《工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場編程》課件-任務(wù)4.2.1 - 配置碼垛機(jī)器人工作環(huán)境

配置碼垛機(jī)器人工作環(huán)境（一）工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場編程3421課堂導(dǎo)入新知學(xué)習(xí)訓(xùn)練鞏固評價總結(jié)知識目標(biāo)掌握工具坐標(biāo)系的設(shè)定和變換掌握工件坐標(biāo)系的設(shè)定和變換掌握有效載荷的設(shè)定方法了解碼垛工作站配置掌握配置碼垛機(jī)器人工程數(shù)據(jù)的方法掌握配置碼垛程序結(jié)構(gòu)表的方法理解碼垛工藝流程技能目標(biāo)能熟練使用示教器操縱機(jī)器人，完成工具坐標(biāo)系設(shè)定能熟練使用示教器操縱機(jī)器人，完成工件坐標(biāo)系設(shè)定能設(shè)定有效載荷能配置碼垛機(jī)器人工程數(shù)據(jù)能配置碼垛程序結(jié)構(gòu)表重點(diǎn)難點(diǎn)1.自動測定機(jī)械臂上的載荷2.配置碼垛點(diǎn)位數(shù)據(jù)表；3.分析碼垛程序結(jié)構(gòu)；1.掌握配置碼垛機(jī)器人工程數(shù)據(jù)的方法；2.掌握配置碼垛程序結(jié)構(gòu)表的方法；工具坐標(biāo)系將工具中心點(diǎn)設(shè)為零點(diǎn)，它會由此定義工具的位置和方向。工具坐標(biāo)系經(jīng)常縮寫為TCPF(toolcenterpointframe），而工具坐標(biāo)中心縮寫為TCP（toolcenterpoint）執(zhí)行程序時，就是將TCP移至編程位置，這就意味者，如果要更改工具（或工具坐標(biāo)系），機(jī)器人的移動將隨之變更，以便新的TCP達(dá)到目標(biāo)所有的機(jī)器人在手腕處都有一個預(yù)定義的坐標(biāo)系tool0。這就可以將一個或者多個工具的坐標(biāo)系定義為tool0的位移值。工具坐標(biāo)系位置示意圖默認(rèn)工具（tool0）的工具中心點(diǎn)A是原始的TCP1、創(chuàng)建碼垛工作站工具坐標(biāo)系工具坐標(biāo)系設(shè)定工具數(shù)據(jù)tooldata用于描述安裝在機(jī)器人第六軸上的工具的TCP、質(zhì)量、重心等參數(shù)數(shù)據(jù)。

一般不同的機(jī)器人應(yīng)用配置不同的工具，以如說弧焊的機(jī)器人就使用弧焊槍作為工具，而用于搬運(yùn)板材的機(jī)器就會使用吸盤式的夾具作為工具，如圖所示。工具坐標(biāo)系中的參數(shù)釋義注：工具坐標(biāo)的以上全部程序數(shù)據(jù)在示教器中的程序數(shù)據(jù)中實(shí)時顯示，可隨時查看，無需自行計算。工具坐標(biāo)系的變換工具坐標(biāo)系的設(shè)定TCP的設(shè)定原理如下：（1）在定義工業(yè)機(jī)器人工作范圍內(nèi)找一個非常精確的固定點(diǎn)作為參考（2）在工具上確定一個參考點(diǎn)（最好是工具的中心點(diǎn)）（3）前面介紹的手動操縱工業(yè)機(jī)器人的方法移動工具上的參考點(diǎn)，將四種不同的工業(yè)機(jī)器人姿態(tài)盡可能與固定點(diǎn)剛好碰上（4）工業(yè)機(jī)器人通過這四個位置點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)計算求得TCP數(shù)據(jù)，然后TCP數(shù)據(jù)保存在tooldata程序數(shù)據(jù)中被程序調(diào)用固定點(diǎn)定義工具坐標(biāo)系定義工具坐標(biāo)系時可使用三種不同的方法，所有這三種方法都需要您定義工具中心點(diǎn)的笛卡爾坐標(biāo)，不同的方法對應(yīng)不同的方向定義方式。方法定義方向TCP（默認(rèn)方向)將方向設(shè)置為與機(jī)器人安裝平臺相同的方向TCP&Z設(shè)立Z軸方向TCP&Z,X設(shè)立X軸和Z軸方向TCP取點(diǎn)數(shù)量的區(qū)別：

