《HBHXRCPSC10型工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)平臺(tái)》系統(tǒng)說(shuō)明書

1、HBHX-RCPS-C10型工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)平臺(tái)系統(tǒng)說(shuō)明書2015年6月 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark0一、系統(tǒng)及其功能2 HYPERLINK l bookmark2二、工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)5 HYPERLINK l bookmark42.1HR20-1700-C10型工業(yè)機(jī)器人5 HYPERLINK l bookmark102.2外部工裝6 HYPERLINK l bookmark122.3工業(yè)機(jī)器人的通信9 HYPERLINK l bookmark142.4示教器的使用步驟9 HYPERLINK l bookmark165安全護(hù)欄23 HYPERLI

2、NK l bookmark18三、AGV機(jī)器人14 HYPERLINK l bookmark201AGV結(jié)構(gòu)14 HYPERLINK l bookmark222磁導(dǎo)條安裝16 HYPERLINK l bookmark243.3AGV操作步驟16 HYPERLINK l bookmark263.4電磁的保養(yǎng)與維護(hù)18 HYPERLINK l bookmark28四、視覺(jué)系統(tǒng)19 HYPERLINK l bookmark301系統(tǒng)結(jié)構(gòu)19 HYPERLINK l bookmark324.2光源21 HYPERLINK l bookmark344.3智能相機(jī)的安裝21 HYPERLINK l boo

3、kmark364數(shù)字圖像采集22 HYPERLINK l bookmark52五、生產(chǎn)線系統(tǒng)31 HYPERLINK l bookmark541生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)31 HYPERLINK l bookmark565.2控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)32 HYPERLINK l bookmark665.3控制系統(tǒng)程序36 HYPERLINK l bookmark78六、立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)39 HYPERLINK l bookmark801立庫(kù)結(jié)構(gòu)39 HYPERLINK l bookmark826.2控制系統(tǒng)41 HYPERLINK l bookmark846.3操作流程42附錄1系統(tǒng)實(shí)物圖45附錄2HR20-1700-C10

4、機(jī)器人機(jī)械使用維護(hù)手冊(cè)45附錄3HR20-1700-C10機(jī)器人電氣維護(hù)手冊(cè)45附錄4HR20-1700-C10機(jī)器人編程手冊(cè)45附錄5x-sight使用手冊(cè)45附錄6-1智能生產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓?fù)鋱D（施耐德版）45附錄6-2智能生產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓?fù)鋱D（西門子版）45附錄7-1智能生產(chǎn)線電氣圖紙（施耐德版）45附錄7-2智能生產(chǎn)線電氣圖紙（西門子版）45附錄8-1全國(guó)職院技能大賽工業(yè)機(jī)器人賽項(xiàng)函數(shù)說(shuō)明書（施耐德版）45附錄8-2全國(guó)職院技能大賽工業(yè)機(jī)器人賽項(xiàng)函數(shù)說(shuō)明書（西門子版）45附錄9系統(tǒng)運(yùn)行DEMO程序46附錄10工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用賽項(xiàng)平臺(tái)示例46附錄11HMI與PLC對(duì)接變量表46一、系統(tǒng)及

5、其功能工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)平臺(tái)由工業(yè)機(jī)器人、AGV機(jī)器人、托盤生產(chǎn)線、工件盒生產(chǎn)線、視覺(jué)系統(tǒng)和立體倉(cāng)庫(kù)等六部分組成，如圖1-1所示，系統(tǒng)實(shí)物圖見(jiàn)附錄1。標(biāo)準(zhǔn)控制柜工業(yè)機(jī)器人托盤生產(chǎn)線AGV機(jī)器人工件盒生產(chǎn)線立體倉(cāng)庫(kù)碼垛機(jī)器人AGV磁性導(dǎo)引軌道圖1-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的主要工作目標(biāo)是將己經(jīng)從立體倉(cāng)庫(kù)上取出的工件，通過(guò)AGV機(jī)器人搬運(yùn)到托盤生產(chǎn)線上，并通過(guò)托盤生產(chǎn)線上的視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)工件進(jìn)行識(shí)別，然后由工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行工件盒的抓取及分類裝箱。圖1-2是需要分揀的工件。圖1-2需要分揀的工件如圖1-3所示，每個(gè)托盤上可放置03個(gè)工件盒，在托盤有效區(qū)域內(nèi)（托盤兩側(cè)設(shè)計(jì)有檔條，兩條檔條中間為工件放置有效區(qū)）；如

6、圖1-4所示，托盤進(jìn)入工件檢測(cè)位置，智能相機(jī)可對(duì)托盤中的工件種類和坐標(biāo)進(jìn)行提取和數(shù)據(jù)處理，以便將數(shù)據(jù)提供給工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行抓取和產(chǎn)品識(shí)別。圖1-3分揀工件放置于托盤中的狀態(tài)圖1-4視覺(jué)系統(tǒng)檢測(cè)位置圖1-5為工件盒的外觀，每個(gè)工件盒8格，每格可放12層，最多16個(gè)工件；如圖1-6所示，工件盒生產(chǎn)線最多放3個(gè)工件盒；系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，工業(yè)機(jī)器人抓取工件盒的分類放置動(dòng)作示意圖見(jiàn)l-7o圖1-5工件盒外觀圖1-6工件盒位置擺放及小格編號(hào)圖1-7工件盒的分類放置二、工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)2.1HR20-1700-C10型工業(yè)機(jī)器人機(jī)械性能本系統(tǒng)選用HR20-1700-C10型工業(yè)機(jī)器人，其型號(hào)規(guī)格說(shuō)明、機(jī)械系統(tǒng)組成機(jī)械

