《工业机器人现场编程》课件-任务4.2.1 - 配置码垛机器人工作环境

配置码垛机器人工作环境（一）工业机器人现场编程3421课堂导入新知学习训练巩固评价总结知识目标掌握工具坐标系的设定和变换掌握工件坐标系的设定和变换掌握有效载荷的设定方法了解码垛工作站配置掌握配置码垛机器人工程数据的方法掌握配置码垛程序结构表的方法理解码垛工艺流程技能目标能熟练使用示教器操纵机器人，完成工具坐标系设定能熟练使用示教器操纵机器人，完成工件坐标系设定能设定有效载荷能配置码垛机器人工程数据能配置码垛程序结构表重点难点1.自动测定机械臂上的载荷2.配置码垛点位数据表；3.分析码垛程序结构；1.掌握配置码垛机器人工程数据的方法；2.掌握配置码垛程序结构表的方法；工具坐标系将工具中心点设为零点，它会由此定义工具的位置和方向。工具坐标系经常缩写为TCPF(toolcenterpointframe），而工具坐标中心缩写为TCP（toolcenterpoint）执行程序时，就是将TCP移至编程位置，这就意味者，如果要更改工具（或工具坐标系），机器人的移动将随之变更，以便新的TCP达到目标所有的机器人在手腕处都有一个预定义的坐标系tool0。这就可以将一个或者多个工具的坐标系定义为tool0的位移值。工具坐标系位置示意图默认工具（tool0）的工具中心点A是原始的TCP1、创建码垛工作站工具坐标系工具坐标系设定工具数据tooldata用于描述安装在机器人第六轴上的工具的TCP、质量、重心等参数数据。

一般不同的机器人应用配置不同的工具，以如说弧焊的机器人就使用弧焊枪作为工具，而用于搬运板材的机器就会使用吸盘式的夹具作为工具，如图所示。工具坐标系中的参数释义注：工具坐标的以上全部程序数据在示教器中的程序数据中实时显示，可随时查看，无需自行计算。工具坐标系的变换工具坐标系的设定TCP的设定原理如下：（1）在定义工业机器人工作范围内找一个非常精确的固定点作为参考（2）在工具上确定一个参考点（最好是工具的中心点）（3）前面介绍的手动操纵工业机器人的方法移动工具上的参考点，将四种不同的工业机器人姿态尽可能与固定点刚好碰上（4）工业机器人通过这四个位置点的位置数据计算求得TCP数据，然后TCP数据保存在tooldata程序数据中被程序调用固定点定义工具坐标系定义工具坐标系时可使用三种不同的方法，所有这三种方法都需要您定义工具中心点的笛卡尔坐标，不同的方法对应不同的方向定义方式。方法定义方向TCP（默认方向)将方向设置为与机器人安装平台相同的方向TCP&Z设立Z轴方向TCP&Z,X设立X轴和Z轴方向TCP取点数量的区别：

4点法，不改变tool0的坐标方向。

5点法，改变tool0的Z方向。

6点法,改变tool0的X和Z方向（在焊接应用最为常用）

前三个点的姿态相差尽量大些，这样有利于TCP精度的提高。（1）四点法01四点法：TCP（默认方向）移动工具上的参考点，以四种不同的姿态（P1-P4)尽可能的与固定点刚好碰上1.四点法只转换坐标系位置，不改变坐标系方向2.接近参考点时，降低速度以防碰撞1243（2）五点法该标定方法用于，对工具的工作方向在定位和操作有要求。例如：MIG/MAG焊接，激光或者水切割等。1.第四点与固定参考点的轴线在一条直线上2.Z方向为从延伸点指向原点五点法：TCP&Z0112延伸点Z原点43+Z（3）六点法该方法用于，如果在定位和操作时，对坐标的3个轴的方向有要求，例如：焊接枪和夹具等。

