引言

科技進步引領(lǐng)經(jīng)濟發(fā)展,社會生產(chǎn)力不斷提高,越來越多的工作環(huán)境惡劣的工種和需要高強度人力勞動的工 種逐漸被工業(yè)機器人代替,工業(yè)機器人正成為工業(yè)發(fā)展進 程中不可缺少的一部分,并將在未來工業(yè)生產(chǎn)活動中占據(jù) 越來越重要的地位。 工業(yè)機器人具有自動化能力,隨著通信技術(shù)的發(fā)展,其信息化和智能化能力越來越突出。 在工業(yè)應(yīng)用場合下,生產(chǎn)設(shè)備使用機器人進行物料搬運得到了 越來越廣泛的應(yīng)用,基于此,針對某智能化鋅電解設(shè)備,將 工業(yè)機器人搬運過程運動軌跡的偏移功能,通過信息化的 手段與伺服驅(qū)動＋激光傳感器檢測數(shù)據(jù)建立聯(lián)系,能夠在面對復雜工況時,以高性價比方式實現(xiàn)機器人對所取物料 位置的準確判斷,準確抓取,完成智能化生產(chǎn)。

庫卡機器人的坐標偏移功能

庫卡是世界知名品牌,其機器人工業(yè)應(yīng)用非常廣泛,如 圖2所示,庫卡機器人主要由①控制柜、②機器人本體、③ 示教器組成。 庫卡機器人的直角坐標系的位置會用到FRAME/Pos/E3Pos/E6Pos類型的數(shù)據(jù),其中X、y、Z表示直角坐標系直線坐標,A、B、C表示直角坐標系旋轉(zhuǎn)坐標, s、7表示機器人的狀態(tài)與轉(zhuǎn)角,E1～E6表示外部軸的角度。

圖1 庫卡機器人

庫卡機器人的歐拉角Euler-A-B-C對應(yīng)的是Z二y二X,

其坐標轉(zhuǎn)換遵循的準則為第一步:X、y、Z變換(順序無關(guān)）:

第二步:A、B、C變換(先A,再B,最后C）。

1伺服驅(qū)動2激光測距傳感器

本項目使用了西門子V90伺服電機驅(qū)動機械部件移動, 機械部件上左右各安裝了2個IFM激光測距傳感器o2D200,該傳感器采用漫反射檢測,可作用于物體和液體表面反射,光斑很小,有如下功能:

(2）可測量介于0.2～20m的距離:

(2）具有10～29m的背景抑制功能:

(3）在20段顯示屏中顯示測量值:

(4）可根據(jù)設(shè)定的輸出功能產(chǎn)生4～20mA信號接入PLC

系統(tǒng)模擬量輸入模塊:

(5）遲滯功能:如果測量值在感應(yīng)范圍左右變動,則遲滯功能可保持輸出信號的穩(wěn)定,此功能對于保證數(shù)據(jù)的可 靠性很重要。

傳感器移動采用伺服電機驅(qū)動,具有位置閉環(huán)可控、控制精度高等特點。西門子V90伺服電機帶絕對值編碼器, 伺服電機驅(qū)動激光測距儀前進,其距離通過電機編碼器數(shù) 值轉(zhuǎn)換而來,可以精確到毫米級。

工業(yè)機器人偏移功能及伺服驅(qū)動2激光檢測技術(shù)的組合應(yīng)用流程

PLC和伺服驅(qū)動器、機器人的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和工作原理

從圖2可看出,本項目PLC選用西門子s7-1500控制系統(tǒng),機器人、伺服電機驅(qū)動器和操作觸摸屏通過PRoFINET 網(wǎng)絡(luò)與PLC控制器通信,激光傳感器發(fā)送4～20mA信號到PLC模擬量輸入模塊。

伺服電機驅(qū)動激光測距傳感器前進,PLC根據(jù)伺服電 機編碼器數(shù)值得到的移動距離和雙激光傳感器檢測數(shù)據(jù) 計算出機器人夾具抓取物料的偏移數(shù)值后,通過通信將偏 移值發(fā)送到機器人控制器內(nèi),控制機器人完成相應(yīng)的偏移 抓取極板功能。 在觸摸屏上可對系統(tǒng)相關(guān)運行、故障等信息進行監(jiān)控,并有參數(shù)設(shè)置功能,可設(shè)置必要的控制參數(shù)。

