5.4.1 機器人碼垛工作站仿真(例5-3)

5.4.1機器人碼垛工作站仿真LOGO5.4.1機器人碼垛工作站仿真

碼垛機器人作業(yè)靈活準確、快速高效、穩(wěn)定性高，大大節(jié)省了勞動力和空間，在碼垛行業(yè)有著相當廣泛的應用。

本任務以工業(yè)機器人碼垛工作站作為仿真對象，通過構建機器人碼垛工作站模型，進行IRB120機器人定義、平口手爪工具定義，設置工具坐標系，利用PS軟件的物料流仿真功能，完成碼垛程序的仿真和優(yōu)化。5.4.1機器人碼垛工作站仿真

如圖5-29所示，本任務的機器人碼垛工作站主要由ABBIRB120機器人、母盤、平口手爪、快換裝置、傳輸線、工作臺和堆垛模塊組成。輸送線傳輸工件，機器人抓取工件，搬運棋盤格上進行碼垛。下面通過案例來說明工業(yè)機器人碼垛工作站仿真的方法和流程。圖5-29工業(yè)機器人碼垛工作站【例5-3】采用PS軟件進行工件的傳輸和機器人碼垛工作過程仿真，長方形工件（60mm×30mm×12mm）實現前后共6個工件的上料，碼垛要求為3行、1列、2層。操作步驟如下。5.4.1機器人碼垛工作站仿真（1）雙擊桌面PS圖標，打開PS軟件，在歡迎界面，單擊“系統(tǒng)根目錄”輸入框右側的瀏覽按鈕，更改文件路徑，設置系統(tǒng)根目錄（如“C:\temp5”），單擊“新建研究”按鈕，在彈出的“新建研究”對話框中單擊“創(chuàng)建”，單擊“確定”，完成新建研究的創(chuàng)建。將隨書數據文件目錄“...\Chapter5Example\RobotStacking”下的“Robot.cojt”

“Table.cojt”

“Conveyer.cojt”

“Gripperflat.cojt”

