工業(yè)機器人系統(tǒng)操作員 高級 課件 衛(wèi)家鵬 項目3 系統(tǒng)操作與編程調(diào)試

工業(yè)機器人系統(tǒng)操作員（高級）項目3系統(tǒng)操作與編程調(diào)試知識目標(biāo)：1.掌握工具、工件坐標(biāo)系的標(biāo)定與修改方法。2.掌握機器人負(fù)載、外部軸、通信等參數(shù)的配置方法。3.掌握機器人搬運、碼垛、焊接等工作站的編程與調(diào)試方法。4.掌握機器人工作站或系統(tǒng)安全防護機制的設(shè)置方法。5.掌握離線編程軟件的使用方法。技能目標(biāo)：1.能創(chuàng)建工具、工件坐標(biāo)系并完成標(biāo)定。2.能設(shè)置負(fù)載、外部軸、通信等參數(shù)。3.能完成搬運、碼垛、煤接等工作站程序的編制與調(diào)試。4.能設(shè)置機器人工作站或系統(tǒng)的安全防護機制。3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定3.1.1機器人坐標(biāo)系及其設(shè)定方法【相關(guān)知識】一、工具坐標(biāo)系的意義1）在做機器人姿態(tài)調(diào)整時，可以很方便地讓機器人繞著我們定義的TCP做空間旋轉(zhuǎn)，從而把機器人末端執(zhí)行器調(diào)整到我們需要的姿態(tài)。2）更換末端執(zhí)行器時，只要按照第一個末端執(zhí)行器做工具坐標(biāo)系的方法，重新標(biāo)定新的工具坐標(biāo)系，可不需要重新示教機器人軌跡，即實現(xiàn)軌跡的糾正。二、工件坐標(biāo)系的意義3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定【技能操作】工具坐標(biāo)系的建立一、TCP測量的XYZ參照法3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定1）前提條件是，在連接法蘭上裝有一個已測量過的工具，并且TCP的數(shù)據(jù)已知。2）在主菜單中選擇“投入運行”?“測量”?“工具”?“XYZ參照”。3）為新工具指定一個編號和一個名稱，用繼續(xù)鍵確認(rèn)。4）輸入已測量工具的TCP數(shù)據(jù)，用繼續(xù)鍵確認(rèn)。5）將TCP移至任意一個參照點，單擊“測量”，用繼續(xù)鍵確認(rèn)。6）將工具撤回，然后拆下，裝上新工具。7）將新工具的TCP移至參照點，單擊“測量”，用繼續(xù)鍵確認(rèn)。8）按下保存鍵，數(shù)據(jù)被保存，窗口自動關(guān)閉。二、姿態(tài)測量的ABC2點法1）前提條件是，TCP已通過XYZ法測定。2）在主菜單中選擇“投入運行”?“測量”?“工具ABC

2點”。3）輸入已安裝工具的編號，用繼續(xù)鍵確認(rèn)。3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定4）將TCP移至任意一個參照點，單擊“測量”，用繼續(xù)鍵確認(rèn)，如圖3-4中步驟①所示。3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定5）移動工具，使參照點在X軸上與一個X值負(fù)的點重合（即與作業(yè)方向相反），單擊“測量”，用繼續(xù)鍵確認(rèn)，如圖3-4中步驟②所示。6）移動工具，使參照點在XY平面上與一個正Y向上的點重合，單擊“測量”，用繼續(xù)鍵確認(rèn)，如圖3-4中步驟③所示。7）按下保存鍵，數(shù)據(jù)被保存，窗口自動關(guān)閉。3.1.2機器人負(fù)載參數(shù)的設(shè)置【相關(guān)知識】一、工具負(fù)載數(shù)據(jù)的概念二、工具負(fù)載數(shù)據(jù)的影響三、監(jiān)控工具負(fù)載3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定1）過載時的反應(yīng)：停住機器人。