4點(diǎn)法，不改變tool0的坐標(biāo)方向。

5點(diǎn)法，改變tool0的Z方向。

6點(diǎn)法,改變tool0的X和Z方向（在焊接應(yīng)用最為常用）

前三個點(diǎn)的姿態(tài)相差盡量大些，這樣有利于TCP精度的提高。（1）四點(diǎn)法01四點(diǎn)法：TCP（默認(rèn)方向）移動工具上的參考點(diǎn)，以四種不同的姿態(tài)（P1-P4)盡可能的與固定點(diǎn)剛好碰上1.四點(diǎn)法只轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系位置，不改變坐標(biāo)系方向2.接近參考點(diǎn)時，降低速度以防碰撞1243（2）五點(diǎn)法該標(biāo)定方法用于，對工具的工作方向在定位和操作有要求。例如：MIG/MAG焊接，激光或者水切割等。1.第四點(diǎn)與固定參考點(diǎn)的軸線在一條直線上2.Z方向?yàn)閺难由禳c(diǎn)指向原點(diǎn)五點(diǎn)法：TCP&Z0112延伸點(diǎn)Z原點(diǎn)43+Z（3）六點(diǎn)法該方法用于，如果在定位和操作時，對坐標(biāo)的3個軸的方向有要求，例如：焊接槍和夾具等。

實(shí)際X、Z方向?yàn)閺难由禳c(diǎn)指向原點(diǎn)六點(diǎn)法：TCP&Z、X0112延伸點(diǎn)Z延伸點(diǎn)X原點(diǎn)43+Z+X自動測定機(jī)械臂上載荷LoadIdentify是ABB機(jī)器人開發(fā)的用于自動識別安裝于機(jī)器人之上的載荷數(shù)據(jù),如重量，以及重心的例行程序。（前面介紹到，設(shè)置tooldata和loaddata是手動輸入數(shù)據(jù)，這樣會有一定的不準(zhǔn)確性）負(fù)載數(shù)據(jù)定義不正確可能會導(dǎo)致機(jī)械臂機(jī)械結(jié)構(gòu)過載。1：使用手動操縱功能，把機(jī)器人回到機(jī)械原點(diǎn)位置。2：進(jìn)入“手動操縱”界面，進(jìn)入“工具坐標(biāo)”界面，選取需要測量的工具數(shù)據(jù)（如果有載荷，選擇測量的載荷）。3：進(jìn)入“程序編輯器”畫面，單擊【調(diào)試】，選擇“調(diào)用例行程序”，選擇“LoadIdentity”（此程序?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)程序）-單擊【轉(zhuǎn)到】。4：按下使能鍵，點(diǎn)擊示教器右下側(cè)的播放鍵運(yùn)行程序，在彈出的對話框中點(diǎn)擊【OK】。5：點(diǎn)擊【OK】。6：根據(jù)提示選擇“Tool”（即選擇要測量的是工具還是工具加負(fù)載）。7：確認(rèn)六軸是否在合適位置（不必為機(jī)械原點(diǎn)）。8：確認(rèn)工具數(shù)據(jù)名稱。9：選擇工具質(zhì)量是否已知。10：調(diào)整旋轉(zhuǎn)角度（如果工具不能進(jìn)行90度旋轉(zhuǎn)，要進(jìn)行設(shè)置）。11：點(diǎn)擊【MOVE】，進(jìn)行慢速測試12：等待機(jī)器人完成測試步驟，觀察機(jī)器人動作是否有被干涉，一直按住使能鍵（使能鍵如果斷開，需要重新開始測試過程）。13：切換到自動狀態(tài)，點(diǎn)擊播放鍵，重新進(jìn)入識別程序畫面，點(diǎn)擊“MOVE”。14：完成后跳到畫面，切換為手動，顯示測量結(jié)果（包括重量、重心、準(zhǔn)確度等），確認(rèn)無誤后，點(diǎn)擊“Yes”將結(jié)果寫入工具數(shù)據(jù)。焊接機(jī)器人碼垛機(jī)器人還有哪些地方用到工具坐標(biāo)？如果在工件坐標(biāo)B中對A對象進(jìn)行了軌跡編程，若要在工件坐標(biāo)D中的C位置加工一個相同的A對象，在不需要重新編程的情況下如何實(shí)現(xiàn)該功能呢？轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系，將工件坐標(biāo)B”變“為工件坐標(biāo)D（新建坐標(biāo)D）工件坐標(biāo)系的建立方法？工件坐標(biāo)系參數(shù)含義、工件坐標(biāo)使用環(huán)境什么是工件坐標(biāo)系？2、創(chuàng)建碼垛工作站工件坐標(biāo)系1.機(jī)器人在碼垛時，為什么能找到準(zhǔn)確的位置？除了需要建立工具坐標(biāo)系外，還需要哪些必要的編程環(huán)境？（1）工件坐標(biāo)系工件坐標(biāo)系對應(yīng)工件，它定義工件相對于大地坐標(biāo)系（或其他坐標(biāo)系）的位置。工件坐標(biāo)系可以定義兩個框架：用戶框架（與大地基座相關(guān)）和工件框架（與用戶框架相關(guān)）。工業(yè)機(jī)器人可以擁有若干個工件坐標(biāo)系，或表示不同工件，或表示同一工件在不同位置的若干副本。對工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行編程時，就是在工件坐標(biāo)系中創(chuàng)建目標(biāo)和路徑。這具有很多優(yōu)點(diǎn)：（1）重新定義工作站中的工件時，只需要更改工件坐標(biāo)系的位置，所有路徑即刻隨之更新；（2）允許操作以外軸或傳送導(dǎo)軌移動的工件，因?yàn)檎麄€工件可以連同路徑一起移動。A.大地坐標(biāo)B.工件坐標(biāo)系1C.工件坐標(biāo)系2大地坐標(biāo)與工件坐標(biāo)間的關(guān)系（2）工件坐標(biāo)系設(shè)定在進(jìn)行所有示教工作之前，必須先建立對應(yīng)的工件坐標(biāo)。工件坐對應(yīng)工件，它定義工件相對于大地坐標(biāo)（或其它坐標(biāo)）的位置。機(jī)器人可以擁有若干工件坐標(biāo)系，或者表示不同工件，或者表示同一工件在不同位置的若干副本。

