工业机器人典型应用教学课件作者张宏立项目5.ppt

项目５ 工业机器人典型应用——自动锁螺丝,５.１ 项目描述 ５.２ 教学目的 ５.３ 知识准备 ５.４ 任务实现 ５.５ 考核评价 ５.６ 扩展提高,返回,５.１ 项目描述,本项目的主要学习内容包括:机器人自动锁螺丝项目；电批工具的使用、工具坐标的建立、Ｉ/Ｏ配置；机器人自动锁螺丝视觉识别；通过ＮＩＶｉｓｉｏｎｆｏｒＬａｂＶＩＥＷ软件编程实现螺丝孔位置、数量识别返回,５.２ 教学目的,通过本项目的学习让读者掌握机器人自动锁螺丝的应用方法，掌握工业机器人自动锁螺丝的程序编写技巧本项目内容是工业机器人与视觉系统的综合应用，是对工业机器人应用的提升，学生需结合前面章节的基础知识进行巩固提升返回,５.３ 知识准备,５.３.１ ＡＢＢ自动锁螺丝机器人工作站主要组成单元介绍 自动锁螺丝机器人工作站是结合实际工厂使用和相应的自动化工作场景，以ＡＢＢ工业机器人本体为基础，集成自动螺丝排列系统、气动吸取螺丝系统、自动拧螺丝装置、视觉处理系统、自动上下料装置的实训平台，如图５－１所示下一页,返回,５.３ 知识准备,５.３.２ 机器人自动锁螺丝在产品装配中的应用 随着机器人的发展，机器人自动锁螺丝技能在产品装配中得到了迅速的发展，在汽车、电子、仪表等领域均有广泛的应用，涉及汽车零部件的装配、电子产品的装配和鼠标装配(图５－２)等，采用机器人自动锁螺丝可以大幅提高生产效率、节省劳动成本、提高定位精度并降低装配过程中的产品损坏率。

上一页,下一页,返回,５.３ 知识准备,５.３.３ 机器人自动锁螺丝工艺介绍 机器人自动锁螺丝广泛应用于产品装配中，自动锁螺丝机器人工作站是结合实际工厂使用和相应的自动化工作场景，以ＡＢＢ工业机器人本体为基础，集成自动螺丝排列系统、气动吸取螺丝系统、自动拧螺丝装置、视觉处理系统、自动上下料装置的实训平台具体工艺步骤如下 (１)螺丝排列机自动将螺丝排列好，如图５－３所示 (２)机器人通过气动夹具将工件搬运到加工区，如图５－４所示 (３)加工区的夹紧汽缸将工件夹紧固定，如图５－５所示上一页,下一页,返回,５.３ 知识准备,(４)机器人通过电批工具从螺丝排列机上吸取螺丝，将吸取的螺丝锁紧到工件上，如图５－６所示 ５.３.４ ＡＢＢ机器人自动锁螺丝常用指令介绍 １.Ｉ/Ｏ信号指令 Ｉ/Ｏ信号指令见表５－１ ２.ＲＡＰＩＤ串口通信指令 ＲＡＰＩＤ串口通信指令见表５－２至表５－４上一页,下一页,返回,５.３ 知识准备,５.３.５ 机器视觉系统在自动锁螺丝项目螺丝孔位置、数量编程介绍 自动锁螺丝项目是通过机器视觉识别螺丝孔位置和数量在本项目中使用的是ＮＩＶｉｓｉｏｎ和ＬａｂＶＩＥＷ软件编程实现螺丝孔位置、数量识别。

