机械专业综合课程设计说明书--车灯涂胶作业工业机器人离线编程与虚拟仿真

机 械 专 业 综 合 课 程 设 计 说 明 书车灯涂胶作业工业机器人离线编程与虚拟仿真学 院（系）： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及自动化 目 录1车灯涂胶作业工作站描述与构成12工具坐标系的标定方法13人机交互指令的应用33.1 写屏指令“TPWrite”33.2 示教器端人工输入数值指令“TPReadNum”33.3 屏幕上显示不同选项供用户选择指令“TPReadFK”33.4 清屏指令“TPErase”43.5 等待类指令及其应用43.5.1 WaitDI43.5.2 WaitUntil43.5.3 Waittime44计时指令的应用45 I/O配置56示教任务实施5参 考 文 献91车灯涂胶作业工作站描述与构成车灯涂胶作业工作站是利用IRB1410机器人将胶体均匀地涂抹在灯壳胶槽内；本工作站已经预设涂胶效果，需要在此工作站中以此完成I/O配置、程序数据创建、目标点示数、程序编写及调试，最终完成整个汽车车灯的涂胶过程。机器人工作台布局如图1-1所示。图1-1 机器人工作站布局涂胶是车灯装配过程中重要的一个环节，车灯涂胶轨迹较为复杂，对布胶均匀性、密封性、外观性都有较高的要求；工业机器人可以灵活地生成复杂的空间轨迹，完成复杂的布胶动作，并且运动快速、平稳、重复精度高，可充分保证生产节拍需求，并保证胶条均匀，使产品质量稳定。12工具坐标系的标定方法在轨迹类应用过程中，机器人所使用的工具多数为不规则形状，这样的工具很难通过测量的方法计算出工具尖点相对于初始工具坐标系tool0的偏移，所以通常采用特殊的标定方法来定义新建的工具坐标系如图2-1所示。此工作站中对应的校准针、校准针座如图2-2所示。校准之前，为避免视线干扰，可将灯罩A、灯罩B、围栏、原工具坐标系框架tGlueGun取消可见；将校准针、校准针座设为可见。图2-1 工具坐标系设定图2-2 校准针、校准针座位置3人机交互指令的应用在机器人程序运行过程中，经常需要添加人机交互，实时显示当前信息或者人工选择确认等，下面列举几个常用的人机交互指令的用法。3.1 写屏指令“TPWrite”该指令的作用是将字符串显示在示教器屏幕上，在字符串后面可增加数据显示，如：TPWrite “The last cycle time is ” Num:=cycletime;若对应数值型数值数据cycletimede 的数值为5，运行该指令，则示教器屏幕上会显示“The last cycle time is 5”。23.2 示教器端人工输入数值指令“TPReadNum”该指令的作用是通过键盘输入的方式对指定变量进行赋值，如：TPReadNum reg1，“ how many products should be produced ?” ;运行该指令，示教器屏幕上会出现数值输入键盘，假设人工输入 5，则对应的 reg1被赋值为 5。3.3 屏幕上显示不同选项供用户选择指令“TPReadFK”该指令最多支持5个选项，如：TPReadFK reg1，“More？”，stEmpty，“Yes”，“No”；运行该指令，则屏幕上的显示效果如表3.3-1所示，可人工进行选择。若选择为Yes，则对应reg1被赋值为选项的编号4；则后续可以根据reg1的不同数值执行不同的指令。More？ Yes No表3.3-1 写屏效果3.4 清屏指令“TPErase”运行该指令，则屏幕上的指令显示全部清空。3.5 等待类指令及其应用3.5.1 WaitDI该指令的作用是等待数字输入信号达到指定状态，并可设置最大等待时间以及超时标识，如：WaitDI di1,1MaxTime:=3TimeFlag:=bool1；该条指令的功能是：等待数字输入信号di变为1，最大等待时间为3s，若超时则bool1被赋值为TRUE，程序继续执行下一条指令；若不设最大等待时间，则指令一直等待直至信号变为指定数值。类似的指令有WaitGI、WaitAI、waitDO、WaiteGO WaiteAO等。