對機(jī)器人進(jìn)行編程時就是在工件坐標(biāo)中創(chuàng)建目標(biāo)和路徑。這帶來很多優(yōu)點(diǎn)：

1）重新定位工作站中的工件時，只需要更改工件坐標(biāo)的位置，所有路徑將即刻隨之更新。

2）允許操作以外軸或傳送導(dǎo)軌移動的工件，因?yàn)檎麄€工件可連同其路徑一起移動。如圖1所示，A是機(jī)器人的大地坐標(biāo)，為了方便編程，給第一個工件建立了一個工件坐標(biāo)B，并在這個工件坐標(biāo)B中進(jìn)行軌跡編程。如果臺子上還有一個一樣的工件需要走一樣的軌跡，那只需建立一個工件坐標(biāo)C，將工件坐標(biāo)B中的軌跡復(fù)制一份，然后將工件坐標(biāo)從B更新為C，則無需對一樣的軌跡再編程。圖1如果在工件坐標(biāo)B中對A對象進(jìn)行了軌跡編程，當(dāng)工件坐標(biāo)的位置變化成工件坐標(biāo)D后，只需在機(jī)器人系統(tǒng)重新定義工件坐標(biāo)D，則機(jī)器人的軌跡就自動更新到C了。不需要再次軌跡編程了。因A相對于B、C相對于D的關(guān)系是一樣，并沒有因?yàn)檎w偏移而發(fā)生變化。

在對象的平面上，只需要定義三個點(diǎn)，就可以建立一個工件坐標(biāo)。

▼X1點(diǎn)確定工件坐標(biāo)的原點(diǎn)。

▼X1、2點(diǎn)確定工件坐標(biāo)X正方向。

▼Y1確定工件坐標(biāo)Y正方向。

工件坐標(biāo)等符合右手定則。+Z+X+Y（3）工件坐標(biāo)系中的參數(shù)釋義（4）工件坐標(biāo)系的變換1：在“手動操縱”界面，點(diǎn)擊【工件坐標(biāo)】2：在“工件”界面，根據(jù)實(shí)際需要和已設(shè)置的工件坐標(biāo)系選擇工件坐標(biāo)系，比如“wobj1”，單擊【確定】。3：工件坐標(biāo)系變換完畢。1：在“手動操縱”界面，點(diǎn)擊【工件坐標(biāo)】2：在工件頁面，單擊【新建】。3：對工件坐標(biāo)數(shù)據(jù)屬性進(jìn)行設(shè)定后，單擊“確定”。4：打開編輯菜單，單擊【定義】。5：將用戶方法設(shè)定為“3點(diǎn)”。6：手動操作機(jī)器人的工具參考點(diǎn)靠近定義工件坐標(biāo)的X1點(diǎn)。單擊“修改位置”，將X1記錄下來。

