T-02-O-F-弧焊機器人坐標系的設(shè)定

1、任務(wù)二 工具坐標系（Tool Frame）標定【任務(wù)導讀】工業(yè)生產(chǎn)線上，通常在工業(yè)機器人的末端執(zhí)行器上固定特殊的部件作為工具，如夾具、焊槍等裝置，在這些工具上的某個固定位置上通常需要建立一個坐標系，即所謂的工具坐標系。正確的工具坐標系標定對機器人的軌跡規(guī)劃具有重要影響，而且機器人的工具可能會針對不同的應(yīng)用場景需要經(jīng)常更換機器人的工具坐標，本任務(wù)以弧焊機器人為載體，介紹工業(yè)機器人工具坐標系的設(shè)置，使學生能根據(jù)實際應(yīng)用場合，標定并更換工具坐標系。【相關(guān)知識】一、概述機器人的軌跡規(guī)劃通常是在添加了夾具、焊槍等工具之后，針對工具的某一點進行規(guī)劃，通常這一點被稱為工具中心點（TCP），TCP的英文全稱為

2、Tool Center Point，一般情況下，工具坐標的原點就是TCP，工具在被安裝在機器人的末端執(zhí)行器上之后，除非人為改變其安裝位置，否則工具坐標系相對于機器人末端坐標系的關(guān)系是固定不變的。工具坐標系如圖2-3所示。因此，建立了工具坐標系后，機器人的控制點也轉(zhuǎn)移到了工具的尖端點上，這樣示教時可以利用控制點不變的操作方便地調(diào)整工具姿態(tài)，并可使插補運算時軌跡更為精確。為了完成工具坐標系標定，首先需要建立工具坐標系，工具坐標系標定即標定出工具坐標系相對于末端坐標系的關(guān)系，針對不同的工具建立的位置可能不同，一般弧焊機器人的工具為焊槍，通常工具坐標系的選取在焊槍的槍頭上。圖2-3 工具坐標系示意圖二

3、、工具坐標系的標定示教一個正確示教的工具中心點對機器人的操作特別重要。機器人必須知道它的手臂所能夠最大觸及范圍，及焊絲頭要伸出多長。這會確保程序準確的執(zhí)行及更容易示教焊接點。這項設(shè)定將是最終用戶來完成。在工具坐標系的標定過程中，會用到兩個定位指示物：一種是固定在工作臺上的。在有Torchmate 功能的情況下，使用Torchmate 對槍塊。在其他情況下，可以使用任何一種定位指示塊，但一定要準確安全地安在工作臺上；另外一個指示塊就是焊絲末端本身。使焊絲伸出焊槍大概6mm長，并用眼睛來感覺直到焊絲是筆直的，然后回抽到焊槍內(nèi)一段距離，伸出長度大約保持在5.8mm長。FANUC弧焊機器人工具坐標設(shè)定

4、一般可以分為三點法、六點法坐標設(shè)定和直接輸入三種方法。其中，六點法比三點法和直接輸入法更加精確。直接輸入法是通過直接鍵入坐標系數(shù)據(jù)實現(xiàn)工具坐標系設(shè)定的一種方法。在三點法和六點法中，機器人會分別以三個和六個不同的姿態(tài)移到參考點的位置，并根據(jù)上述三個和六個位置姿態(tài)計算出TCP的坐標值，實現(xiàn)工具坐標系的標定。在三點法中，需要標定Approach Point1、Approach Point2和Approach Point3三個姿態(tài)，計算獲得X，Y，Z的值。六點法則是在三點法的基礎(chǔ)上，增加Orient Origin Point、X Direction Point和Z Direction Point三個姿

5、態(tài)，并進一步獲取W，P及R的值。當三點法的第3個或者六點法的第6個點記錄完成，機器人系統(tǒng)會自動計算該工具坐標系的工具中心點，并在示教盒界面上將會顯示X，Y，Z或是X，Y，Z，W，P及R的值。由于兩者的互通性，以六點法為例，示教標定工具坐標系。六點法示教標定工具坐標按照如下步驟進行：步驟1：選擇機器人并進入工具坐標界面。如果是一臺機器人或者已經(jīng)選擇了機器人時，將不必進行此項操作。按下示教盒上Menu鍵，移動光標到Setup，按下Enter。按下 F1（Type），移動光標到Frames，按下Enter。工具坐標界面如圖2-4所示。如果出現(xiàn)的是關(guān)節(jié)或用戶坐標系，需按下F3（Other）鍵，光標移到