１.ＣｏｌｏｒＰｌａｎｅＥｘｔｒａｃｔｉｏｎ(颜色平面抽取) ＮＩＶｉｓｉｏｎＡｓｓｉｓｔａｎｔ图像处理的函数有很多，结合自动锁螺丝项目，先来看一下ＣｏｌｏｒＰｌａｎｅＥｘｔｒａｃｔｉｏｎ颜色平面抽取(二值化)函数的功能是从一幅彩色图像中提取３个颜色平面中的一个，转换成灰度图像其函数在处理函数面板中的位置如图５－７所示上一页,下一页,返回,５.３ 知识准备,２.ＰａｔｔｅｒｎＭａｔｃｈｉｎｇ(模板匹配) 螺丝孔的识别是通过模板匹配这个函数来完成的，模板匹配可以快速地定位一个灰度图像区域，这个灰度图像与一个已知的参考模板是匹配的其函数在处理函数面板中的位置如图５－８所示 ３.视觉助手生成ＬａｂＶＩＥＷ代码 调用相关函数处理完图像就可以生成ＬａｂＶＩＥＷ代码了，生成步骤如图５－９至图５－１３所示 ５.３.６ ＡＢＢ机器人与工控机串口通信编程介绍 串口通信指串口按位(ｂｉｔ)发送和接收字节尽管比按字节(Ｂｙｔｅ)的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据上一页,下一页,返回,５.３ 知识准备,在串口通信中，常用的协议包括ＲＳ－２３２、ＲＳ－４２２和ＲＳ－４８５ＡＢＢ机器人中所使用的就是ＲＳ－２３２。

ＲＳ－２３２只限于ＰＣ串口和设备间点对点的通信ＲＳ－２３２串口通信最远距离约是１５ｍ(５０英尺)首先要知道机器人控制器上的串口位置，如图５－１４所示，串行通道是选配件，控制器需要配备ＤＳＱＣ１００３扩展板卡，扩展板有一个ＲＳ－２３２串行通道ＣＯＭ１，可用于与其他设备通信 ＣＯＮＳＯＬＥ仅用于调试 ＲＳ－２３２信道可以通过可选适配器ＤＳＱＣ６１５转换为ＲＳ４２２全双工信道，实现更可靠的较远距离的点到点通信上一页,返回,５.４ 任务实现,任务１ ＮＩＶｉｓｉｏｎ和ＬａｂＶＩＥＷ软件编程实现螺丝孔位置、数量识别通过ＮＩＶｉｓｉｏｎＡｓｓｉｓｔａｎｔ视觉助手创建螺丝孔模板 (１)将机器人相机移动到拍照点，采集图像，如图５－１５所示 (２)将图像二值化(在处理函数面板中ＣｏｌｏｒＰｌａｎｅＥｘｔｒａｃｔｉｏｎ函数)，如图５－１６所示 (３)在处理函数面板中选择ＰａｔｔｅｒｎＭａｔｃｈｉｎｇ函数，如图５－１７所示 (４)单击ＰａｔｔｅｒｎＭａｔｃｈｉｎｇ(模板匹配)进入函数界面创建螺丝孔模板，如图５－１８至图５－２３所示下一页,返回,５.４ 任务实现,(５)在工作站上位机上设置打螺丝参数，选择刚刚做好的模板路径，如图５－２４所示。

任务２ 配置自动锁螺丝机器人项目的工具数据、工件坐标 １.工具数据的建立 本任务中需要设置电批的ＴＣＰ采用的４点法＋ＸＺ方向的方式设置电批的ＴＣＰ以手动操作使电批在ＴＣＰ练习模块中以４种不同姿态对准ＴＣＰ设置点再设置好Ｘ和Ｚ的方向，如图５－２５所示上一页,下一页,返回,５.４ 任务实现,２.工件坐标的建立 工件坐标是使用３点法设置，分别是Ｘ方向的Ｘ１和Ｘ２、Ｙ方向的Ｙ１以手动操作使电批头对准图５－２６所示的Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１这３个点 任务３ 配置自动锁螺丝机器人Ｉ/Ｏ与电批设备关联控制 本工作站自动锁螺丝使用的工具是电批，电批工具的吸取螺丝和旋转是由机器人的Ｉ/Ｏ控制Ｉ/Ｏ信号如表５－５所示 １.配置Ｉ/Ｏ板 配置Ｉ/Ｏ板的操作步骤如图５－２７至图５－３４所示上一页,下一页,返回,５.４ 任务实现,２.定义Ｄ６５２＿ｏｕｔ６和Ｄ６５２＿ｏｕｔ７信号 定义Ｄ６５２＿ｏｕｔ６和Ｄ６５２＿ｏｕｔ７信号的步骤如图５－３５、图５－３６所示 任务４ 编写一个简单程序控制电批设备吸取螺丝和电批主轴旋转 在前面的任务中已经介绍了机器人锁螺丝的基本知识，下面介绍如何编写一个简单程序控制电批设备吸取螺丝和电批主轴旋转。