2）欠載時的反應(yīng)：警告。四、機器人上的附加負(fù)載附加負(fù)載的定義2.附加負(fù)載數(shù)據(jù)對機器人運動的影響3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定【技能操作】一、輸入工具負(fù)載數(shù)據(jù)的操作步驟1）選擇主菜單，依次選擇“投入運行”?“測量”?“工具”?“工具負(fù)載數(shù)據(jù)”。2）在工具編號欄中輸入工具的編號，用繼續(xù)鍵確認(rèn)。3）輸入負(fù)載數(shù)據(jù)：①M欄：質(zhì)量。②X、Y、Z欄：相對于法蘭的中心位置。3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定③A、B、C欄：主慣性軸相對于法蘭的取向。④JX、JY、IZ欄：慣性矩。4）用繼續(xù)鍵確認(rèn)。5）按下保存鍵保存。二、輸入附加負(fù)載數(shù)據(jù)的操作步驟1）進入主菜單，依次選擇“投人運行”?“測量”?“附加負(fù)載數(shù)據(jù)”。2）輸入其上將固定附加負(fù)荷的軸的編號，用確認(rèn)鍵確認(rèn)。3）輸入附加負(fù)載數(shù)據(jù)，用繼續(xù)鍵確認(rèn)。4）按下保存鍵保存。3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定3.1.3機器人外部軸的參數(shù)設(shè)置【相關(guān)知識】一、外部軸的定義二、外部軸目前的主流應(yīng)用1.地軌2.翻轉(zhuǎn)臺（變位機）3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定3.外加伺服設(shè)備3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定【技能操作】機器人外部軸的參數(shù)設(shè)置操作步驟1）進入WorkVisual軟件，打開或創(chuàng)建一個項目，如圖3-9所示。2）打開菜單欄“文件”菜單，選擇“Cataloghanding”選項，如圖3-10所示。3）激活項目并將樣本添加到項目中，如圖3-13所示。4）在“項目結(jié)構(gòu)”中，選中機器人，單擊“編輯器”菜單，選擇“機器參數(shù)配置”選項，如圖3-14所示，之后彈出“機器參數(shù)配置”窗口，如圖3-15所示，在窗口中輸入機器人的各項參數(shù)。5）進入“文件”界面，導(dǎo)人驅(qū)動文件。3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定7）如圖3-19所示，選擇NGAxis文件夾下的相關(guān)壓縮包文件CtrlE1.xml、CtrlE1AddFct.xml、E1.xml等；如果是2軸系統(tǒng)，則再添加一次，名稱換成F2相關(guān)即可。3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定8）在Mada文件夾下，選擇SimuAxis文件夾，找到CFCore.xml，復(fù)制圖3-20所示的一個塊放到最后，然后把通道的值改成6。9）在SimuAxis文件夾下，找到KRC.Axes.xml模塊，復(fù)制圖3-21所示方框中的一個塊，把名稱的值改成E1和E2。3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定10）在SimuAxis文件夾下，找到NextGenDriveTech.xml模式，按圖3-22所示內(nèi)容添加第7和第8軸，名稱改成EI和F2。11）將項目導(dǎo)人機器人，能在機器人上進行參數(shù)的設(shè)置。