“Momplate.cojt”“Stack.cojt”復制到系統(tǒng)根目錄下。在PS軟件中，單擊菜單欄“建模”→“組件”→“插入組件”，彈出“插入組件”對話框，在系統(tǒng)根目錄下，按住Ctrl鍵，單擊選中IRB120機器人（Robot.cojt）、工作臺（Table.cojt）、傳輸線（Conveyer.cojt）、平口手爪工具（Gripperflat.cojt）、母盤（Momplate.cojt）和碼垛模塊（Stack.cojt）,單擊“打開”，完成上述組件的插入，構建機器人碼垛工作站。注意：插入組件后，相機對機器人運動仿真有遮擋，在對象樹中單擊選中“Conveyer.cojt”，單擊“設置建模范圍”，選擇相機及其連接件，將其隱藏，單擊“結束建?！?。5.4.1機器人碼垛工作站仿真（2）在對象樹中，單擊“Robot”，單擊“設置建模范圍”，按照例3-4機器人定義的方法和步驟，對IRB120機器人進行定義。機器人定義完成后，在對象樹中，單擊“Robot”，單擊“結束建?！?。在機器人模型上任意位置單擊鼠標右鍵，在彈出的工具列表中單擊“機器人調整”工具按鈕，彈出“機器人調整:Robot”對話框。按住鼠標左鍵，沿著不同的軸拖動，觀察機器人的姿態(tài)是否能夠做出相應改變。5.4.1機器人碼垛工作站仿真（3）在對象樹中，單擊“Momplate”，單擊“設置建模范圍”，按照例3-6母盤定義的方法和步驟，對母盤進行設備定義和工具定義。鼠標右鍵單擊機器人本體，在彈出的菜單中單擊“安裝工具”，彈出“安裝工具-機器人Robot”對話框，單擊選中母盤工具，單擊“翻轉工具”調整工具的姿態(tài)，將母盤工具安裝到機器人上。5.4.1機器人碼垛工作站仿真（4）在對象樹中，單擊“Gripper”，單擊“設置建模范圍”，按照例3-5平口手爪工具定義的方法和步驟，對其進行設備定義和工具定義。鼠標右鍵單擊機器人本體，在彈出的菜單中單擊“安裝工具”，彈出“安裝工具-機器人Robot”對話框，單擊選中平口手爪工具，單擊“翻轉工具”調整工具的姿態(tài)，將平口手爪工具安裝到機器人上。5.4.1機器人碼垛工作站仿真（5）單擊菜單欄“建?！薄安季帧薄皠?chuàng)建坐標系”→“在2點之間創(chuàng)建坐標系”，如圖5-30所示，在傳輸帶的起點和終點處創(chuàng)建坐標系fr1和fr2。重復創(chuàng)建新坐標系操作，如圖5-31所示，創(chuàng)建坐標系fr3、fr4、fr5，在對象樹“坐標系”文件夾下，按Ctrl鍵，選中上述坐標系，按“Ctrl+C”復制，單擊“坐標系”文件夾，按“Ctrl+V”粘貼，獲得坐標系fr3_1、fr4_1、fr5_1。單擊選中坐標系fr3_1，按“Alt+P”，彈出“放置操控器”對話框，單擊平移“Z”軸，輸入12，按回車，將坐標系fr3_1抬高12mm。同樣操作，分別將坐標系fr4_1和fr5_1沿Z方向抬高12mm。圖5-30創(chuàng)建坐標系fr1和fr2圖5-31創(chuàng)建碼垛放置坐標系5.4.1機器人碼垛工作站仿真（6）單擊菜單欄“建?！薄敖M件”→“插入組件”，在彈出的“打開”對話框中，雙擊“Rectangle.cojt”，插入長方形工件（類型應為“零件”）。在對象樹中，單擊選中“Rectangle”，按“Alt+R”，彈出“重定位”對話框，“從坐標系”設為“自身”，“到坐標系”設為“fr1”，將長方形工件移動到傳輸線的起點。5.4.1機器人碼垛工作站仿真（7）單擊菜單欄“操作”→“創(chuàng)建操作”→“新建操作”→“新建復合操作”，新建復合操作“CompOp”。在操作樹中單擊選中“CompOp”，單擊菜單欄“操作”→“創(chuàng)建操作”→“新建操作”→“新建非仿真操作”，“名稱”修改為“Start”，單擊“確定”。再次新建非仿真操作，“名稱”修改為“Createpart”，單擊“確定”。在操作樹中，右擊“Createpart”，在彈出的菜單中單擊“操作屬性”，彈出“操作屬性”對話框，如圖5-32所示。單擊“產品”選項，單擊“產品實例”，在對象樹中單擊“Rectangle”，將其添加到“產品實例”。圖5-32“屬性”對話框5.4.1機器人碼垛工作站仿真（8）在操作樹中選中“CompOp”，單擊“操作”→“創(chuàng)建操作”→“新建操作”→“新建對象流操作”，彈出“新建對象流操作”對話框，如圖5-33所示，“對象”選擇“Rectangle”，“起點”設為“fr1”,“終點”設為“fr2”,“持續(xù)時間”設為“5”，單擊“確定”。圖5-33新建對象流操作5.4.1機器人碼垛工作站仿真（9）在操作樹中單擊選中“CompOp”，單擊菜單欄“操作”→“創(chuàng)建操作”→“新建操作”→“新建拾放操作”，彈出“新建拾放操作”對話框，如圖5-34所示，“握爪”選擇“Gripper”，“拾取”設為“fr2”,“放置”設為“fr3”，單擊“確定”。圖5-34新建拾放操作5.4.1機器人碼垛工作站仿真（10）在操作樹中單擊選中“拾取”，單擊菜單欄“操作”→“添加位置”→“在前面添加位置”→“新建拾放操作”，彈出“機器人調整”對話框，如圖5-35所示，單擊平移“Z”軸，輸入“50”，單擊“確定”，添加過渡點via。重復添加位置操作，如圖5-36所示，在“拾取”后添加位置via（可通過復制、粘貼、在路徑編輯器中調整順序，或者通過添加位置后重命名來實現）。在“放置”前添加位置via1、via2，via1比“放置”位置Z軸方向高50，via2比via1位置Z軸方向高150。在“放置”位置后添加位置via2和home。注意：home為機器人初始位置，在圖形窗口右擊機器人，在彈出的菜單中單擊“初始位置”，待機器人回到初始位置后，單擊菜單欄“操作”→“添加位置”→“添加當前位置”。

