键，沿着不同的轴拖动，观察机器人的姿态是否能够做出相应改变。5.4.1机器人码垛工作站仿真（3）在对象树中，单击“Momplate”，单击“设置建模范围”，按照例3-6母盘定义的方法和步骤，对母盘进行设备定义和工具定义。鼠标右键单击机器人本体，在弹出的菜单中单击“安装工具”，弹出“安装工具-机器人Robot”对话框，单击选中母盘工具，单击“翻转工具”调整工具的姿态，将母盘工具安装到机器人上。5.4.1机器人码垛工作站仿真（4）在对象树中，单击“Gripper”，单击“设置建模范围”，按照例3-5平口手爪工具定义的方法和步骤，对其进行设备定义和工具定义。鼠标右键单击机器人本体，在弹出的菜单中单击“安装工具”，弹出“安装工具-机器人Robot”对话框，单击选中平口手爪工具，单击“翻转工具”调整工具的姿态，将平口手爪工具安装到机器人上。5.4.1机器人码垛工作站仿真（5）单击菜单栏“建模”→“布局”→“创建坐标系”→“在2点之间创建坐标系”，如图5-30所示，在传输带的起点和终点处创建坐标系fr1和fr2。重复创建新坐标系操作，如图5-31所示，创建坐标系fr3、fr4、fr5，在对象树“坐标系”文件夹下，按Ctrl键，选中上述坐标系，按“Ctrl+C”复制，单击“坐标系”文件夹，按“Ctrl+V”粘贴，获得坐标系fr3_1、fr4_1、fr5_1。单击选中坐标系fr3_1，按“Alt+P”，弹出“放置操控器”对话框，单击平移“Z”轴，输入12，按回车，将坐标系fr3_1抬高12mm。同样操作，分别将坐标系fr4_1和fr5_1沿Z方向抬高12mm。图5-30创建坐标系fr1和fr2图5-31创建码垛放置坐标系5.4.1机器人码垛工作站仿真（6）单击菜单栏“建模”→“组件”→“插入组件”，在弹出的“打开”对话框中，双击“Rectangle.cojt”，插入长方形工件（类型应为“零件”）。在对象树中，单击选中“Rectangle”，按“Alt+R”，弹出“重定位”对话框，“从坐标系”设为“自身”，“到坐标系”设为“fr1”，将长方形工件移动到传输线的起点。5.4.1机器人码垛工作站仿真（7）单击菜单栏“操作”→“创建操作”→“新建操作”→“新建复合操作”，新建复合操作“CompOp”。在操作树中单击选中“CompOp”，单击菜单栏“操作”→“创建操作”→“新建操作”→“新建非仿真操作”，“名称”修改为“Start”，单击“确定”。再次新建非仿真操作，“名称”修改为“Createpart”，单击“确定”。在操作树中，右击“Createpart”，在弹出的菜单中单击“操作属性”，弹出“操作属性”对话框，如图5-32所示。单击“产品”选项，单击“产品实例”，在对象树中单击“Rectangle”，将其添加到“产品实例”。图5-32“属性”对话框5.4.1机器人码垛工作站仿真（8）在操作树中选中“CompOp”，单击“操作”→“创建操作”→“新建操作”→“新建对象流操作”，弹出“新建对象流操作”对话框，如图5-33所示，“对象”选择“Rectangle”，“起点”设为“fr1”,“终点”设为“fr2”,“持续时间”设为“5”，单击“确定”。图5-33新建对象流操作5.4.1机器人码垛工作站仿真（9）在操作树中单击选中“CompOp”，单击菜单栏“操作”→“创建操作”→“新建操作”→“新建拾放操作”，弹出“新建拾放操作”对话框，如图5-34所示，“握爪”选择“Gripper”，“拾取”设为“fr2”,“放置”设为“fr3”，单击“确定”。图5-34新建拾放操作5.4.1机器人码垛工作站仿真（10）在操作树中单击选中“拾取”，单击菜单栏“操作”→“添加位置”→“在前面添加位置”→“新建拾放操作”，弹出“机器人调整”对话框，如图5-35所示，单击平移“Z”轴，输入“50”，单击“确定”，添加过渡点via。重复添加位置操作，如图5-36所示，在“拾取”后添加位置via（可通过复制、粘贴、在路径编辑器中调整顺序，或者通过添加位置后重命名来实现）。在“放置”前添加位置via1、via2，via1比“放置”位置Z轴方向高50，via2比via1位置Z轴方向高150。在“放置”位置后添加位置via2和home。注意：home为机器人初始位置，在图形窗口右击机器人，在弹出的菜单中单击“初始位置”，待机器人回到初始位置后，单击菜单栏“操作”→“添加位置”→“添加当前位置”。