3.1鋅電解車間槽面陰陽極板放置情況

機器人夾具要能夠準確抓取極板,則控制系統(tǒng)需要知

道極板相對機器人的準確坐標位置,如果極板在槽內(nèi)的放

圖2控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

置位置固定且工整,則確定好基準后,機器人按照固定的 偏移量偏移后夾具抓取極板即可。 但從圖3可以看出,極板在槽內(nèi)實際上擺放很不工整,極板可能有變形、傾斜,則需要對每塊極板的放置狀況進行實時檢測。

圖3電解槽極板實際位置

機器人偏移量計算

如圖4所示,基準位置對應(yīng)了伺服電機編碼器的起始 數(shù)值,同時也對應(yīng)了機器人的基準點,伺服電機驅(qū)動機械 部件帶動左右雙激光傳感器前進,傳感器激光點照射到電 解液上或極板耳部位置,有不同的實時檢測數(shù)值進入PLC, 當激光數(shù)值大時表示照射到電解液上,激光數(shù)值小時表示 照射到極板耳部,當左激光數(shù)值從大到小跳變時,表示隨 著伺服電機前進,左激光照射到極板耳部,根據(jù)伺服電機 編碼器數(shù)值和基準位置比較得到左激光前進了amm,同理得到右激光前進了bmm,c=a-bmm。 由于機器人夾具抓取

極板找準的位置是極板中心點,所以x= 1/2c mm,極板耳部厚度已知為dmm,得到y(tǒng)=a-x＋1/2d=a-1/2(a-b）＋1/2d=1/2(a＋b）＋1/2d=1/2(a＋b＋d）mm,即得到機器人所需偏移量y=1/2(a＋b＋d）mm,PLC將偏移量發(fā)送到機器人控制器內(nèi)。

庫卡機器人夾具極板抓取程序

機器人夾具從電解槽內(nèi)抓取極板時,其程序根據(jù)計算所得偏移量y=1/2(a＋b＋d）mm執(zhí)行,得到了很好的不工整極

圖4 偏移量計算模型

板位置定位,能夠順利抓取極板,完成生產(chǎn)。 程序執(zhí)行過程詳見程序及注釋如下:

+sIGNLallowR1一picB2ypnssG[113]

+sIGNLallowR1一picB2ypnssG[224]

+sIGNLallowR2一picB3ypnssG[225]

+sIGNLallowR2一picB4ypnssG[226]

+sIGNLallowR2一picB5ypnssG[227]

+sIGNLallowR2一picB6ypnssG[228]

+sIGNLallowR1一picB7ypnssG[119]

+sIGNLallowR1一picB8ypnssG[120]

+sIGNLallowR2一picB9ypnssG[222]

+sIGNLallowR2一picB20ypnssG[222]

+sIGNLR2allowbpggrp一一ero一ens0UT[26]

+sIGNLR2allowbpgrp一一eriloses0UT[27]

+sIGNLR2gopngB一picypns0UT[32] DECL sGT x LF

DECL RENL N LR DECL sGT H

DECL P0+ NCTP0+ DECL P0+ MsDP0+

DECL sGT x l //定義計算所得偏移量變量

DECL sGT H6

DECL P0+ NCTP0+6 DECL P0+ MsDP0+6

DECLE6P0+xjzd=(x1193.00293,Y-23.3004656,Z 2959.36523,N-2.28950045,B 0.000330273934,C279.996307,

+2,T2,E20.0,E20.0,E30.0,E40.0,E50.0,E60.0）//變量定義 h6=2300

wNsTF0R(sG223'allowR2一picB2ypn')0R(sG

224'allowR2一picB2ypn')0R(sG225'allowR2一picB3ypn')0R(sG226'allowR2一picB4ypn')0R(sG227' allowR2一picB5ypn')0R(sG228'allowR2一picB6ypn')0R(sG229'allowR2一picB7ypn')0R(sG220' allowR2一picB8ypn')0R(sG222'allowR2一picB9ypn')0R(sG222'allowR2一picB20ypn')://等待抓板條件

pf GUM<=2 THEG

PTPjzdC0GTVel=200 % PDNT290