玻璃裝配作業(yè)工業(yè)機(jī)器人離線編程與虛擬仿真

大 連 民 族 學(xué) 院 機(jī) 械 專 業(yè) 綜 合 課 程 設(shè) 計 說 明 書玻璃裝配作業(yè)工業(yè)機(jī)器人離線編程與虛擬仿真學(xué) 院（系）： 機(jī)電信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化學(xué) 生 姓 名： 教宗昊 學(xué) 號： 2013022304 指 導(dǎo) 教 師： 馮長健 完 成 日 期： 2016,12,13 大連民族學(xué)院目 錄1.工業(yè)機(jī)器人概況22.玻璃裝配作業(yè)工作站描述與構(gòu)成43.工具坐標(biāo)系的標(biāo)定方法54.人機(jī)交互指令的應(yīng)用7（1）.寫屏指令“TPWrite”7（2）.清屏指令“TPErase”7（3）. 示教器端人工輸入數(shù)值指令“TPReadNum”75.計時指令的應(yīng)用86.I/O配置97.示教任務(wù)實(shí)施10參 考 文 獻(xiàn)12101.工業(yè)機(jī)器人概況 科技的進(jìn)步與革新推動著生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，促使生產(chǎn)關(guān)系產(chǎn)生變革。自工業(yè)革命以來，人力勞動已經(jīng)逐漸被機(jī)器所取代，而這種變革為人來社會創(chuàng)造出巨大的財富，極大地推動了人類社會的進(jìn)步。如今，機(jī)電一體化、機(jī)械智能化等技術(shù)孕育而生。工業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)時人類在利用機(jī)械進(jìn)行社會生產(chǎn)史上的一個里程碑。工業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)將人來從繁重、單一的勞動中解放出來，他還能夠從事也謝不適合人來甚至超越人類能力的勞動，如在強(qiáng)輻射、強(qiáng)污染的環(huán)境中作業(yè)。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)廣泛地進(jìn)入人們生產(chǎn)和生活領(lǐng)域。工業(yè)機(jī)器人的大量使用必然加速生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)集成了機(jī)械工程、電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動控制理論及人工智能等多學(xué)科的最新研究成果。代表了機(jī)電一體化的最高成就，是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展中的活躍領(lǐng)域之一。機(jī)器人自20世紀(jì)60年代初問世以來，已取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)步與成果。在機(jī)械制造領(lǐng)域，工業(yè)機(jī)器人在經(jīng)歷了從誕生、城戰(zhàn)、成熟期后，已經(jīng)成為不可缺少的核心自動化裝備，目前世界上約有近百萬臺工業(yè)機(jī)器人正在各種生產(chǎn)現(xiàn)場工作。在非制造領(lǐng)域，上至太空艙、宇宙飛船、月球探險，下至極限環(huán)境作業(yè)、醫(yī)療手術(shù)、日常生活服務(wù)，機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用以拓展到社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的諸多領(lǐng)域。隨著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的不斷成熟和創(chuàng)新應(yīng)用的不斷發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人在很大程度上正推動著整個社會的進(jìn)步，促進(jìn)著人類生活的改善。機(jī)器人技術(shù)作為當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展的前沿科學(xué)，已成為未來生產(chǎn)和生活中不可缺少的一門核心技術(shù)?？梢灶A(yù)見，我們已經(jīng)進(jìn)入一個嶄新的機(jī)器人技術(shù)時代。圖1.1 工業(yè)機(jī)器人示意圖2.玻璃裝配作業(yè)工作站描述與構(gòu)成本過作戰(zhàn)模擬車窗玻璃裝配，在工作站中虛擬了三種樣式的車窗，機(jī)器人利用視覺識別車窗樣式以及位置，從而選擇對應(yīng)樣式的車窗玻璃進(jìn)行涂膠裝備。本工作站中已經(jīng)預(yù)設(shè)動畫效果，需要在此工作站中依次完成I/O配置、程序數(shù)據(jù)創(chuàng)建、目標(biāo)點(diǎn)示教、程序編寫及調(diào)試，最終完成整個車窗玻璃裝配的過程。