图5-35“机器人调整”对话框图5-36操作树5.4.1机器人码垛工作站仿真（11）单击菜单栏“操作”→“创建操作”→“新建操作”→“新建非仿真操作”，“名称”修改为“Time”，“持续时间”输入“10000000”（最大时间），确保长方形工件码垛后不会消失。（12）在操作树中单击选中“CompOp”，单击菜单栏“操作”→“创建操作”→“新建操作”→“新建拾放操作”，弹出“新建拾放操作”对话框，“握爪”选择“Gripper”，“拾取”设为“fr2”,“放置”设为“fr4”，单击“确定”，新建拾放操作“Robot_PNP_Op1”。再创建4个拾放操作，“拾放”均设为“fr2”，拾放操作“Robot_PNP_Op2”的“放置”设为“fr5”，拾放操作“Robot_PNP_Op3”的“放置”设为“fr5_1”，拾放操作“Robot_PNP_Op4”的“放置”设为“fr4_1”，拾放操作“Robot_PNP_Op5”的“放置”设为“fr3_1”。参考步骤（10）的方法，为各个拾放操作添加过渡点，如图5-36所示。5.4.1机器人码垛工作站仿真（13）保存研究，单击菜单栏“主页”→“研究”→“生产线仿真模式”，将仿真从“标准模式”切换为“生产线仿真模式”。在操作树中右击“Createpart”，在弹出的菜单中单击“生成外观”，将长方形工件显示出来。在图形窗口空白处，右击鼠标右键，在弹出的菜单中单击“选项”（或按F6），弹出“选项”对话框，如图5-37所示，单击“PLC”选项，在“仿真”中单击“CEE（周期事件评估）”，单击“确定”（或按回车键）。图5-37选项面板5.4.1机器人码垛工作站仿真（14）单击菜单栏“主页”→“查看器”→“物料流查看器”，打开“物料流查看器”，如图5-38所示，在操作树中，分别单击“Createpart”“Flow”“Robot_PNP_Op”“Time”，按住鼠标左键，拖动到物料查看器。单击“新建物料流连接”，按住鼠标左键在不同方框拖动，建立物料流连接。图5-38物料流查看器5.4.1机器人码垛工作站仿真（15）单击菜单栏“主页”→“查看器”→“信号查看器”，打开“信号查看器”，如图5-39所示。在操作树中单击“Createpart”，单击菜单栏“控件”→“操作信号”→“创建非仿真起始信号”，则在信号查看器中增加新信号“Createpart_start”。在操作树中单击“Flow”，单击菜单栏“控件”→“操作信号”→“创建所有流起始信号”，则在信号查看器中增加新信号“Flow_start”。图5-39信号查看器5.4.1机器人码垛工作站仿真（16）单击菜单栏“控件”→“资源”→“创建逻辑资源”，弹出“资源逻辑行为编辑器-LB”对话框。单击“入口”选项，如图5-40所示，添加布尔型变量“Createpart”，单击其右侧“连接的信号”列，单击“创建信号”下拉列表框，单击“Output”，自动创建连接的信号“LB_Createpart”。继续添加布尔型变量“EndCreatepart”，单击其右侧“连接的信号”列，在“信号查看器”中单击“Createpart_end”，将其设为连接信号。单击“出口”选项，如图5-41所示，创建布尔型变量“Partcreate”，单击其右侧“连接的信号”列，在“信号查看器”中单击“Createpart_start”，在“值表达式”中输入“SR（Createpart，Endcreatepart）”，单击“确定”。图5-40创建入口信号及连接信号图5-41创建出口变量及连接信号5.4.1机器人码垛工作站仿真（17）单击菜单栏“控件”→“调试”→“仿真面板”，打开仿真面板。在信号查看器中单击选中“LB_Createpart”，在仿真面板中单击“添加信号到查看器”，将信号LB_Createpart添加仿真面板中，如图5-42所示，勾选“强制”。图5-42仿真面板5.4.1机器人码垛工作站仿真（18）操作加入序列编辑器，按Shift键或Ctrl键，单击选中各个操作，单击“链接”按钮，如图5-43所示，建立仿真顺序。鼠标左键双击“Start”后过渡标志，弹出“过渡编辑器-Start”对话框，如图5-44所示，单击“编辑条件”，输入“RE(LB_Createpart)”，单击“确定”。图5-43序列编辑器图5-44过渡编辑器5.4.1机器人码垛工作站仿真注意：建立链接的具体操作为按住Ctrl键，按顺序单击“Start”和“Createpart”，单击“链接”按钮；按住Ctrl键，按顺序单击“Createpart”和“Flow”，单击“链接”按钮；按住Ctrl键，按顺序单击“Flow”和“Robot_PNP_Op”，单击“链接”按钮；按住Ctrl键，按顺序单击“Robot_PNP_Op”和“Time”，单击“链接”按钮；按住Ctrl键，按顺序单击“Robot_PNP_Op”和“Robot_PNP_Op1”，单击“链接”按钮；按住Ctrl键，按顺序单击“Robot_PNP_Op1”和“Robot_PNP_Op2”，单击“链接”按钮；按住Ctrl键，按顺序单击“Robot_PNP_Op2”和“Robot_PNP_Op3”，单击“链接”按钮；按住Ctrl键，按顺序单击“Robot_PNP_Op3”和“Robot_PNP_Op4”，单击“链接”按钮；按住Ctrl键，按顺序单击“Robot_PNP_Op4”和“Robot_PNP_Op5”，单击“链接”按钮。5.4.1机器人码垛工作站仿真（19）在序列编辑器中，单击“正向播放仿真”按钮，在“仿真面板”中，连续两次单击LB_Createpart信号右侧“强制值”列的小方框，检测到LB_Createpart上升沿信号后，长方形工件开始在输送线上传输，到达传输线终点后，机器人夹取工件，并将其放置在码垛模块上。当长方形工件被机器人拾取后，再次单击两次LB_Createpart信号右侧“