7、性能參數(shù)及日常維護(hù)、故障處理等參見(jiàn)附錄2（HR20-1700-C10機(jī)器人機(jī)械使用維護(hù)手冊(cè)）。讎系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人電控系統(tǒng)包含有：伺服系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、主控制部分、變壓器、示教系統(tǒng)與動(dòng)力通信電纜等。電控柜面板按鈕功能、柜內(nèi)元件功能、故障診斷和處理及檢修等內(nèi)容參見(jiàn)附錄3（HR201700C10機(jī)器人電氣維護(hù)手冊(cè)）。3彌與勰工業(yè)機(jī)器人示教器的使用及編程示教指令的用法等學(xué)習(xí)內(nèi)容參見(jiàn)附錄4（HR20-1700-C10機(jī)器人編程手冊(cè)）。2外部工裝工*機(jī)器人的夕卜部工裝是用來(lái)進(jìn)行操作及作業(yè)的裝置，是機(jī)器人最重要的執(zhí)行機(jī)構(gòu),可分為搬運(yùn)用、加工用、測(cè)量用等用途。搬運(yùn)用手爪是指各種夾持裝置，用來(lái)抓取或吸附被搬運(yùn)的物體

8、。吸附式末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)乂稱吸盤，有氣吸式和磁吸式兩種，分別利用吸盤內(nèi)負(fù)壓產(chǎn)生吸力或磁力來(lái)吸住并移動(dòng)工件。本系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人為了配合自動(dòng)生產(chǎn)線工作，采用吸盤內(nèi)負(fù)壓產(chǎn)生吸力來(lái)移動(dòng)工件及收集空托盤，如圖2-1所示。圖2-1手爪結(jié)構(gòu)及吸盤為了保證抓取到物體之后工業(yè)機(jī)器人在動(dòng)作的過(guò)程中不會(huì)掉落下來(lái)，系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了單吸盤和雙吸盤的工裝夾具，單吸盤用于移動(dòng)工件，雙吸盤用于將空托盤放置到托盤收集處。工業(yè)機(jī)器人抓取工件時(shí)的動(dòng)作狀態(tài)如圖2-2所示，雙吸盤抓取托盤的動(dòng)作狀態(tài)如圖2-3o圖2-2單吸盤吸取工件圖2-3雙吸盤抓取托盤2手爪手爪吸盤氣路原理如圖2-4所示。電磁閥的工作原理就是在閥芯上裝了一個(gè)電磁鐵，當(dāng)電磁鐵線圈

9、得電時(shí)，閥芯被吸起、閥被打開(kāi)，當(dāng)失電時(shí)閥會(huì)在彈贊的作用下自動(dòng)關(guān)閉。節(jié)流閥可以直接通過(guò)上方的旋鈕來(lái)調(diào)節(jié)氣流的通過(guò)量。圖2-4手爪吸盤氣路連接示意圖手爪吸盤電路連接圖見(jiàn)附表5,相關(guān)地址分配見(jiàn)表2-1所示。表2-1氣爪吸盤相關(guān)變量地址分配輸出機(jī)器輸入機(jī)器AW電磁閥YV124（模塊4D00）壓力表124（模塊4DIO）電磁閥YV225（臧4D01）壓力表225（臟4DI1）3.手爪的建如圖2-1所示，手爪的安裝可分為以下幾個(gè)部分：1）吸盤與吸盤支架的安裝；2）氣管接頭與吸盤支架的安裝；3）吸盤支架與連接桿的安裝；4）連接桿與法蘭的安裝；5）吸盤手爪法蘭與機(jī)械手本體固連（連接法蘭圓端面與機(jī)械手本體J6關(guān)

10、節(jié)輸出軸端面）；6）氣管與氣管接頭的連接。安裝后的效果如圖2-5所示。圖2-5氣動(dòng)手爪連接后的效果3工業(yè)機(jī)器人的通信在工件自動(dòng)分揀系統(tǒng)中控制器采用的是施耐徳M241可編程控制器或S7-1200PLC,兩種PLC都支持ModbusTCP/IP協(xié)議，工業(yè)機(jī)器人與PLC通訊連接結(jié)構(gòu)如圖2-6所示。r業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)TCP/IPModbus圖2-6通訊連接2.4示教器的使用步驟1.如圖2-7所示，使用示教器編程時(shí)要把控制柜的權(quán)限（遠(yuǎn)程控制）關(guān)閉,同時(shí)伺服打開(kāi)。2-9所示。 必usi;:”.QOC嚴(yán)JL*匯燉1i_2zf.開(kāi)伺服IL使匪1權(quán)限2.示教器上旋鈕要旋轉(zhuǎn)到手動(dòng)擋位置，如圖2-8所示。SystPi

11、nsettingsLoginERRAclininisdatorLdiiguageUser16DateLevelTimeLogoutnRobot/DisplaylockEContolauthonty!2OnunSIOIWorld圖2-8示教器旋鈕操作EnglishMOI8:22:03AM圖27機(jī)器人控制柜的操作2-9所示。 #2-9所示。 #3.登陸，選擇administrator,密碼為pass,示教盒控制打開(kāi)，操作如圖 #圖2-10新建程序 圖2-10新建程序 #HulBo-t)DeUMlllMl示教盒控制、tiuiidotpqq，訃el小(利/亠ControlMKmWX-Tinirlogo

12、utAUw14.2015LIL霜嚴(yán)小rum*仙16Ze圖2-9示教盒控制操作4.新建程序，如圖2-10所示。需要注意的是，若要編完程序后進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，即PLC控制，那么在新建程序時(shí)程序名必須為project,主函數(shù).名必須為main,其他子函數(shù)可自由命名。ERRER20DefaultTool8:24:52AM屈LR.20jogPatkunsupportedornotachievabledefaultsettingshayjSettingsSYSTLMects2+1i+lCLO8AIpackageproject1projcctqProjectname:Programname:IStatemain