3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定3.1.4機器人系統(tǒng)信號的設(shè)定【相關(guān)知識】一、項目配置1）架構(gòu)并連接現(xiàn)場總線。2）配置機器參數(shù)。3）編輯安全配置。4）在線定義機器人工作單元。5）編輯工具和基坐標(biāo)系。6）從機器人控制系統(tǒng)載入項目。7）將項目傳送給機器人控制系統(tǒng)。8）將項目與其他項目進行比較，如果需要則應(yīng)用差值。3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定9）合并項目、檢測項目。10）離線配置RoboTeam。二、軟件包管理1）管理備選軟件包。2）創(chuàng)建、管理并通過網(wǎng)絡(luò)分配更新包。三、診斷1）診斷功能。2）在線顯示機器人控制系統(tǒng)的系統(tǒng)信息。3）配置測量記錄、啟動測量記錄、分析測量記錄（用示波器）。四、編程1）機器人離線編程。3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定2）創(chuàng)建和編輯KRL程序。3）管理長文本。4）在線編輯機器人控制系統(tǒng)的文件系統(tǒng)。5）調(diào)試KRL程序。【技能操作】一、配置數(shù)字輸入信號3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定二、配置數(shù)字輸出信號3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定三、I/O信號的監(jiān)控與操作1）在主菜單中選擇“顯示”?“輸入/輸出端”?“數(shù)字輸入/輸出端”。2）顯示某一特定輸入端/輸出端的操作步驟：①單擊按鍵“至”，即顯示欄目“至：”。②輸入編號，然后用回車鍵確認(rèn)。3顯示將跳至帶此編號的輸入/輸出端，如圖3-34和圖3-35所示。3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定3.1.5網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)置【相關(guān)知識】一、現(xiàn)場總線二、物理I/O通信三、工業(yè)以太網(wǎng)通信【技能操作】工業(yè)機器人的網(wǎng)絡(luò)配置1）在示教器上切換用戶組權(quán)限，登錄“安全維護人員”等權(quán)限，如圖3-36所示。2）通過“主菜單”?“投入運行”?“網(wǎng)絡(luò)配置”進入IP地址設(shè)置界面，如圖3-37所示。3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定3）接著就可以對IP地址進行修改了，修改后保存，如圖3-38和圖3-39所示。4）再關(guān)閉主菜單退出即可。3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定3.1.6機器人重復(fù)定位精度的測試【相關(guān)知識】一、機器人重復(fù)定位精度的含義二、機器人重復(fù)定位精度的測試3.1系統(tǒng)操作與設(shè)定【技能操作】1.測量工具2.位置測量3.測量公式4.溫度記錄3.2示教編程與調(diào)試3.2.1機器人碼垛工作站的編程與調(diào)試【相關(guān)知識】3.2示教編程與調(diào)試【技能操作】機器人碼垛工作站的編程與調(diào)試一、機器人碼垛工作站的組成1.碼垛模塊2.搬運模塊3.TCP模塊二、編程與調(diào)試控制要求3.2示教編程與調(diào)試三、程序編寫3.2示教編程與調(diào)試3.2.2機器視覺系統(tǒng)的編程【相關(guān)知識】一、機器視覺硬件系統(tǒng)1.機器視覺系統(tǒng)的組成2.功能3.主要參數(shù)1）相機像素力320萬像素。