下圖為車窗玻璃裝配機(jī)器人工作站布局圖圖2.1車窗玻璃裝配機(jī)器人工作站布局因為軟件仿真功能的限制，當(dāng)前工作站中只是虛擬了視覺識別及定位的過程，在程序中裝配位置未采用視覺定位補(bǔ)償。在真實(shí)的應(yīng)用過程中，才用視覺系統(tǒng)能準(zhǔn)確識別樣式以及進(jìn)行精確定位，既提高生產(chǎn)柔性和裝配精度。車窗玻璃裝配工序較為復(fù)雜，包括定位、涂膠、裝配等一系列工序，對涂膠的均勻性、裝配的精度都有一定的要求。工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動精度高、速度平穩(wěn)，可以很好的保證涂膠的均勻性；輔助視覺系統(tǒng)，可精確定位車窗位置，配合機(jī)器人的高定位精度，可提高車窗玻璃裝配過程中的精度，生產(chǎn)更加柔性。3.工具坐標(biāo)系的標(biāo)定方法此工作站中，搬運(yùn)玻璃的工具較為完整，可以直接測量出相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行創(chuàng)建。如下圖所示。圖3.1工具坐標(biāo)系數(shù)據(jù)在示教器中編輯數(shù)據(jù)tGripper，確認(rèn)各項數(shù)值，見下表表3.1 工具數(shù)據(jù)參數(shù)表3.1續(xù)4.人機(jī)交互指令的應(yīng)用在機(jī)器人程序運(yùn)行過程中，經(jīng)常需要添加人機(jī)交互，實(shí)時顯示當(dāng)前信息或者人工選擇確認(rèn)等，下面列舉幾個常用的人機(jī)交互指令用法。（1）.寫屏指令“TPWrite” 該指令的作用是將字符串顯示在示教器屏幕上，在字符串后面可增加數(shù)據(jù)顯示，如TPWrite ”The last cycle time is”Num:=cycletime; 若對應(yīng)數(shù)值型數(shù)據(jù)cycletime 的數(shù)值為5，運(yùn)行該指令，則示教器屏幕上會顯示“The last cycle time is 5”。（2）.清屏指令“TPErase” 運(yùn)行該指令，則屏幕上的顯示全部清空。（3）. 示教器端人工輸入數(shù)值指令“TPReadNum” 該指令的作用是通過鍵盤輸入的方式對制定變量進(jìn)行賦值，如TPReadNum reg 1,” how many products should be produced? ” 運(yùn)行該指令，示教器屏幕上會出現(xiàn)數(shù)值輸入鍵盤，假設(shè)人工輸入5，則對用的reg1被賦值為5。5.計時指令的應(yīng)用在機(jī)器人應(yīng)用過程中，節(jié)拍是我們關(guān)注的一個焦點(diǎn)。在RAPID中，有專門的用于計時的式中數(shù)據(jù)以及一系列的計時指令和函數(shù)，如下：時鐘數(shù)據(jù)：Clock，必須定義為變量函數(shù)，最小計時單位為0.001s。計時指令和函數(shù)：ClkStart：開始計時。ClkStop：停止計時。ClkReset：時鐘復(fù)位。ClkRead：讀取時鐘數(shù)值。6.I/O配置在“控制器”菜單中打開虛擬“示教器”，將界面語言改為中文，之后依次單擊“ABB菜單”-“控制面板”-“配置”，進(jìn)入“I/O主題”，配置I/O信號。在此工作站中，配置有1個DSQC652通信板卡，則需要在Unit中設(shè)置此I/O單元的相關(guān)參數(shù)，配置見下表。表5.1 Unit單元參數(shù)在此工作站中，需要配置的I/O信號有：數(shù)字輸出信號doVacuumOn，用于控制吸盤產(chǎn)生真空；數(shù)字輸出信號doGlueOn，用于控制膠槍涂膠；數(shù)字輸出信號doVisI/OnOn，用于控制虛擬視覺系統(tǒng)啟動；數(shù)字輸入信號diProcessStart，工作站啟動信號并隨機(jī)選擇車窗框體樣式；數(shù)字輸入信號diViI/OnFinished，虛擬視覺系統(tǒng)識別并定位完成；組輸入信號giType，當(dāng)前隨機(jī)選擇的車窗框體樣式編號，取值范圍13。I/O信號參數(shù)見表5.2表5.2 I/O信號參數(shù)7.示教任務(wù)實(shí)施在此工作站中，需要示教大量的目標(biāo)點(diǎn)，主要分成視覺定位工位、玻璃拾取工位、玻璃涂膠工位、玻璃裝配工位4個工位。在示教器中，可一次找到對應(yīng)的4個例行程序，分別是rVisiOn、rPick、rGlue、rAssembly。圖7.1工件坐標(biāo)及目標(biāo)點(diǎn)各個類型玻璃的涂膠點(diǎn)位則需沿著玻璃輪廓依次進(jìn)行點(diǎn)位的視覺，由于三種玻璃均為三角形，故三條邊均可使用兩個目標(biāo)點(diǎn)來制定一條涂膠軌跡，在各個頂角處為圓弧，則可分別使3個點(diǎn)位來指定一段圓弧軌跡，具體示教位置可自由選取，只需要保證能夠完成整個玻璃輪廓邊界處的涂膠即可。 圖7.2路徑1 圖7.3路徑2 圖7.4路徑3 三種類型玻璃的裝配基準(zhǔn)點(diǎn)，以玻璃與車窗框體正好切合為準(zhǔn)。最后，機(jī)器人工作原位pHon