实际X、Z方向为从延伸点指向原点六点法：TCP&Z、X0112延伸点Z延伸点X原点43+Z+X自动测定机械臂上载荷LoadIdentify是ABB机器人开发的用于自动识别安装于机器人之上的载荷数据,如重量，以及重心的例行程序。（前面介绍到，设置tooldata和loaddata是手动输入数据，这样会有一定的不准确性）负载数据定义不正确可能会导致机械臂机械结构过载。1：使用手动操纵功能，把机器人回到机械原点位置。2：进入“手动操纵”界面，进入“工具坐标”界面，选取需要测量的工具数据（如果有载荷，选择测量的载荷）。3：进入“程序编辑器”画面，单击【调试】，选择“调用例行程序”，选择“LoadIdentity”（此程序为标准程序）-单击【转到】。4：按下使能键，点击示教器右下侧的播放键运行程序，在弹出的对话框中点击【OK】。5：点击【OK】。6：根据提示选择“Tool”（即选择要测量的是工具还是工具加负载）。7：确认六轴是否在合适位置（不必为机械原点）。8：确认工具数据名称。9：选择工具质量是否已知。10：调整旋转角度（如果工具不能进行90度旋转，要进行设置）。11：点击【MOVE】，进行慢速测试12：等待机器人完成测试步骤，观察机器人动作是否有被干涉，一直按住使能键（使能键如果断开，需要重新开始测试过程）。13：切换到自动状态，点击播放键，重新进入识别程序画面，点击“MOVE”。14：完成后跳到画面，切换为手动，显示测量结果（包括重量、重心、准确度等），确认无误后，点击“Yes”将结果写入工具数据。焊接机器人码垛机器人还有哪些地方用到工具坐标？如果在工件坐标B中对A对象进行了轨迹编程，若要在工件坐标D中的C位置加工一个相同的A对象，在不需要重新编程的情况下如何实现该功能呢？转换坐标系，将工件坐标B”变“为工件坐标D（新建坐标D）工件坐标系的建立方法？工件坐标系参数含义、工件坐标使用环境什么是工件坐标系？2、创建码垛工作站工件坐标系1.机器人在码垛时，为什么能找到准确的位置？除了需要建立工具坐标系外，还需要哪些必要的编程环境？（1）工件坐标系工件坐标系对应工件，它定义工件相对于大地坐标系（或其他坐标系）的位置。工件坐标系可以定义两个框架：用户框架（与大地基座相关）和工件框架（与用户框架相关）。工业机器人可以拥有若干个工件坐标系，或表示不同工件，或表示同一工件在不同位置的若干副本。对工业机器人进行编程时，就是在工件坐标系中创建目标和路径。这具有很多优点：（1）重新定义工作站中的工件时，只需要更改工件坐标系的位置，所有路径即刻随之更新；（2）允许操作以外轴或传送导轨移动的工件，因为整个工件可以连同路径一起移动。A.大地坐标B.工件坐标系1C.工件坐标系2大地坐标与工件坐标间的关系（2）工件坐标系设定在进行所有示教工作之前，必须先建立对应的工件坐标。工件坐对应工件，它定义工件相对于大地坐标（或其它坐标）的位置。机器人可以拥有若干工件坐标系，或者表示不同工件，或者表示同一工件在不同位置的若干副本。

对机器人进行编程时就是在工件坐标中创建目标和路径。这带来很多优点：

1）重新定位工作站中的工件时，只需要更改工件坐标的位置，所有路径将即刻随之更新。

2）允许操作以外轴或传送导轨移动的工件，因为整个工件可连同其路径一起移动。如图1所示，A是机器人的大地坐标，为了方便编程，给第一个工件建立了一个工件坐标B，并在这个工件坐标B中进行轨迹编程。如果台子上还有一个一样的工件需要走一样的轨迹，那只需建立一个工件坐标C，将工件坐标B中的轨迹复制一份，然后将工件坐标从B更新为C，则无需对一样的轨迹再编程。图1如果在工件坐标B中对A对象进行了轨迹编程，当工件坐标的位置变化成工件坐标D后，只需在机器人系统重新定义工件坐标D，则机器人的轨迹就自动更新到C了。不需要再次轨迹编程了。因A相对于B、C相对于D的关系是一样，并没有因为整体偏移而发生变化。

在对象的平面上，只需要定义三个点，就可以建立一个工件坐标。

▼X1点确定工件坐标的原点。

▼X1、2点确定工件坐标X正方向。

▼Y1确定工件坐标Y正方向。

工件坐标等符合右手定则。+Z+X+Y（3）工件坐标系中的参数释义（4）工件坐标系的变换1：在“手动操纵”界面，点击【工件坐标】2：在“工件”界面，根据实际需要和已设置的工件坐标系选择工件坐标系，比如“wobj1”，单击【确定】。3：工件坐标系变换完毕。1：在“手动操纵”界面，点击【工件坐标】2：在工件页面，单击【新建】。3：对工件坐标数据属性进行设定后，单击“确定”。4：打开编辑菜单，单击【定义】。5：将用户方法设定为“3点”。6：手动操作机器人的工具参考点靠近定义工件坐标的X1点。单击“修改位置”，将X1记录下来。

用户坐标系的设定方法7：手动操作机器人的工具参考点靠近定义工件坐标的X2点。单击“修改位置”，将X2点记录下来。8：手动操作机器人的工具参考点靠近定义工件坐标的Y1点。单击“修改位置”，将Y1点记录下来。单击“确定”。9：对自动生成的工件坐标数据进行确认后，单击“确定”。10：工件坐标wobj1创建完毕，单击【确定】。3、编辑码垛机器人有效载荷对于搬运应用的机器人，应该正确设定夹具的质量、重心tooldata以及搬运对象的质量和重心数据loaddata。负载数据定义不正确可能会导致机械臂机械结构过载。搬运机器人有效载荷质量（kg）有效载荷的转动惯量(载荷尺寸比较大时才需要定义)有效载荷重心力矩轴方向loaddata