13、niaintLoad示教盒控制1I一A21A3A4A5A6Open(loseInfoRefreshFile5.新建變量，如圖2-11所示。變量新建需要先加載一下，變量可以邊寫邊6.編完程序與PLC聯(lián)調(diào)時(shí)，控制柜使能旋轉(zhuǎn)到開(kāi)，權(quán)限旋轉(zhuǎn)到開(kāi)，如圖2-12所示，示教盒開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到AE位置，如圖2-13所示。圖2-12控制柜開(kāi)關(guān)位置HuiBoDJI*/遠(yuǎn)程位蓋InqlitiInquM)e、伽14.?0lfc22：J0AML(K|aut-RobotcwtroiliHhDupUyioiknnftolAaithoiiftvOfftwitroolI*rl圖2-13遠(yuǎn)程控制示教器的旋鈕位置2.5安全護(hù)欄考慮現(xiàn)場(chǎng)操

14、作人員安全問(wèn)題，在工業(yè)機(jī)器人工作區(qū)域周邊安裝了安全護(hù)欄,結(jié)構(gòu)如圖2-14所示，安全護(hù)欄傳感器在主控柜中接線端子位置如圖2-15所示。圖2-14工業(yè)機(jī)器人安全護(hù)欄結(jié)構(gòu)ninr31n圖2-15主控柜內(nèi)安全護(hù)欄傳感器接線端子位置圖三、AGV機(jī)器人3.1AGV結(jié)構(gòu)AGV機(jī)器人結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，由車身、控制系統(tǒng)、HMI、托盤輸送轆道等部分組成。AGV機(jī)器人系統(tǒng)的外形尺寸為：長(zhǎng)820mm,寬480mm,高774mm，總質(zhì)量約70kg,載重為200N,釆用磁導(dǎo)式循線方式，行走電機(jī)采用兩臺(tái)帶電磁抱閘裝置的步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)差速控制，最高速度為0.72m/s,定位精度為5mm,AGV前后均有碰撞保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)碰撞

15、后立即斷電停車。AGV上部為平帶輸送裝置，釆用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)與生產(chǎn)線及碼垛機(jī)對(duì)接以運(yùn)送貨物，皮帶離地面高度為774mm。AGV安裝有用于操作及顯示使用的7吋觸摸屏以及一個(gè)三色塔燈（AGV工作警示燈），其控制釆用PLC控制系統(tǒng)，可與托盤生產(chǎn)線及碼垛機(jī)器人進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊，保證相互之間信息交流及數(shù)據(jù)對(duì)接。圖3-1AGV機(jī)器人實(shí)物圖圖3-1中各種元器件及設(shè)備作用如表3-1所示。表3-1AGV外韋|元器件名稱及功能名稱功能三層顯示燈急停時(shí)紅色燈亮，正常運(yùn)行時(shí)綠色燈亮，等待時(shí)黃色燈亮。觸摸屏顯示AGV工作及運(yùn)行數(shù)據(jù)光電傳感器檢測(cè)AGV上托盤數(shù)量頂升磁鐵防止AGV上托盤滑落傳送帶運(yùn)載托盤移動(dòng)電控版AGV控

16、制中心防撞器防止AGV碰撞，AGV防撞器與行程開(kāi)關(guān)連接，行程開(kāi)關(guān)動(dòng)作，小車停止步進(jìn)電機(jī)裝在輪內(nèi)側(cè)，用于驅(qū)動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)2磁導(dǎo)條安裝AGV運(yùn)行時(shí)，依據(jù)位于磁條上方的磁導(dǎo)航傳感器輸出信號(hào)，依靠輸出的這兒路信號(hào)，可以判斷磁條相對(duì)于磁導(dǎo)航傳感器的偏離位置，據(jù)此AGV會(huì)自動(dòng)作出調(diào)整，確保沿磁條前行。依據(jù)磁導(dǎo)條信號(hào)可設(shè)定AGV減速位置及停車位置，磁導(dǎo)條安裝情況如圖3-2所示。減速標(biāo)志引導(dǎo)條N極圖3-2磁導(dǎo)條信號(hào)組合地標(biāo)磁條貼在導(dǎo)航磁條旁邊，由多塊S極磁條按順序組合而成，代表減速、停車等不同指令。3AGV操作步驟1.如圖3-3、3-4所示，將電池放入電池槽中，并連接電源插頭與電池接頭。圖33電池的操作關(guān)上電源蓋

17、，將小車移至磁條中間。給小車上電，如圖3-4所示，打開(kāi)總電源開(kāi)關(guān)，電源指示燈亮。圖3-4開(kāi)機(jī)改變AGV機(jī)器人運(yùn)行方向。如圖3-4所示，在通過(guò)旋鈕手動(dòng)運(yùn)行AGV時(shí),旋轉(zhuǎn)一下再旋回到原始位置（產(chǎn)生一個(gè)上升沿即可）；也可通過(guò)觸摸屏操作界面改變AGV運(yùn)行方向，如圖3-5所示。圖3-5AGV操作界面當(dāng)AGV上部輸送卑昆道上托盤數(shù)為3時(shí)，AGV延時(shí)啟動(dòng)向托盤生產(chǎn)線方向運(yùn)行，當(dāng)卸載完成后向托盤生產(chǎn)線發(fā)送完成信號(hào)，并在接收到托盤生產(chǎn)線的應(yīng)答信號(hào)后自動(dòng)返回，如此自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。注意事項(xiàng)1）在AGV機(jī)器人初次啟動(dòng)時(shí)，AGV的巡線傳感器應(yīng)擺放在磁條上，且方向與磁條的方向大體一致。2）出現(xiàn)緊急情況時(shí)按下AGV車身上的急