2）電源參數(shù)力2.6W、DC12V，電壓范圍為5~15V，支持POE供電。3）鏡頭采用600萬像素、25mm焦距。3.2示教編程與調(diào)試4）鏡頭接口采用C-Mount接口。5）軟件采用MVS或者第三方支持GigEVision協(xié)議軟件，兼容GigEVisionV1.2。6）操作系統(tǒng)采用WindowsXP/7/10，32/64位。7）通過CE、FCC、RoHS標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證。8）具有強大的通信功能，支持與PICModbusTCP通信，與機器人TCP/

IP通信。9）?？低曇曈X控制器，IntelE3845處理器，4GB內(nèi)存，120GB固態(tài)硬盤（SSD），3個千兆網(wǎng)口，HDMI輸出，8GBPIO（已升級）。3.2示教編程與調(diào)試二、VisionMaster算法平臺1.VisionMaster客戶端的主界面3.2示教編程與調(diào)試2.快捷工具條3.2示教編程與調(diào)試3.視覺工具介紹3.2示教編程與調(diào)試【技能操作】視覺顏色分揀視覺系統(tǒng)的編程1.相機設(shè)置1）在主界面左側(cè)的快捷工具條中找到“相機圖像”圖標(biāo)，并拖拽至流程編輯區(qū)，如圖3-48所示，雙擊“1相機圖像”圖標(biāo)即可進入“1相機圖像”界面。3.2示教編程與調(diào)試2）在“1相機圖像”界面中單擊“常用參數(shù)”標(biāo)簽，如圖3-49所示。3.2示教編程與調(diào)試3.2示教編程與調(diào)試①選擇相機：可以選擇當(dāng)前局域網(wǎng)內(nèi)在線的GigE、線陣相機或U3V相機進行連接。②圖像寬度和圖像高度：可以查看并設(shè)置當(dāng)前被連接相機的圖像寬度和高度。③幀率：可以設(shè)置當(dāng)前被連接相機的幀率，幀率影響圖像采集的快慢。④實際幀率：當(dāng)前相機的實時采集幀率。⑤曝光時間：當(dāng)前打開的相機的曝光時間，曝光時間影響圖像的亮度。⑥像素格式：像素格式有兩種，分別是MON08和RGB8。⑦斷線重連時間：當(dāng)相機因網(wǎng)絡(luò)等因素斷開時，在該3.2示教編程與調(diào)試時間內(nèi)，模塊會進行重連操作。⑧增益：在不增加曝光時間的情況下，通過增加增益來提高亮度。⑨Gamma：調(diào)整的是對比度，默認(rèn)值是1，Gamma值在0~1之間會使圖像亮度提升，Gamma值在1~4之間會導(dǎo)致圖像亮度變暗。⑩行頻：當(dāng)連接的相機是線陣相機時，可以設(shè)置相機的行頻。?實際行頻：實際運行過程中的行頻。3）單擊“觸發(fā)設(shè)置”標(biāo)簽，將觸發(fā)源修改力SOFTWARE，如圖3-51所示，然后單擊“確定”保存。3.2示教編程與調(diào)試2.通信管理1）工具條中的相關(guān)操作按鈕能快速、方便地對相機進行相應(yīng)的操作。3.2示教編程與調(diào)試2）單擊圖標(biāo)進入“通信管理”界面，單擊添加圖標(biāo)，添加新設(shè)備列表，并可設(shè)置“通信協(xié)議”和“通信參數(shù)”下相關(guān)參數(shù)，支持TCP、UDP和串口通信。3.2示教編程與調(diào)試3.圖像源設(shè)置3.2示教編程與調(diào)試4.顏色處理1）在工具箱“顏色處理”功能區(qū)里面拖動“顏色抽取”模塊到流程編輯區(qū)，進行功能模塊連接，如圖3-55所示。3.2示教編程與調(diào)試3.2示教編程與調(diào)試2）在工具箱“顏色處理”功能區(qū)里面拖動“顏色抽取”模塊到流程編輯區(qū)，進行功能模塊連接，如圖3-57所示。3.2示教編程與調(diào)試3.2示教編程與調(diào)試3）在工具箱“顏色處理”功能區(qū)里面拖動“顏色抽取”模塊到流程編輯區(qū)，進行功能模塊連接，如圖3-59所示。