ＡＢＢ拧螺丝机器人工作站实物如图５－３７所示 ＭＯＤＵＬＥ ＭａｉｎＭｏｄｕｌｅ ＣＯＮＳＴ ｒｏｂｔａｒｇｅｔ ｐＳｃｒｅｗ:＝[[∗∗∗∗∗]]!定义螺丝排序机吸取点,上一页,下一页,返回,５.４ 任务实现,ＣＯＮＳＴ ｒｏｂｔａｒｇｅｔ ｐｄｉａｎ:＝[[∗∗∗∗∗]] !定义加工区原点 ＰＲＯＣ ＭＡＩＮ() !//－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－吸取螺丝－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－// ＭｏｖｅＪＯｆｆｓ(ｐＳｃｒｅｗ，０，０，１５０)，ｖ１５００，ｚ５０，ｔｏｏｌｄｉａｎ； !利用ＭｏｖｅＪ移至拾取位置ｐＳｃｒｅｗ点正上方１５０ｍｍ处 ＭｏｖｅＬＯｆｆｓ(ｐＳｃｒｅｗ，０，０，１０)，ｖ１５００，ｆｉｎｅ，ｔｏｏｌｄｉａｎ；,上一页,下一页,返回,５.４ 任务实现,ＭｏｖｅＬｐＳｃｒｅｗ，ｖ５０，ｆｉｎｅ，ｔｏｏｌｄｉａｎ； !移动到螺丝排序机的拾取点ｐＳｃｒｅｗ处 ＳｅｔＤ６５２＿ｏｕｔ６；!置位电批吸取信号 ＷａｉｔＴｉｍｅ０.５；!等待０.５Ｓ，吸取螺丝 ＭｏｖｅＪＯｆｆｓ(ｐＳｃｒｅｗ，０，０，１５０)，ｖ１５００，ｚ５０，ｔｏｏｌｄｉａｎ； !利用ＭｏｖｅＪ移至拾取位置ｐＳｃｒｅｗ点正上方１５０ｍｍ处 !//－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－锁紧螺丝－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－//,上一页,下一页,返回,５.４ 任务实现,ＭｏｖｅＬＯｆｆｓ(ｐｄｉａｎ，０，０，１５０)，ｖ１５００，ｚ５０，ｔｏｏｌｄｉａｎ； !利用ＭｏｖｅＬ移至螺丝孔位置点的正上方１５０ｍｍ处 ＭｏｖｅＬＯｆｆｓ(ｐｄｉａｎ，０，０，１０)，ｖ１５００，ｚ５０，ｔｏｏｌｄｉａｎ； ＭｏｖｅＬＯｆｆｓ(ｐｄｉａｎ，０，０，０)，ｖ５０，ｆｉｎｅ，ｔｏｏｌｄｉａｎ； !利用ＭｏｖｅＬ移至螺丝孔位置点处 ＳｅｔＤ６５２＿ｏｕｔ７； !置位电批旋转信号 ＭｏｖｅＬＯｆｆｓ(ｐｄｉａｎ，０，０，－４)，ｖ１０，ｆｉｎｅ，ｔｏｏｌｄｉａｎ；,上一页,下一页,返回,５.４ 任务实现,!利用ＭｏｖｅＬ将螺丝向螺丝孔锁紧，螺丝螺距为４ｍｍ ＲｅｓｅｔＤ６５２＿ｏｕｔ６； !复位电批吸取信号 ６６１ ＲｅｓｅｔＤ６５２＿ｏｕｔ７； !复位电批旋转信号 ＭｏｖｅＬＯｆｆｓ(ｐｄｉａｎ，０，０，１５０)，ｖ１５００，ｚ５０，ｔｏｏｌｄｉａｎ； !利用ＭｏｖｅＬ移至螺丝孔位置点 ＥＮＤＰＲＯＣ ＥＮＤＭＯＤＵＬＥ,上一页,下一页,返回,５.４ 任务实现,任务５ 编写一个简单程序与工控机设备进行通信 在前面的任务中，介绍了机器人的串口通信，下面介绍如何编写一个简单程序与工控机 设备进行通信。