18、停按鈕，或者按下車體兩端的防撞器,AGV會(huì)立即停止。3）在正常工作時(shí)，AGV的通訊傳感器要與立庫(kù)及托盤生產(chǎn)線的對(duì)接信號(hào)傳感器在同一條直線上，保證信號(hào)可靠對(duì)接，如圖3-6、3-了所示。圖3-6AGV與立庫(kù)信號(hào)對(duì)接位置圖3-7AGV與托盤生產(chǎn)線信號(hào)對(duì)接位置 #圖2-10新建程序 # #圖2-10新建程序 #3.4電磁的保養(yǎng)與維護(hù)電池充電電池正常運(yùn)行約持續(xù)5小時(shí)左右，當(dāng)需要充電時(shí)，AGV配有沖電孔，將AGV配帶的充電器插上即可。充電孔 #圖2-10新建程序 # #圖2-10新建程序 #圖3-8電池充電位置 圖2-10新建程序 #電池保養(yǎng)1）將電池放置于干燥地點(diǎn)，且正面朝上，不可傾斜。2）小車在不用時(shí)

19、請(qǐng)及時(shí)關(guān)斷電源。3）不可在虧電時(shí)長(zhǎng)時(shí)間放置。4）不要在夜間充電，盡量在有人看管情況下充電，以免發(fā)生意外。5）平均充電時(shí)間在8小時(shí)左右。6）充電時(shí)請(qǐng)用配套的專用充電器。四、視覺(jué)系統(tǒng)4.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)選用信捷公司的X-sightSV4-30ml智能視覺(jué)傳感器。該系統(tǒng)包括鏡頭、智能相機(jī)和光源控制器三部分，系統(tǒng)框圖如圖4-1所示。光源控制器AB端口圖4-1系統(tǒng)框圖系統(tǒng)中智能相機(jī)和PC機(jī)之間使用RJ45網(wǎng)口連接，智能相機(jī)的默認(rèn)IP地址為192.168.8.3,計(jì)算機(jī)的IP地址需要與智能相機(jī)IP地址在同一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)。PC機(jī)主要用于智能相機(jī)圖像的處理、編程、程序下載、監(jiān)控等；相機(jī)的控制可通過(guò)SIC-242光

20、源控制器與PLC連接來(lái)控制，SIC-242型光源控制器通過(guò)雙絞線與PLC連接通信，如圖4-2所示。圖4-2SIC-242型光源控制器電路連接(MU/18.0光源控制器實(shí)物如圖4-3所示。該電源控制模塊內(nèi)置兩路可控光源輸出，兩路相機(jī)觸發(fā)端及5路相機(jī)數(shù)據(jù)輸出端，AB端子為RS485通訊端口，兩路光源手動(dòng)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)，預(yù)留7路站號(hào)選擇。圖4-3光源控制器4.2光源視覺(jué)系統(tǒng)的光源在設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮到系統(tǒng)的安全性，采用工作電壓24V、6X6的背光源，通過(guò)背光源電路串聯(lián)分壓電阻來(lái)降壓。背光源實(shí)物如圖4-4所示。 圖2-10新建程序 #圖4-4視覺(jué)系統(tǒng)外部光源4.3智能相機(jī)的安裝現(xiàn)場(chǎng)中智能相機(jī)的安裝如圖4-5所示

21、，安裝參考尺寸如圖4-6所示，可根據(jù)需要調(diào)整相機(jī)安裝高度。圖4-5智能相機(jī)現(xiàn)場(chǎng)安裝圖安裝臂2、安裝臂1渲頭相機(jī)安裝板相機(jī)圖4-6現(xiàn)場(chǎng)安裝尺寸4數(shù)字圖像釆集本系統(tǒng)相機(jī)進(jìn)行圖像釆集的工作流程如下：1）傳送帶將托盤傳送到智能相機(jī)的拍照位置處，檢測(cè)產(chǎn)品位置的光電傳感器對(duì)托盤位置進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)托盤到位后發(fā)出信號(hào)到PLC控制器，PLC通過(guò)光源控制器的X0發(fā)出拍照指令；2）當(dāng)光源控制器得到拍照指令后啟動(dòng)相機(jī)拍攝產(chǎn)品圖像。3）智能相機(jī)拍照完成后向光源控制器的Y0端輸出拍照完成信號(hào)。相機(jī)程序需要利用X-Sightstudio圖像處理軟件對(duì)光源控制器進(jìn)行預(yù)先的編程，將釆集到的圖像裝換成系統(tǒng)所需的數(shù)字量信息，使用X-

22、sightstudio軟件使用方法參見(jiàn)附錄6（X-Sight使用手冊(cè)）。托盤上工件的數(shù)據(jù)釆集要點(diǎn)如下：智能相機(jī)的連接打開(kāi)X-sightStudi。軟件并單擊“連接相機(jī)”按鈕連接智能相，此時(shí)會(huì)彈出網(wǎng)絡(luò)連接對(duì)話框點(diǎn)擊確定即可，如圖4-7所示。（注：當(dāng)出現(xiàn)連接錯(cuò)誤的情況時(shí)請(qǐng)更改計(jì)算機(jī)本地連接的IP地址）ne緲爭(zhēng)言d忌GlT7VVA0O?!aU #圖2-10新建程序 # 圖2-10新建程序 #圖4-7PC機(jī)與智能相機(jī)連接先點(diǎn)擊圖像顯示按鈕,圖像顯示此時(shí)會(huì)顯示出智能相機(jī)拍攝到的圖片，如圖4-8所示。SWH）8染國(guó)D建?|圖4-8圖像顯示設(shè)定拍照信號(hào)通過(guò)光源控制器上的X0點(diǎn)啟動(dòng)智能相機(jī)拍照，外部觸發(fā)需要在