3.2示教編程與調(diào)試3.2示教編程與調(diào)試5.BLOB分析1）在工具箱“定位”功能區(qū)里面拖動“BLOB分析”模塊到流程編輯區(qū)，進行功能模塊連接，如圖3-61所示。3.2示教編程與調(diào)試3.2示教編程與調(diào)試①輪廓長：特征圖像的周長。②長短軸：最小外接矩形的長和寬，如圖3-63所示。③圓形度、矩形度：與圓或者矩形的相似程度。④質(zhì)心偏移：質(zhì)心偏移的像素點。2）在工具箱“定位”功能區(qū)里面依次拖動兩個“BLOB分析”模塊到流程編輯區(qū)，進行功能模塊連接，如圖3-64所示。3.2示教編程與調(diào)試6.格式化3.2示教編程與調(diào)試3.2示教編程與調(diào)試7.分支字符3.2示教編程與調(diào)試3.2示教編程與調(diào)試8.格式化1）在工具箱“邏輯工具”功能區(qū)里面拖動“格式化”模塊到流程編輯區(qū)，進行功能模塊連接，如圖3-69所示。①文本：通過格式化工具可以把數(shù)據(jù)整合并格式化成字符串輸出，最大長度力256字節(jié)（Byte）。3.2示教編程與調(diào)試②輸入結(jié)束符：\r為回車，\n為換行，\r\n為回車換行。③格式化合并：在分支結(jié)構(gòu)中，對分支結(jié)果進行格式化輸出。④格式校驗：校驗配置的格式，確保數(shù)據(jù)能夠被正確格式化。⑤保存：保存格式化配置。2）在工具箱“邏輯工具”功能區(qū)里面依次拖動兩個“格式化”模塊到流程編輯區(qū)，進行功能模塊連接，如圖3-71所示，并在其“格式化”界面“基本參數(shù)”標(biāo)簽的文本框中分別輸入“黃色”和“藍色”。3.2示教編程與調(diào)試9.發(fā)送數(shù)據(jù)1）在工具箱“通信”功能區(qū)里面拖動“發(fā)送數(shù)據(jù)”模塊到流程編輯區(qū)，進行功能模塊連接，如圖3-72所示。3.2示教編程與調(diào)試3.2示教編程與調(diào)試2）在工具箱“通信”功能區(qū)里面依次拖動兩個“發(fā)送數(shù)據(jù)”模塊到流程編輯區(qū)，進行功能模塊連接，如圖3-74所示。3.2示教編程與調(diào)試10.編程調(diào)試1）在流程編輯區(qū)選擇“9格式化”模塊，把相機拍照模式修改為連續(xù)拍照，如圖3-75所示。3.2示教編程與調(diào)試2）在流程編輯區(qū)選擇“10格式化”模塊，把相機拍照模式修改力連續(xù)拍照。3.2示教編程與調(diào)試3）在流程編輯區(qū)選擇“11格式化”，把相機拍照模式修改為連續(xù)拍照。3.2示教編程與調(diào)試3.2.3機器人裝配工作站的編程與調(diào)試【相關(guān)知識】一、裝配工作站的認(rèn)識二、某鍵盤裝配工作站的組成1.鍵盤裝配夾具1）組成：包括連接板、真空吸盤、平行手指及卡爪。2）功能：用于鍵盤的按鍵裝配與成品轉(zhuǎn)運。2.按鍵原料模塊1）組成：包括料架、按鍵托盤等。2）功能：放置用于裝配的按鍵。3.2示教編程與調(diào)試3.2示教編程與調(diào)試3.鍵盤原料及成品放置模塊1）組成：包括鍵盤料架、鍵盤托盤等。2）功能：放置鍵盤原料及成品。3.2示教編程與調(diào)試4.按鍵裝配模塊1）組成：包括鋁合金支架及裝配臺。2）功能：完成按鍵的裝配?！炯寄懿僮鳌繖C器人裝配工作站的編程與調(diào)試一、控制要求二、參考程序三、調(diào)試步驟1）示教機器人程序需要的點位。2）以T1模式運行機器人到達按鍵帽位置，3.2示教編程與調(diào)試驗證準(zhǔn)確性，若識別錯誤或誤差較大，應(yīng)重新調(diào)整程序參數(shù)。3）以T1模式運行機器人抓取按鍵帽，并裝配到指定位置。4）以T2模式運行工業(yè)機器人，觀察其運行節(jié)拍是否合適。5）以AUTO模式運行工業(yè)機器人程序，確保工作站安全穩(wěn)定運行。