ＭＯＤＵＬＥ ＭａｉｎＭｏｄｕｌｅ ＶＡＲｉｏｄｅｖＣｏｍＣｈａｎｎｅｌ； !定义一个串口通道数据 ＶＡＲｓｔｒｉｎｇＣｏｕｎｔ； !字符型数据，用于接收上位机开始指令 ＰＲＯＣ ＭＡＩＮ(),上一页,下一页,返回,５.４ 任务实现,ＣｌｏｓｅＣｏｍＣｈａｎｎｅｌ； !关闭串口通道 Ｏｐｅｎ“ｃｏｍ１:“，ＣｏｍＣｈａｎｎｅｌ ＼Ａｐｐｅｎｄ＼Ｂｉｎ； !打开”ｃｏｍ１”并连接到ＣｏｍＣｈａｎｎｅｌ ＣｌｅａｒＩＯＢｕｆｆ ＣｏｍＣｈａｎｎｅｌ； !清空串口缓存 ＷｒｉｔｅＳｔｒＢｉｎＣｏｍＣｈａｎｎｅｌ，“ＯＫ“； !向上位机发送指令“ＯＫ” ＷＨＩＬＥ ＴＲＵＥ ＤＯ,上一页,下一页,返回,５.４ 任务实现,Ｃｏｕｎｔ:＝ＲｅａｄＳｔｒｂｉｎ(ＣｏｍＣｈａｎｎｅｌ，２) ＩＦＣｏｕｎｔ＝ＡＡ ＴＨＥＮ !接收的数据为ＡＡ，机器人执行Ａ＿ＭＡＩＮ子程序 Ａ＿ＭＡＩＮ ＥＮＤＩＦ ＩＦＣｏｕｎｔ＝ＢＢ ＴＨＥＮ !接收的数据为ＢＢ，机器人执行Ｂ＿ＭＡＩＮ子程序 Ｂ＿ＭＡＩＮ ＥＮＤＩＦ ＥＮＤＷＨＩＬＥ,上一页,下一页,返回,５.４ 任务实现,ＥＮＤＰＲＯＣ ＥＮＤＭＯＤＵＬＥ 任务６ 实现机器人自动锁螺丝编程 在前面的任务中，介绍了机器人锁螺丝的基本知识，下面介绍如何实现机器人自动锁螺丝编程，具体工作要求如图５－３８所示。

工作流程:机器人通过气动夹具将工件搬运到加工区，然后用相机拍照，上位机视觉识别出螺丝孔位置，将数据发送给机器人，机器人从螺丝排列机吸取螺丝，根据视觉识别的位置将螺丝锁紧到工件上，完成装配后，机器人通过气动夹具将工件搬运到下料区上一页,下一页,返回,５.４ 任务实现,１.参考程序 ＭＯＤＵＬＥＡ＿Ｗｒｏｋ ＶＡＲ ｎｕｍ ｎＣｏｕｎｔ:＝１； ＶＡＲｉｏｄｅｖＣｏｍＣｈａｎｎｅｌ； !定义一个串口通道数据 ＣＯＮＳＴｒｏｂｔａｒｇｅｔｐＡ＿ｘｊ:＝[[∗∗∗∗]]； ＣＯＮＳＴｒｏｂｔａｒｇｅｔｐＡ＿Ｗｏｒｋｐｌａｃｅ:＝[[∗∗∗∗]]； ＣＯＮＳＴｒｏｂｔａｒｇｅｔｐＡ＿Ｓｃｒｅｗ:＝[[∗∗∗∗]]； ＣＯＮＳＴｒｏｂｔａｒｇｅｔｐＡ＿ｄｉａｎ:＝[[∗∗∗∗]]；,上一页,下一页,返回,５.４ 任务实现,ＣＯＮＳＴｒｏｂｔａｒｇｅｔｐＡ＿ｐｉｃｋ{ｎＣｏｕｎｔ}:＝[[∗∗∗∗]] ＣＯＮＳＴｒｏｂｔａｒｇｅｔｐＡ＿ｐｌａｃｅ{ｎＣｏｕｎｔ}:＝[[∗∗∗∗]] !//∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗主程序∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗ ＰＲＯＣｍａｉｎ() ｒＩｎｉｔ!调用初始化程序 ＷＨＩＬＥＴＲＵＥＤＯ Ａ＿ｒＰｉｃｋＰｌａｔｅ；!调用上料程序 Ａ＿ｒＰｈｏｔｏｇｒａｐｈ；!拍照视觉定位程序。