23、“相機(jī)配置”中選擇“外部觸發(fā)”方式，如圖4-9所示.業(yè)配疊圖4-9作業(yè)配置 #圖2-10新建程序 # 圖2-10新建程序 #如圖411所示,特征值的學(xué)習(xí)相機(jī)需要對(duì)工件比對(duì)的特征值進(jìn)行學(xué)習(xí)采樣，做成模板。相機(jī)正常運(yùn)行時(shí),將拍照完成后的工件信息與模板中的工件信息進(jìn)行比對(duì)并顯示相應(yīng)的結(jié)果。首先在視覺(jué)工具欄中選擇“定位工具S然后在定位工具子菜單下選擇“圖案定位”，如圖4-10所示。八|門血耳尹兩女性(F)箱郵E)(1)砸9蘭吉(L)I圖4-10選擇定位工具選擇需要學(xué)習(xí)的工件的有效區(qū)域。在彈出的對(duì)話框中設(shè)置“目標(biāo)搜索的最大個(gè)數(shù)”和“相似度閥值相似度閥值一般默認(rèn)為60,可根據(jù)學(xué)習(xí)的具體工件進(jìn)行調(diào)整。匿案走

24、位工具參數(shù)配置STUDlOtmpSavevision.bmp圖4-11參數(shù)配置在進(jìn)行工件學(xué)習(xí)時(shí)，一種工件對(duì)應(yīng)一個(gè)工具（tool）,如圖442所示。例如長(zhǎng)方體工件選用tool4,那么長(zhǎng)方體的相關(guān)學(xué)習(xí)信息就放在tool4中。上位機(jī)仿真調(diào)試工具輸出監(jiān)控單次運(yùn)行連續(xù)運(yùn)行顯示模式芻動(dòng)屈新不移上移作業(yè)工具作業(yè)-同案定位工具工具結(jié)果O時(shí)|B：3557%尋棧到目標(biāo)的個(gè)數(shù)J目標(biāo)的重心坐標(biāo)集臺(tái)122807:364?施轉(zhuǎn)-tool2:案走位工具f工具結(jié)果O時(shí)間：36473,尋找到目標(biāo)的個(gè)數(shù)J目標(biāo)的重心坐標(biāo)集合：1ix：405?7:231?旗轉(zhuǎn)tool3:案定位工具f工具結(jié)果：51,時(shí)間竹6現(xiàn)尋撈到目標(biāo)的個(gè)數(shù)目標(biāo)的重

25、心坐標(biāo)隼合目標(biāo)的匹軌得分隼電以圖案定位工具工具結(jié)果:斗時(shí)間:37叭尋撈到目標(biāo)的個(gè)數(shù)目標(biāo)的垂心坐標(biāo)集合0目標(biāo)的匹旣得分集由.W15:圖案定位工具工具結(jié)果：5時(shí)間:343巳尋拱到目標(biāo)的個(gè)數(shù)目標(biāo)的重心坐標(biāo)集臺(tái)0目標(biāo)的匹那得分隼-七16罔案定位工具工具結(jié)果：51,時(shí)IB1：4049.尋我到目標(biāo)的個(gè)數(shù)目標(biāo)的重心坐標(biāo)篥臺(tái)目標(biāo)的匹觀得分隼0toolT:案走位工具f工具結(jié)果O時(shí)IB：34979.尋找到目標(biāo)的個(gè)數(shù)丄目標(biāo)的重心坐標(biāo)隼合:1妝公1,7:210?旗轉(zhuǎn)-tool8:案走位工具f工具結(jié)果，時(shí)IB：20428,尋找到目標(biāo)的個(gè)數(shù)O目標(biāo)的重心坐標(biāo)隼臺(tái)O目標(biāo)的匹酗厚分寥/I、IVC3z/*1!JED%rvE3丿r

26、-v*rwIr-.-wfff圖4-12工件特征學(xué)習(xí)腳本的編寫1）腳本的建立腳本作為視覺(jué)工具，在進(jìn)行工件學(xué)習(xí)時(shí)，一般都作為最后一個(gè)tool。腳本tool的主要作用是根據(jù)相關(guān)要求對(duì)前面所有tool進(jìn)行信息處理。在相機(jī)進(jìn)行Modbus配置時(shí)，變量一般都采用腳本tool里的變量，有利于進(jìn)行變量分配。（變量都在一個(gè)tool中，在進(jìn)行變量分配時(shí)變量尋找比較方便，不需要去不同的tool中尋找不同變量）。在“視覺(jué)工具”中選擇“腳本”然后雙擊，彈出如圖4-13所示的界面，既創(chuàng)建了一個(gè)新的腳本。mrMt*tamasrimMr- 圖2-10新建程序 #圖4-13腳本創(chuàng)建在腳本創(chuàng)建完成后，就需要添加變量用于編寫腳本程

27、序，添加變量的方法是單擊視覺(jué)腳本左側(cè)的“添加”，彈出“添加變量參數(shù)”對(duì)話框，可以設(shè)置變量名類型和初始值，設(shè)定完成后點(diǎn)擊確定即可，如圖4-14所示。圖4-14添加變量在腳本中用的變量除了自定義的變量，還需要用到軟件內(nèi)部的用于存儲(chǔ)檢測(cè)結(jié)果的兩個(gè)變量分別為：尋找到目標(biāo)的個(gè)數(shù)tooll.Out.objectNum；目標(biāo)的重心坐標(biāo)集合tooll.Out.centroidPoint,包括：目標(biāo)重心X軸坐標(biāo)tool1.Out.centroidPointi.x；目標(biāo)重心Y軸坐標(biāo)tool1.Out.centroidPointi.y；目標(biāo)重心角度偏移tool1.Out.centroidPointi.angle。2