3.2示教編程與調(diào)試3.2.4機器人安全運行機制【相關(guān)知識】一、常見的機器人工作站安全運行設(shè)施1.防護籠2.防護門3.安全光柵4.雙手控制安全裝置3.2示教編程與調(diào)試3.2示教編程與調(diào)試二、機器人停機反應(yīng)與所設(shè)定的運行方式的關(guān)系3.2示教編程與調(diào)試【技能操作】機器人安全運行機制的觸發(fā)1）打開機器人總開關(guān)后，先檢查機器人在不在原點位置，如果不在，請手動移動機器人到原點位置。2）接通機器人總電源后，檢查外部控制盒的急停按鈕有沒有按下，如果已按下應(yīng)先松開，再按啟動按鈕啟動機器人。3）在機器人運行中，需要機器人停下來時，可以按外部急停按鈕、暫停按鈕、示教器上的急停按鈕；如需再繼續(xù)工作，可以消除報警并讓機器人繼續(xù)工作。4）當(dāng)機器人出現(xiàn)等待信號不到位，需要人工進入機器人工作區(qū)干預(yù)時，應(yīng)嚴(yán)格按照以下步驟進行操作：①按下外部急停按鈕。②確認(rèn)機器人已經(jīng)停止工作。3.2示教編程與調(diào)試③打開防護門，方可進入。④問題處理完畢后，關(guān)閉防護門，松開外部急停按鈕，按下外部啟動按鈕，機器人進行正常運行。3.3離線編程與仿真3.3.1離線仿真軟件的模型文件導(dǎo)入方法【相關(guān)知識】一、機器人離線編程軟件簡介二、KUKASimPro軟件界面介紹1.文件界面2.開始界面3.建模界面4.程序界面5.圖紙界面三、KUKASimPro軟件場景搭建3.3離線編程與仿真3.3離線編程與仿真【技能操作】一、工業(yè)機器人本體的導(dǎo)入3.3離線編程與仿真二、外部模型導(dǎo)入1）單擊“幾何元”，如圖3-89所示。2）選擇模型并打開，如圖3-90所示。3）單擊“導(dǎo)入”，將模型導(dǎo)人。3.3離線編程與仿真三、調(diào)整模型位置1）單擊“移動”，如圖3-91所示。2）此時3D世界內(nèi)的機器人上出現(xiàn)了一個坐標(biāo)系，只需單擊其中的一個軸，就可以沿這個軸的方向移動機器人或繞該軸方向旋轉(zhuǎn)機器人，如圖3-92所示。3.3離線編程與仿真四、添加機器人末端執(zhí)行器1）使用上述方法導(dǎo)入末端執(zhí)行器模型。2）將末端執(zhí)行器移動到工業(yè)機器人末端法蘭處。3）單擊“附加”，從“Node”下拉列表中選擇機械臂第6軸，將末端執(zhí)行器真正安裝到第6軸法蘭盤，完成場景搭建，如圖3-93所示。3.3離線編程與仿真3.3.2離線編程軟件的使用【相關(guān)知識】一、工業(yè)機器人關(guān)節(jié)運動1）在程序界面內(nèi)，單擊“交互”，如圖3-94所示。3.3離線編程與仿真2）單擊選擇機器人模型的關(guān)節(jié)軸不松手，即可移動工業(yè)機器人的關(guān)節(jié)軸。3）工業(yè)機器人線性運動。二、工業(yè)機器人位置捕捉【技能操作】3.3離線編程與仿真一、工業(yè)機器人編程指令的應(yīng)用1）單擊“程序”進入程序界面，左方“作業(yè)圖”欄中有常用的KUKA工業(yè)機器人編程指令，如圖3-97所示。2）移動工業(yè)機器人到預(yù)定位置，單擊相應(yīng)運動指令，完成運動指令的編寫，如圖3-98所示。3.3離線編程與仿真3）完成I/O指令等指令的編寫。二、工業(yè)機器人程序的導(dǎo)出3.4系統(tǒng)操作與編程調(diào)試技能訓(xùn)練實例技能訓(xùn)練1機器人裝配工作站的編程與調(diào)試一、訓(xùn)練要求1）根據(jù)PLC控制單元配置確定機器人的通信參數(shù)及通信通道。2）設(shè)置機器人的網(wǎng)絡(luò)配置及通信通道。3）編制工業(yè)機器人及視覺系統(tǒng)程序并調(diào)試設(shè)備。3.4系統(tǒng)操作與編程調(diào)試技能訓(xùn)練實例二、工具及設(shè)備清單3.4