圖5-35“機器人調整”對話框圖5-36操作樹5.4.1機器人碼垛工作站仿真（11）單擊菜單欄“操作”→“創(chuàng)建操作”→“新建操作”→“新建非仿真操作”，“名稱”修改為“Time”，“持續(xù)時間”輸入“10000000”（最大時間），確保長方形工件碼垛后不會消失。（12）在操作樹中單擊選中“CompOp”，單擊菜單欄“操作”→“創(chuàng)建操作”→“新建操作”→“新建拾放操作”，彈出“新建拾放操作”對話框，“握爪”選擇“Gripper”，“拾取”設為“fr2”,“放置”設為“fr4”，單擊“確定”，新建拾放操作“Robot_PNP_Op1”。再創(chuàng)建4個拾放操作，“拾放”均設為“fr2”，拾放操作“Robot_PNP_Op2”的“放置”設為“fr5”，拾放操作“Robot_PNP_Op3”的“放置”設為“fr5_1”，拾放操作“Robot_PNP_Op4”的“放置”設為“fr4_1”，拾放操作“Robot_PNP_Op5”的“放置”設為“fr3_1”。參考步驟（10）的方法，為各個拾放操作添加過渡點，如圖5-36所示。5.4.1機器人碼垛工作站仿真（13）保存研究，單擊菜單欄“主頁”→“研究”→“生產線仿真模式”，將仿真從“標準模式”切換為“生產線仿真模式”。在操作樹中右擊“Createpart”，在彈出的菜單中單擊“生成外觀”，將長方形工件顯示出來。在圖形窗口空白處，右擊鼠標右鍵，在彈出的菜單中單擊“選項”（或按F6），彈出“選項”對話框，如圖5-37所示，單擊“PLC”選項，在“仿真”中單擊“CEE（周期事件評估）”，單擊“確定”（或按回車鍵）。圖5-37選項面板5.4.1機器人碼垛工作站仿真（14）單擊菜單欄“主頁”→“查看器”→“物料流查看器”，打開“物料流查看器”，如圖5-38所示，在操作樹中，分別單擊“Createpart”“Flow”“Robot_PNP_Op”“Time”，按住鼠標左鍵，拖動到物料查看器。單擊“新建物料流連接”，按住鼠標左鍵在不同方框拖動，建立物料流連接。圖5-38物料流查看器5.4.1機器人碼垛工作站仿真（15）單擊菜單欄“主頁”→“查看器”→“信號查看器”，打開“信號查看器”，如圖5-39所示。在操作樹中單擊“Createpart”，單擊菜單欄“控件”→“操作信號”→“創(chuàng)建非仿真起始信號”，則在信號查看器中增加新信號“Createpart_start”。在操作樹中單擊“Flow”，單擊菜單欄“控件”→“操作信號”→“創(chuàng)建所有流起始信號”，則在信號查看器中增加新信號“Flow_start”。圖5-39信號查看器5.4.1機器人碼垛工作站仿真（16）單擊菜單欄“控件”→“資源”→“創(chuàng)建邏輯資源”，彈出“資源邏輯行為編輯器-LB”對話框。單擊“入口”選項，如圖5-40所示，添加布爾型變量“Createpart”，單擊其右側“連接的信號”列，單擊“創(chuàng)建信號”下拉列表框，單擊“Output”，自動創(chuàng)建連接的信號“LB_Createpart”。繼續(xù)添加布爾型變量“EndCreatepart”，單擊其右側“連接的信號”列，在“信號查看器”中單擊“Createpart_end”，將其設為連接信號。單擊“出口”選項，如圖5-41所示，創(chuàng)建布爾型變量“Partcreate”，單擊其右側“連接的信號”列，在“信號查看器”中單擊“Createpart_start”，在“值表達式”中輸入“SR（Createpart，Endcreatepart）”，單擊“確定”。圖5-40創(chuàng)建入口信號及連接信號圖5-41創(chuàng)建出口變量及連接信號5.4.1機器人碼垛工作站仿真（17）單擊菜單欄“控件”→“調試”→“仿真面板”，打開仿真面板。在信號查看器中單擊選中“LB_Createpart”，在仿真面板中單擊“添加信號到查看器”，將信號LB_Createpart添加仿真面板中，如圖5-42所示，勾選“強制”。圖5-42仿真面板5.4.1機器人碼垛工作站仿真（18）操作加入序列編輯器，按Shift鍵或Ctrl鍵，單擊選中各個操作，單擊“鏈接”按鈕，如圖5-43所示，建立仿真順序。鼠標左鍵雙擊“Start”后過渡標志，彈出“過渡編輯器-Start”對話框，如圖5-44所示，單擊“編輯條件”，輸入“RE(LB_Createpart)”，單擊“確定”。圖5-43序列編輯器圖5-44過渡編輯器5.4.1機器人碼垛工作站仿真注意：建立鏈接的具體操作為按住Ctrl鍵，按順序單擊“Start”和“Createpart”，單擊“鏈接”按鈕；按住Ctrl鍵，按順序單擊“Createpart”和“Flow”，單擊“鏈接”按鈕；按住Ctrl鍵，按順序單擊“Flow”和“Robot_PNP_Op”，單擊“鏈接”按鈕；按住Ctrl鍵，按順序單擊“Robot_PNP_Op”和“Time”，單擊“鏈接”按鈕；按住Ctrl鍵，按順序單擊“Robot_PNP_Op”和“Robot_PNP_Op1”，單擊“鏈接”按鈕；按住Ctrl鍵，按順序單擊“Robot_PNP_Op1”和“Robot_PNP_Op2”，單擊“鏈接”按鈕；按住Ctrl鍵，按順序單擊“Robot_PNP_Op2”和“Robot_PNP_Op3”，單擊“鏈接”按鈕；按住Ctrl鍵，按順序單擊“Robot_PNP_Op3”和“Robot_PNP_Op4”，單擊“鏈接”按鈕；按住Ctrl鍵，按順序單擊“Robot_PNP_Op4”和“Robot_PNP_Op5”，單擊“鏈接”按鈕。5.4.1機器人碼垛工作站仿真（19）在序列編輯器中，單擊“正向播放仿真”按鈕，在“仿真面板”中，連續(xù)兩次單擊LB_Createpart信號右側“強制值”列的小方框，檢測到LB_Createpart上升沿信號后，長方形工件開始在輸送線上傳輸，到達傳輸線終點后，機器人夾取工件，并將其放置在碼垛模塊上。當長方形工件被機器人拾取后，再次單擊兩次LB_Createpart信號右側“