28、)腳本程序例如：需要對(duì)8種工件進(jìn)行學(xué)習(xí)釆樣，因此建立8個(gè)tool(tooll-tool8)對(duì)不同工件進(jìn)行學(xué)習(xí)釆樣，最后還建立了一個(gè)腳本tool(tool9),對(duì)tooll-toolS的變量數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。本系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的托盤最多可放置3個(gè)工件，工件可以相同也可以不同；相機(jī)的輸出數(shù)據(jù)為工件數(shù)量及中心點(diǎn)坐標(biāo)，中心點(diǎn)坐標(biāo)包括X、Y及旋轉(zhuǎn)角度Ao在進(jìn)行編寫腳本時(shí)，為方便數(shù)據(jù)處理，釆用數(shù)組變量。:-mbl(int):0b-mblx(float3):0b-mbly(float3)：0b-mbla(float3):0mb2(int)：0b-mb2x(float3):0b-mb2y(float3):0b-mb2a

29、(float3):0圖4-15工具變量在進(jìn)行編寫腳本時(shí)，對(duì)于工件1,選用tooll進(jìn)行工件的學(xué)習(xí)，那么工件1的相關(guān)信息就存儲(chǔ)在tooll中，如圖4-15所示，建立工件1的相關(guān)變量：mbl(int)：0：變量mbl為tooll中工件1的個(gè)數(shù)。當(dāng)托盤里沒(méi)有工件1時(shí)，那么mbl的值為0,當(dāng)托盤中三個(gè)工件都為工件1時(shí)，那么mbl的值為3,賦值程序見(jiàn)腳本，0為mbl的初值。mblx(float3):0：用于存放工件中心點(diǎn)坐標(biāo)的X值，由于托盤中最多出現(xiàn)同一工件的個(gè)數(shù)為3,因此設(shè)置數(shù)組長(zhǎng)度為3,0為數(shù)組的初值。mbly(float3):0：同上，用于存放工件中心點(diǎn)坐標(biāo)的Y值。mbla(float3):0：同

30、上，用于存放工件中心點(diǎn)坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角度值A(chǔ)。tooll.Out.objectNum是工具tooll中的輸出結(jié)果,是tooll采集到工件1的個(gè)數(shù)，將tooll.Out.objectNum的值賦給tool9.mblo腳本程序編寫如下：tool9.mbl=tooll.Out.objectNum；for(inti=0;i3;i+)由于tool1釆集到的工件1的個(gè)數(shù)對(duì)多為3個(gè)，因此i的值最大為3tool9.mblxi=O;/將上一次工件1的拍照數(shù)據(jù)清除(對(duì)應(yīng)地址內(nèi)數(shù)據(jù))for(inti=0;itool9.mbl;i+)tool9.mblxi二tool1.Out.centroidPointi.x;將tool

31、l中采集到工件1的中心坐標(biāo)的X值分配給對(duì)應(yīng)/地址內(nèi)for(inti=0;i3;i+)/由于tooll采集到的工件1的個(gè)數(shù)對(duì)多為3個(gè)，因此i的值最大為3tool9.mblyi=O;/將上一次工件1的拍照數(shù)據(jù)清除(對(duì)應(yīng)地址內(nèi)數(shù)據(jù))，for(inti=0;itool9.mbl;i+)tool9.mblyi=tooll.Out.centroidPointi.y:將tooll中采集到的工件1的Y值分配給對(duì)應(yīng)地址內(nèi)fordnti=0;i3;i+)tool9.mblai=0:/將上一次工件1的拍照數(shù)據(jù)清除(對(duì)應(yīng)地址內(nèi)數(shù)據(jù))for(inti二0;itool9.mbl;i+)tool9.mblai二tool1.

32、Out.centroidPointi.angle;/將tooll中釆集到工件1的旋轉(zhuǎn)角度值分配給對(duì)應(yīng)地址內(nèi)Modbus配置光源控制器與PLC采用Modbus通信方式，因此在相機(jī)的Modbus配置中將需要輸出的變量配置相應(yīng)的地址，以便PLC尋址并讀取數(shù)據(jù)。配置方法：點(diǎn)擊窗口選擇Modbus配置，在變量表格中雙擊，在彈出的對(duì)話框中選擇相應(yīng)的變量，并分配地址，如圖4-16所示。圖4-16Modbus配置本次大賽實(shí)訓(xùn)平臺(tái)PLC與相機(jī)通信時(shí)，對(duì)應(yīng)相機(jī)中工件類型、工件位置、角度等數(shù)據(jù)分配的Modbus通信地址如表4-1所示。表4-1智能相機(jī)工件信息及對(duì)應(yīng)通信地址類型工件Modbus通訊地址1*1：1000

33、；X坐標(biāo)2：1006：X坐標(biāo)3：1012：X坐標(biāo)1002：Y坐標(biāo)1008：Y坐標(biāo)1014；Y坐標(biāo)1004：角度1010：角度1016：角度2111：1018：X坐標(biāo)2：1024：X坐標(biāo)3：1030：X坐標(biāo)1020：Y坐標(biāo)1026：丫坐標(biāo)1032：丫坐標(biāo)1022：角度1028：角度1034：角度31：1036：X坐標(biāo)2：1042：X坐標(biāo)3：1048：X坐標(biāo)1038：Y坐標(biāo)1044：Y坐標(biāo)1050；Y坐標(biāo)1040：角度1046：角度1052：隹皮4111：1054：X坐標(biāo)2：1060：X坐標(biāo)3：1066：X坐標(biāo)1056：Y坐標(biāo)1062：Y坐標(biāo)1068；Y坐標(biāo)1058：角度1064：角度1070：角

34、度5111：1072：X坐標(biāo)2：1078：X坐標(biāo)3：1084：X坐標(biāo)1074：Y坐標(biāo)1080：Y坐標(biāo)1086：Y坐標(biāo)1076：角度1082：角度1088：弟度61：1090：X坐標(biāo)2：1096：X坐標(biāo)3：1102：X坐標(biāo)1092：Y坐標(biāo)1098：Y坐標(biāo)1104：Y坐標(biāo)1094：角度1100：角度1106：角度71：1108：X坐標(biāo)2：1114：X坐標(biāo)3：1120：X坐標(biāo)1110：Y坐標(biāo)1116：Y坐標(biāo)1122：Y坐標(biāo)1112：角度：U1&角度1124：角度81：1126：乂坐標(biāo)2：1132：X坐標(biāo)3：1138：X坐標(biāo)112&Y坐標(biāo)1134：Y坐標(biāo)1140：Y坐標(biāo)1130：角度1136：角度11