33.5.2 WaitUntil 该指令的作用是等待条件成立，并可设置最大等待时间以及超时标识，如：WaiteUntil reg1=5MaxTime:=3TimeFlag:=bool1；该条指令的功能是：等待数值型数据reg1变为5，最大等待时间为3s，若超时则bool1被赋值为TRUE，程序继续执行下一条指令；若不设最大等待时间，则指令一直等待直至条件成立。WaiteUntil di1=1MaxTime:=3TimeFlag:=bool1；等同于上述WaitDI的指令3.5.3 Waittime 该指令的作用是等待固定的时间，如：Waittime 0.3；该条指令的功能是：机器人运行到该指令时，指针会在此处等待0.3s。4计时指令的应用在机器人应用的过程中，节拍是我们关注的一个焦点。在RAPID中，有专门用于计时的时钟数据以及一系列的计时指令和函数，如下：时钟数据：Clock，必须定义为变量类型，最小计时单位为0.001s。计时指令和函数：ClkStart：开始计时。ClkStop：停止计时。ClkReset：时钟复位。ClkRead：读取时钟数值。5 I/O配置在“控制器”菜单中打开虚拟“示教器”，如图5-1所示。图5-1 打开示教器虚拟示教器打开以后，首先将界面语言改选成中文，然后依次单击“ABB 菜单” “控制面板” “配置”，进入“I/O主题”，配置I/O信号。在此工作站中，配置1个DSQC652通信板卡（数字量16进16出），则需要在Unit中设置此I/O单元的相关参数，配置见表5-1和表5-2。NameType of UnitConnected to BusDeviceNet AddressBoard10D652DeviceNet110表5-1 Unit单元参数在此工作站中，需要配置如下信号：数字输出信号doGlue，用于控制胶枪涂胶。数字输入信号diGlueStartA，A工位涂胶启动信号。数字输入信号diGlueStartB，B工位涂胶启动信号。4NameType of SignalAssigned to UnitUnit MappingdoGlueDigital OutputBoard100diGlueStartADigital InputBoard100diGlueStartBDigital InputBoard101表5-2 I/O信号参数6示教任务实施在此工作站中需要示教大量的目标点，而且在示教目标点的过程中需要尽量调整工具姿态，使得工具Z轴方向与工件表面保持垂直关系。在此工作站中，有2个工位，则需要分别对A工位、B工位进行目标点示教，对应的子程序分别为rGlueA、rGlueB，在程序编程器中可找到这两个程序，如图6-1和图6-2所示。图6-1 程序指令1图6-2 程序指令2需要注意的是：示教目标点时，手动操作画面当前所使用的工具和工件坐标系要与指令里面的参考工具和工件坐标系保持一致，否则会出现“错误的活动工件、工具”等警告。示教A工件目标点时，统一使用工具坐标系“tGlue”、工件坐标系“WobjA”；示教B工件目标点时，统一使用工具坐标系 “tGlue”工件坐标系“WobjB”；示教pHome点时，统一使用工具坐标系“tGlue”、工件坐标系“Wobj0”。5对A工位和B工位进行目标点示教的起始位置如图6-3和图6-4所示。图6-3 A工位起始点图6-4 B工位起始点机器人工作原位pHome（图6-5）：在示教过程中，可以不严格按照模板程序中所选取的目标点位置的数量，可自由进行选取，并添加或删除对应的运动指令。完成所有目标点的示教后，执行仿真开始按钮，查看工作站运行情况，若运行正常，则保存该工作站。图6-5 机器人工作原位pHome参 考 文 献1 叶晖，等.工业机器人实操与应用技巧M.北京:机械工业出版社,2010.2 叶晖，等.工业机器人典型应用案例精析M.北京:机械工业出版社,2013. 3 胡伟，等.工业机器人行业应用实训教程M.北京:机械工业出版社,2015.4Rong-JongWai.TrackingcontrolbasedonneuralnetworkstrategyforrobotmanipulatorJ.Neurocomputing.2002.5D.M.Dawson,Z.Qu,F.L.Lewis,J.F.Dorsey.RobustcontrolforthetrackingofrobotmotionJ.InternationalJournalofControl.1990(3).9