用戶坐標(biāo)系的設(shè)定方法7：手動操作機(jī)器人的工具參考點(diǎn)靠近定義工件坐標(biāo)的X2點(diǎn)。單擊“修改位置”，將X2點(diǎn)記錄下來。8：手動操作機(jī)器人的工具參考點(diǎn)靠近定義工件坐標(biāo)的Y1點(diǎn)。單擊“修改位置”，將Y1點(diǎn)記錄下來。單擊“確定”。9：對自動生成的工件坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)后，單擊“確定”。10：工件坐標(biāo)wobj1創(chuàng)建完畢，單擊【確定】。3、編輯碼垛機(jī)器人有效載荷對于搬運(yùn)應(yīng)用的機(jī)器人，應(yīng)該正確設(shè)定夾具的質(zhì)量、重心tooldata以及搬運(yùn)對象的質(zhì)量和重心數(shù)據(jù)loaddata。負(fù)載數(shù)據(jù)定義不正確可能會導(dǎo)致機(jī)械臂機(jī)械結(jié)構(gòu)過載。搬運(yùn)機(jī)器人有效載荷質(zhì)量（kg）有效載荷的轉(zhuǎn)動慣量(載荷尺寸比較大時才需要定義)有效載荷重心力矩軸方向loaddata

loadName:=[mass

,

cogof[x,y,z],

aomof

[q1、q2、q3、q4],

ix,iy,iz

]注：負(fù)載的以上全部程序數(shù)據(jù)可通過調(diào)用例行程序，利用機(jī)器人自行運(yùn)作運(yùn)算得到，在RAPID編程中，需要對有效載荷的情況進(jìn)行實(shí)時的調(diào)整。載荷的參數(shù)釋義1：在“手動操縱”界面，點(diǎn)擊【有效載荷】。2：在“有效荷載”界面，點(diǎn)擊【新建...】。3：對有效載荷數(shù)據(jù)屬性進(jìn)行設(shè)定單，擊【初始值】。4：對有效載荷的數(shù)據(jù)根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行設(shè)定，各參數(shù)代表的含義請參考下面的有效載荷參數(shù)表。單擊“確定”。有效載荷設(shè)定方法ACDB配置機(jī)器人與PLC通信碼垛工作站配置碼垛點(diǎn)位數(shù)據(jù)表碼垛程序結(jié)構(gòu)表碼垛工藝流程4、配置碼垛機(jī)器人工程數(shù)據(jù)碼垛工作站配置序號名稱型號及配置數(shù)量單位備注機(jī)器人系統(tǒng)1碼垛機(jī)器人本體IRB76001個