35、42：角度圖像坐標(biāo)處理相機(jī)提供的中心點(diǎn)坐標(biāo)值為像素點(diǎn)，需要將像素點(diǎn)轉(zhuǎn)換為mm單位的實(shí)際值,以便PLC獲取位置坐標(biāo)并將此數(shù)據(jù)發(fā)送給機(jī)器人動(dòng)作。測(cè)量方法：取物體，用標(biāo)尺測(cè)量出物體實(shí)際長(zhǎng)度（例如實(shí)測(cè)70mm）,然后將物體置于相機(jī)工作區(qū)內(nèi)，在相機(jī)工作區(qū)內(nèi)測(cè)量出物體的對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)長(zhǎng)度（例如實(shí)測(cè)135個(gè)像素點(diǎn)），則比例系數(shù)二物體實(shí)際長(zhǎng)度/物體實(shí)際像素點(diǎn)=70/135=0.52,PLC根據(jù)獲得的物體坐標(biāo)乘以比列系數(shù)0.52,就是物體的實(shí)際長(zhǎng)度，或?qū)嶋H距離。五、生產(chǎn)線系統(tǒng)5.1生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)生產(chǎn)線包括托盤生產(chǎn)線和工件盒生產(chǎn)線兩部分，采用PLC系統(tǒng)控制，實(shí)物如圖5T所刀s托盤收第處托盤濟(jì)水線電機(jī)靈恃詢集氏,圖5-1生

36、產(chǎn)線結(jié)構(gòu)圖 #圖2-10新建程序 # 圖2-10新建程序 #機(jī)器人抓取工作位視覺(jué)檢測(cè)工位（白色部分）托盤收集處工位9托盤生產(chǎn)線上可放置托盤情況如圖5-2所示，工作任務(wù)流程如圖5-3所示。工位7工位8圖5-2生產(chǎn)線托盤放置情況系統(tǒng)運(yùn)行開(kāi)始否圖5-3系統(tǒng)工作流程圖5.2控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)智能工廠網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見(jiàn)附錄九電氣圖紙見(jiàn)附錄&控制系統(tǒng)PLC用于完成托盤生產(chǎn)線和工件盒生產(chǎn)線動(dòng)作及與工業(yè)機(jī)器人、智能相機(jī)、AGV機(jī)器人之間 圖2-10新建程序 #的通信功能。1.控制柜結(jié)構(gòu)啟訪按狂停土按丟空氣開(kāi)關(guān)三疙fi塞以太陰交撰機(jī)多淺為于工件盒生亡淺豈源開(kāi)關(guān)m源拒示奪L11圖5-4-1施耐德控制柜結(jié)構(gòu) 圖2-10新建程

37、序 #皇訴開(kāi)關(guān)皇渥抱示修嗚琴啟動(dòng)按送*1旬逐勺聲以丈網(wǎng)交拱接裟皤子經(jīng)惜圖5-4-2西門子控制柜結(jié)構(gòu)2.托盤生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)托盤生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)如圖5-5所示，考慮安全問(wèn)題，生產(chǎn)線上選用三相220V、采用變頻器驅(qū)動(dòng)齒輪電機(jī)，齒輪傳動(dòng)比1:300。托盤生產(chǎn)線側(cè)面安裝有與AGV機(jī)器人信號(hào)對(duì)接傳感器，如圖5-5；檢測(cè)托盤生產(chǎn)線入口托盤進(jìn)入傳感器、智能相機(jī)拍照檢測(cè)工位傳感器、抓取工位光電傳感器及止檔氣缸等，元器件分布位置如圖5-6所示；傳感器在生產(chǎn)線的轉(zhuǎn)接盒中布局如圖5-7所不。-鏈?zhǔn)絺魉蛶GV對(duì)接傳感器托盤收集處托盤生產(chǎn)線電機(jī)及傳動(dòng)裝蠱圖5-5托盤生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)光源光電開(kāi)關(guān)光電開(kāi)關(guān)托盤收集處雙軸氣缸I雙軸氣缸光電開(kāi)

38、關(guān)圖5-6托盤生產(chǎn)線俯視圖托星嚴(yán)器取工位番托羣產(chǎn)統(tǒng)拍B3蔓尤電麥丟線人口光電mftfwrt停止K1&S子I:t.nlcr.9*H軌屯0*lxr鼻中alKM*A&ttQlx水址電孰d*tt*R畚給総I檢尬工amnlrln.帆戰(zhàn)mM農(nóng)my與托盤生產(chǎn)線對(duì)線錯(cuò)子托盤生產(chǎn)線轉(zhuǎn)朋鴛境線菇子圖5-7生產(chǎn)線轉(zhuǎn)接盒接線端子圖3.工件盒生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)圖5-8工件盒生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)5.3控制系統(tǒng)程序針對(duì)整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了部分功能塊（函數(shù)庫(kù)），可供選手調(diào)用，功能塊（函數(shù)庫(kù)）說(shuō)明見(jiàn)附錄8（全國(guó)職院技能大賽工業(yè)機(jī)器人賽項(xiàng)函數(shù)說(shuō)明書），比賽現(xiàn)場(chǎng)提供的功能塊（函數(shù)庫(kù)）根據(jù)比賽需要進(jìn)行調(diào)整。系統(tǒng)運(yùn)行dem。程序見(jiàn)附錄9,工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用大