6、工具坐標系，然后按下Enter，直到出現(xiàn)如圖2-4的界面。 圖2-4 工具坐標選擇界面 圖2-5設(shè)定5號坐標系步驟2：激活工具坐標系并校準。按下F5（Setind）鍵激活你所設(shè)定的工具坐標系，鍵入你想要的坐標系代號，以5號為例，設(shè)定成5號坐標系，然后Enter，如圖2-5所示。確認激活光標在5號坐標系那一行，按下F2（Detail） 鍵，進入如圖2-6所示的工具坐標設(shè)置界面。通過查看X，Y，Z，W，P及R的值來校準你所處的開放的、未曾使用的工具坐標系，如果上述六個值均是0，且注釋行下面的6行都顯示為Uninit，說明該工具坐標系未被設(shè)置。 圖2-6 未設(shè)置的工具坐標系 圖2-7 Approac

7、h Point1標定示意圖步驟3：標定Approach Point1。移動光標到Approach Point1。按下Coord鍵切換至全局坐標系。用X（J1），Y（J2），及Z（J3）鍵點動弧焊機器人，使焊槍端的焊絲接近定位指示塊，并降低點動速度確保對點的精確度。在點動控制過程中，切記不要把焊絲縮回到焊槍里或者弄彎焊絲，否則會影響點位標定的準確度。同時，保持焊槍末端及由其內(nèi)部伸出的焊絲與定位指示塊的尖點保持垂直，如圖2-7所示。當確認點動控制完畢后，同時按下Shift鍵和F5（Record）鍵，Approach Point1會被機器人系統(tǒng)記錄。此時，Uninit會變成Recorded，表示第一

8、個點已記錄成功。步驟4：標定Orient Origin Point。移動光標到Orient Origin Point，同時按下Shift鍵和F5（Record）鍵，記錄Orient Origin Point。Approach Point1與Orient Origin Point在空間上是同一個點。標定后示教盒屏幕如圖2-8所示。 圖2-8 Approach Point1和Orient Origin Point標定屏幕 圖2-9 X Direction Point標定示意圖步驟5：標定X Direction Point。移動光標到X Direction Point。在全局坐標系下以5%的速度來點

9、動機器人，在X（J1）方向上移動mm），如圖2-9所示。同時按下Shift鍵和F5（Record）鍵，記錄X Direction Point。步驟6：標定Z Direction Point。移動光標至Orient Origin Point。將機械臂移動速度控制在5%，同時按下Shift鍵和F4（Move TO）鍵，機械臂自動移動至Orient Origin Point，如圖2-10所示。機械臂回至Orient Origin Point后，移動光標到Z Direction Point。在全局坐標系下以5%的速度來點動機器人，在Z（J3）方向上移動mm）。同時按下Shift鍵和F5（Record）

10、鍵，記錄Z Direction Point。（注意：小心按錯鍵等誤操作導致焊槍損壞）圖2-10 回Orient Origin Point步驟7：標定Approach Point2。移動光標至Orient Origin Point。將機械臂移動速度控制在5%，同時按下Shift鍵和F4（Move TO）鍵，機械臂自動移動至Orient Origin Point，如圖2-10所示。機械臂回至Orient Origin Point后，移動光標到Approach Point2。保持全局坐標系不變，并以5%的速度在Z（J3）方向點動大約2英寸（約50.8mm）。此時把坐標系改成點動坐標系以5%的速度在負

11、方向上點動J6軸大約135°，并采用微小的速度進行調(diào)解，慢慢靠近參照物尖端，如圖2-11所示。當接近定位指示塊時，同時按下Shift鍵和F5（Record）鍵。（注意，如定位指示塊被安裝在工作臺的左邊，則負方向點動機器人；如定位指示塊被安裝在工作臺的右邊，則正方向點動機器人；當定位指示塊被安裝在工作臺中間時，兩邊均可工作）步驟8：標定Approach Point3。移動光標至Orient Origin Point。將機械臂移動速度控制在5%，同時按下Shift鍵和F4（Move TO）鍵，機械臂自動移動至Orient Origin Point，如圖2-10所示。機械臂回至Orient Origin Point后，移動光標到Approach Point3。保持全局坐標系不變，并以5%的速度在Z（J3）方向點動大約2英寸（約50.8mm）。按下Coord鍵切換至點動坐標系，并設(shè)定速度到5%，點動J4軸在正方向上大約轉(zhuǎn)動35°。然后點動J5軸在負方向上大約轉(zhuǎn)35°，并采用微小的速度進行調(diào)解，慢慢靠近參照物尖端，如圖2-12所示。當接近定位指示塊時，同時按下Shift鍵和F5（Record）鍵。 圖2-11 Approach Point2標定示意圖 圖2-12 Approach Point3標定示意圖至此，3個點均完成示教。機器人系統(tǒng)會自動計算出結(jié)