loadName:=[mass

,

cogof[x,y,z],

aomof

[q1、q2、q3、q4],

ix,iy,iz

]注：负载的以上全部程序数据可通过调用例行程序，利用机器人自行运作运算得到，在RAPID编程中，需要对有效载荷的情况进行实时的调整。载荷的参数释义1：在“手动操纵”界面，点击【有效载荷】。2：在“有效荷载”界面，点击【新建...】。3：对有效载荷数据属性进行设定单，击【初始值】。4：对有效载荷的数据根据实际的情况进行设定，各参数代表的含义请参考下面的有效载荷参数表。单击“确定”。有效载荷设定方法ACDB配置机器人与PLC通信码垛工作站配置码垛点位数据表码垛程序结构表码垛工艺流程4、配置码垛机器人工程数据码垛工作站配置序号名称型号及配置数量单位备注机器人系统1码垛机器人本体IRB76001个

2控制柜

1个

3示教器

1个

4连接电缆总成

1套

码垛设备装置1气动吸盘600mm*400mm1个

2自动托盘库2m1个

3传送带5m1个

4网格川字形卡板1200mm*1000mm*85mm5个

产品规格1码垛产品600mm*400mm*200mm25箱

2码垛产品重量25kg

码垛点位数据表程序数据说明序号名称存储类型数据类型内容说明1Wobj1_PalletPERSwobjdata工件座标：以垛盘的一个直角来创建工件座标（当垛盘重新定位后，只需重定义工件座标，不用重新示教目标点）2Tool1_GripPERStooldata工具座标：以吸盘夹具的中心点位置来创建的吸盘夹具工具数据码垛点位数据表3LoadFullPERSloaddata载荷：当机器人吸盘吸取物料时要加载物料的重量，当机器人放置完成物料时加载原有数据load0(load0的物料重量是0)4pHomeCONSTrobtarget目标点：机器人原位点（这个目标点相对周边设备来说比较安全，不会干涉5pPlace1{5}PERSrobtarget目标点：奇数层数组6pPlace2{5}PERSrobtarget目标点：偶数层数组码垛点位数据表7pPick_BasePERSrobtarget目标点：具体抓取点根据基准点进行计算偏移8pPlace_BasePERSrobtarget目标点：具体放置点根据基准点进行计算偏移9nCycleTimePERSnum数字：产品生产时间10nCountPERSnum数字：垛盘码垛计数码垛点位数据表11nPickHPERSnum数字：拾取点Z值偏移高度12nPlaceHPERSnum数字：码垛放置点Z值偏移高度13nBoxLPERSnum数字：方块物料长度14nBoxWPERSnum数字：方块物料宽度15nBoxHPERSnum数字：方块物料高度16Clock1PERSclock时钟：计时时钟码垛点位数据表17bReadyOKPERSbool布尔量：机器人准备好状态18bPalletFullokPERSbool布尔量：码垛盘状态，码垛盘满垛时为TRUE,反之为FALSE19iPalletVARintnum中断：码垛盘切换20vMinEmptyPERSspeeddata机器工具上空载运行的最低速度21vMidEmptyPERSspeeddata机器工具上空载运行的中等速度码垛点位数据表22vMaxEmptyPERSspeeddata机器工具上空载运行的最高速度23vMinLoadPERSspeeddata机器工具上带载荷运行的最低速度24vMidLoadPERSspeeddata机器工具上带载荷运行的中等速度25vMaxLoadPERSspeeddata机器工具上带载荷运行的最高速度码垛程序结构表序号程序名称类型内容备注1mainPROC例行程序：主程序

2rInitallPROC例行程序：初始化程序

3rPickPROC例行程序：物料抓取程序

4rPlacePROC例行程序：物料放置程序

5rCycleTimePROC例行程序：计算生产节拍程序

码垛程序结构表6rCycleCheckPROC例行程序：循环检查机器人准备状态

7rCalculatePosPROC例行程序：计算产品码垛位置程序

8rCheckHomePosPROC例行程序：检测原点位置例行程序

9tPalletTRAP中断程序

10CurrentposFUNC功能程序:检测原点位置被调用功能程序

码垛工艺流程码垛工作站工艺流程步骤作业名称作业内容备注第1步作业准备系统启动①工作前的准备（首次启动前，人工将运行条件准备好）人工作业第2步输送线开始动作①输送线开始向末端输送产品②该输送线的产品到位后发出到位信号给机器人设备作业第3步机器人开始拾取物料①机器人回原位（通过检测是否需要回原位），然后计算码垛位置②机器人根据对应到位信号开始到对应输送线末端拾取产品③机器人拾取产品后运动到安全高度设备作业

码垛工艺流程码垛工作站工艺流程第4步机器人开始物料码垛①机器人从拾取安全点运动到码垛放置安全点②机器人开始到对应垛盘码垛③机器人码垛完成回码垛安全点设备作业第5步循环工作①机器人判断垛盘情况，对应处理②机器人重复步骤1-50102030405分析工具TCP点的目标位置（参考方向移植到TCP点）创建工具数据校准点示教、观察平均误差是否达到要求重定位验证定义工具数据STEP1