39、賽軟件平臺(tái)示例見(jiàn)附錄10o4HMI監(jiān)控界面主控系統(tǒng)觸摸屏（HMI）監(jiān)控界面主要設(shè)計(jì)如圖5-95-13,其中測(cè)試畫面需要選手編寫。圖5-9主控制界面:報(bào)警復(fù)位操作界面工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)線孑件數(shù)逼報(bào)警界面圖5-10測(cè)試界面Chi心Skills生產(chǎn)線工件盒生產(chǎn)線尋原點(diǎn)點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)反轉(zhuǎn)托盤生產(chǎn)線A位置B位置C位置速度設(shè)定+801實(shí)際位置生產(chǎn)線啟動(dòng)生產(chǎn)線停止速度設(shè)定+80托盤數(shù)量n+0相機(jī)系數(shù)+5.3601拍照位氣缸點(diǎn)動(dòng)抓取位氣缸點(diǎn)動(dòng)AGV對(duì)接光電點(diǎn)動(dòng)報(bào)警復(fù)位|操作界面|工業(yè)機(jī)器人|生產(chǎn)線11工件數(shù)據(jù)11報(bào)警界面|圖5-11生產(chǎn)線調(diào)試界面ChinaSkills工業(yè)機(jī)器人機(jī)器人狀態(tài)PLC狀態(tài)工具編號(hào)相機(jī)拍照托

40、盤數(shù)據(jù)清除禮品數(shù)據(jù)清除機(jī)器人啟動(dòng)機(jī)器人停止機(jī)器人暫停機(jī)器人歸位抓取點(diǎn)實(shí)際坐標(biāo)A1+0.0IYZ+0.0|放置點(diǎn)實(shí)際坐標(biāo)A1+0.0丨X|丨0.0I報(bào)警復(fù)位抓取點(diǎn)坐標(biāo)偏移A1+0.0IXYZYZ忑0.0|XY1+0.011+0.01糞作界面工業(yè)機(jī)器人-生產(chǎn)線工件數(shù)據(jù)放置點(diǎn)坐標(biāo)偏移A1+0.0|報(bào)警界面Z1+0.0I #圖2-10新建程序 # #圖2-10新建程序 #圖5-12工業(yè)機(jī)器人監(jiān)控界面 圖2-10新建程序 #相機(jī)拍照托盤數(shù)據(jù)清除工件數(shù)據(jù)清除物休高度調(diào)整+0+040+.0+0.0+0可+0.0+0.0+0.040.040.0+0.00.0|+0.0+0.0+0.0+0.0+0.0+0-04

41、0,000+0040-0I4-0+0一+0一+0一+0一1+0.0+0.0+0.0+0.0+0.0+.0+0.0+0.0+0.0+0.0+0.0+0.0+0.0+0.0+0.0+.0+0.0+0.0+0.0+0.0+0+0+0+0+0.040.040.0+0.040.0+0.0+0.0+0.0+0.0+0.0+0.040.040.0+0.040.0+0.0+0.0+0.0+0.0+0.0工件盒2YZ角度類型XYZ角度pun類型角度類型工件盒3罔咼畳7蠱數(shù)量類型數(shù)量類型+0+0+0To數(shù)量I類型數(shù)童135722SI4SI6+0+0I類型匚廠類型報(bào)警祠麗界面業(yè)機(jī)測(cè)I生產(chǎn)線I工件數(shù)據(jù)麗界面圖5-13

42、生產(chǎn)線工件數(shù)據(jù)監(jiān)控界面示例觸摸屏（HMI）監(jiān)控界面與主控系統(tǒng)PLC對(duì)接變量見(jiàn)附錄11。六、立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)6.1立庫(kù)結(jié)構(gòu)立體倉(cāng)庫(kù)立體倉(cāng)庫(kù)用萬(wàn)能角鋼組裝而成。倉(cāng)庫(kù)總長(zhǎng)約2800mm,高度約1900mm,共有4層7列28個(gè)倉(cāng)位，最下層倉(cāng)位距地面高度約781mm。倉(cāng)位入口尺寸長(zhǎng)為320mm,高為235mm,倉(cāng)位深度為300mm。每個(gè)倉(cāng)位內(nèi)都有定位裝置，保證托盤在貨架內(nèi)準(zhǔn)確就位。碼垛機(jī)器人碼垛機(jī)器人在地軌上運(yùn)行，并用滾輪側(cè)面導(dǎo)向。碼垛機(jī)器人沿鐵軌運(yùn)行（X軸）距離為1372mm,貨叉水平運(yùn)行（Y軸）距離為920mm,貨叉垂直運(yùn)行（Z軸）距離為827mmoX軸方向的運(yùn)動(dòng)釆用高精度蝸輪減速裝置，使機(jī)器具有一定的自鎖性。Y軸方向的運(yùn)動(dòng)釆用齒輪一一雙齒條行程倍增機(jī)構(gòu)，并采用滾動(dòng)導(dǎo)軌支承,結(jié)構(gòu)緊湊，定位精度好。Z方向的運(yùn)動(dòng)采用鏈條提升機(jī)構(gòu)并采用直線軸承導(dǎo)向。X、Z軸方向配有工業(yè)級(jí)條碼定位系統(tǒng)，定位精度高。該機(jī)具有較高的安全防護(hù)要求，X軸、Z軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)均帶有剎車裝置，保證該機(jī)斷電后立即停車。同時(shí)X軸和Y軸運(yùn)動(dòng)都帶有防撞裝置。碼垛機(jī)器人X軸、Z軸釆用激光條碼識(shí)別器絕對(duì)值定位，定位精度lmm。激光條碼識(shí)別器釆用485通信方式由PLC統(tǒng)一控制?；A(chǔ)底板由型材和鋼板組成，碼垛機(jī)器人和貨架都直接安裝在底板上，碼垛機(jī)器人、貨架