2控制柜

1個

3示教器

1個

4連接電纜總成

1套

碼垛設(shè)備裝置1氣動吸盤600mm*400mm1個

2自動托盤庫2m1個

3傳送帶5m1個

4網(wǎng)格川字形卡板1200mm*1000mm*85mm5個

產(chǎn)品規(guī)格1碼垛產(chǎn)品600mm*400mm*200mm25箱

2碼垛產(chǎn)品重量25kg

碼垛點(diǎn)位數(shù)據(jù)表程序數(shù)據(jù)說明序號名稱存儲類型數(shù)據(jù)類型內(nèi)容說明1Wobj1_PalletPERSwobjdata工件座標(biāo)：以垛盤的一個直角來創(chuàng)建工件座標(biāo)（當(dāng)垛盤重新定位后，只需重定義工件座標(biāo)，不用重新示教目標(biāo)點(diǎn)）2Tool1_GripPERStooldata工具座標(biāo)：以吸盤夾具的中心點(diǎn)位置來創(chuàng)建的吸盤夾具工具數(shù)據(jù)碼垛點(diǎn)位數(shù)據(jù)表3LoadFullPERSloaddata載荷：當(dāng)機(jī)器人吸盤吸取物料時要加載物料的重量，當(dāng)機(jī)器人放置完成物料時加載原有數(shù)據(jù)load0(load0的物料重量是0)4pHomeCONSTrobtarget目標(biāo)點(diǎn)：機(jī)器人原位點(diǎn)（這個目標(biāo)點(diǎn)相對周邊設(shè)備來說比較安全，不會干涉5pPlace1{5}PERSrobtarget目標(biāo)點(diǎn)：奇數(shù)層數(shù)組6pPlace2{5}PERSrobtarget目標(biāo)點(diǎn)：偶數(shù)層數(shù)組碼垛點(diǎn)位數(shù)據(jù)表7pPick_BasePERSrobtarget目標(biāo)點(diǎn)：具體抓取點(diǎn)根據(jù)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行計算偏移8pPlace_BasePERSrobtarget目標(biāo)點(diǎn)：具體放置點(diǎn)根據(jù)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行計算偏移9nCycleTimePERSnum數(shù)字：產(chǎn)品生產(chǎn)時間10nCountPERSnum數(shù)字：垛盤碼垛計數(shù)碼垛點(diǎn)位數(shù)據(jù)表11nPickHPERSnum數(shù)字：拾取點(diǎn)Z值偏移高度12nPlaceHPERSnum數(shù)字：碼垛放置點(diǎn)Z值偏移高度13nBoxLPERSnum數(shù)字：方塊物料長度14nBoxWPERSnum數(shù)字：方塊物料寬度15nBoxHPERSnum數(shù)字：方塊物料高度16Clock1PERSclock時鐘：計時時鐘碼垛點(diǎn)位數(shù)據(jù)表17bReadyOKPERSbool布爾量：機(jī)器人準(zhǔn)備好狀態(tài)18bPalletFullokPERSbool布爾量：碼垛盤狀態(tài)，碼垛盤滿垛時為TRUE,反之為FALSE19iPalletVARintnum中斷：碼垛盤切換20vMinEmptyPERSspeeddata機(jī)器工具上空載運(yùn)行的最低速度21vMidEmptyPERSspeeddata機(jī)器工具上空載運(yùn)行的中等速度碼垛點(diǎn)位數(shù)據(jù)表22vMaxEmptyPERSspeeddata機(jī)器工具上空載運(yùn)行的最高速度23vMinLoadPERSspeeddata機(jī)器工具上帶載荷運(yùn)行的最低速度24vMidLoadPERSspeeddata機(jī)器工具上帶載荷運(yùn)行的中等速度25vMaxLoadPERSspeeddata機(jī)器工具上帶載荷運(yùn)行的最高速度碼垛程序結(jié)構(gòu)表序號程序名稱類型內(nèi)容備注1mainPROC例行程序：主程序

2rInitallPROC例行程序：初始化程序

3rPickPROC例行程序：物料抓取程序

4rPlacePROC例行程序：物料放置程序

5rCycleTimePROC例行程序：計算生產(chǎn)節(jié)拍程序

碼垛程序結(jié)構(gòu)表6rCycleCheckPROC例行程序：循環(huán)檢查機(jī)器人準(zhǔn)備狀態(tài)

7rCalculatePosPROC例行程序：計算產(chǎn)品碼垛位置程序

8rCheckHomePosPROC例行程序：檢測原點(diǎn)位置例行程序

9tPalletTRAP中斷程序

10CurrentposFUNC功能程序:檢測原點(diǎn)位置被調(diào)用功能程序

碼垛工藝流程碼垛工作站工藝流程步驟作業(yè)名稱作業(yè)內(nèi)容備注第1步作業(yè)準(zhǔn)備系統(tǒng)啟動①工作前的準(zhǔn)備（首次啟動前，人工將運(yùn)行條件準(zhǔn)備好）人工作業(yè)第2步輸送線開始動作①輸送線開始向末端輸送產(chǎn)品②該輸送線的產(chǎn)品到位后發(fā)出到位信號給機(jī)器人設(shè)備作業(yè)第3步機(jī)器人開始拾取物料①機(jī)器人回原位（通過檢測是否需要回原位），然后計算碼垛位置②機(jī)器人根據(jù)對應(yīng)到位信號開始到對應(yīng)輸送線末端拾取產(chǎn)品③機(jī)器人拾取產(chǎn)品后運(yùn)動到安全高度設(shè)備作業(yè)

碼垛工藝流程碼垛工作站工藝流程第4步機(jī)器人開始物料碼垛①機(jī)器人從拾取安全點(diǎn)運(yùn)動到碼垛放置安全點(diǎn)②機(jī)器人開始到對應(yīng)垛盤碼垛③機(jī)器人碼垛完成回碼垛安全點(diǎn)設(shè)備作業(yè)第5步循環(huán)工作①機(jī)器人判斷垛盤情況，對應(yīng)處理②機(jī)器人重復(fù)步驟1-50102030405分析工具TCP點(diǎn)的目標(biāo)位置（參考方向移植到TCP點(diǎn)）創(chuàng)建工具數(shù)據(jù)校準(zhǔn)點(diǎn)示教、觀察平均誤差是否達(dá)到要求重定位驗(yàn)證定義工具數(shù)據(jù)STEP1