伺服系统与工业机器人课件第7章 伺服系统的应用

第七章伺服系统的应用李鑫合肥工业大学电气与自动化工程学院第七章伺服系统的应用7.1面向图形化的直角坐标机器人7.2电解机床7.3伺服在高压防污闪机器人上的应用7.4伺服在生产线上的应用总结2024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut27.1面向图形化的直角坐标机器人32024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut目前，工业机器人百家争鸣，广泛应用于制造业中，但是，各大机器人公司的编程语言、编程环境各不相同，传统的编程方式给企业、用户带来一定的困扰。示教盒示教编程是在用户用程序对特定任务描述完毕后，用户可通过示教触摸屏，完成对机器人编程，但其编程过程繁琐、任务单一，无法适用于其他变化场合；另外不同品牌示教器操作方式不相同。在接触式示教编程实现了传统意义上的手把手教学模式，用户使用更加简单，但对于一些大型工业机器人如焊接、码垛机器人，其体积过于庞大，此时接触式示教编程不仅不方便，而且存在一定的安全风险。基于此设计出了基于视觉的机器人免编程系统。这种免编程系统相较于传统示教器编程就如同Windows系统相较于早期DOS系统编程，操作界面人性化，操作方式多样化，因此免编程系统对于用户来说是一种全新的编程体验，能够大大地缩短编程时间，并且对于机器人复杂的运动轨迹有其独到的编程优势。7.1.1硬件架构42024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut向图形化的直角坐标机器人硬件结构图直角坐标机器人控制柜布局图与实物图电气原理图7.1.2软件设计52024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut软件侧驱动器参数配置PLC流程图和部分代码7.1.3界面设计62024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut系统主界面图形编辑界面机器人在线模拟仿真平台7.2电解机床72024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut电解加工的基本原理是利用金属在电解液中发生电化学阳极溶解。加工时，工件接直流电源的正极，工具接负极，两极之间保持较小的间隙，工具电极向工件进给。电解液从极间间隙中流过，使两极之间形成导电通路，并在电源电压下产生电流，从而形成电化学阳极溶解。随着工件表面金属材料的不断溶解，工具阴极不断地向工件进给，溶解的电解产物不断地被电解液冲走，工件表面也就逐渐被加工成接近于工具电极的形状。电解加工对于难加工材料、形状复杂或薄壁零件的加工具有显著优势。目前，电解加工已获得广泛应用，如模具型腔，叶片，型孔及小孔，整体叶轮，枪、炮管膛线，异型孔及异型零件，倒角和去毛刺等加工，并且在许多零件的加工中，电解加工机床工艺已占有重要甚至不可替代的地位。7.2.1硬件架构82024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut控制系统框图系统主电路图该控制系统由三大部分组成：PC上位控制系统、PLC控制系统和伺服控制系统。其中PC作为人机界面，实时显示工件加工的状态同时能配置加工参数并具有控制功能；PLC控制系统主要是完成逻辑控制如电解液的温度、压力、流速控制、对刀、电源柜正负加电，自动加工手动加工等，同时具有故障检测与保护功能；伺服控制系统主要通过伺服驱动器控制伺服电机再通过减速机控制阴极刀具的进给。三大组成部分间是总线式结构，通过Modbus协议进行通信。控制系统电路框图7.2.2软件设计92024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut主程序流程图自动加工程序流程图对刀子程序流程图7.2.3界面设计102024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut实际系统图上位机软件部分界面图7.3伺服在高压防污闪机器人上的应用112024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut对于沿海高温高湿高盐雾重度污染区域，配电线路不可避面免地发生污闪故障。配电线路污闪主要是由于电源表面附着的污秽物受环境条件影响，导致其表面的绝缘性能下降，并且不断出现放电的一种现象。配电线路是由多个小部分共同组合而形成的，其中主要的部分是绝缘子。绝缘子是高压配电线路的一种绝缘控件,在架空的配电线路中发挥着重要的绝缘作用的同时，还有支撑导线和防止电流回流的作用。而污闪会导致绝缘子的绝缘水平降低，严重时会严重影响绝缘子的绝缘作用，造成电流回流、电线的降容抗作用受到影响，从而会导致电流损失增加，发生某些特殊状况，如遭到雷击、导致线路跳闸等严重的影响，严重威胁到配电网设备的安全稳定运行。人工高空带电作业不仅存在较高的风险，而且效率低下，极可能出现不规范操作导致线路不能正常工作，基于此本团队设计了一种整治防污闪设备。整个设备架设在绝缘斗臂车的平台上，在车斗上搭载机械手臂和高清摄像头，进行视距操作，通过遥感装置及显示屏，进行信息传输和图像分析，成像装置、机械臂和传动装置的有机结合，能精确、有效的实现不同类型、多场景的线路防污闪治理要求，提高作业效率，减小人为作业的风险性，有效降低配电架空线路的跳闸等故障几率。7.3.1硬件架构122024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut系统联络图防污闪机器人硬件结构图通讯流程图7.3.2软件设计132024/8/7伺服系统与工业机器人.hfutPLC流程图PLC部分代码7.3.3界面设计142024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut高电压防污闪设备报警界面示意图界面主要功能有：（1）显示七个轴的备妥、故障、回原点成功及总故障和系统正常运行的信号灯。备妥成功则是绿灯，发生故障则为红灯，回原点成功为绿灯。七个轴有任意一个有故障时总故障灯显示红色，整个系统正常运行时正常运行灯显示为绿色。无状态时统一显示为灰色。（2）可以显示七个轴当前的实时位置数值，包括当前位置、原点、正负（上下、左右）极限位、正负（上下、左右）软极限位。（3）等同于遥控器上急停和解除急停按钮。（4）等同于遥控器轴控制按钮，配合第2部分区域，来调整七个轴到合适位置。（5）等同于遥控器设备控制按钮，控制喷涂、清洗、清扫的启动与停止。（6）监测清洗液和喷涂液水箱的实时水位，包括上限、下限。（7）点击按钮可跳转到报警界面。7.4伺服在生产线上的应用152024/8/7伺服系统与工业机器人.hfut自动化生产线布