《機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目教程》（第二版）課件 4-8任務(wù)二 PLC產(chǎn)品自動鎖螺絲

第四篇

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主

編：蔣正炎副主編：張

俊、嵇朋朋、舒曉春2024年9月項(xiàng)目七異形芯片分揀與安裝項(xiàng)目八PCB產(chǎn)品安裝與入庫項(xiàng)目九PCB產(chǎn)品生產(chǎn)效率與優(yōu)化項(xiàng)目十工業(yè)機(jī)器人安全與維護(hù)第四篇

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思政小故事——航天航空類

寓教于樂航天科普

——“天宮課堂”第二課2022年3月23日，“天宮課堂”第二課開講，“太空教師”翟志剛、王亞平、葉光富在中國空間站再次為廣大青少年帶來一堂精彩的太空科普課。在約45分鐘的授課中，神舟十三號飛行乘組航天員相互配合，生動演示微重力環(huán)境下太空“冰雪”實(shí)驗(yàn)、液橋演示實(shí)驗(yàn)、水油分離實(shí)驗(yàn)、太空拋物實(shí)驗(yàn)，講解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的科學(xué)原理，展示部分空間科學(xué)設(shè)施，介紹在空間站的工作生活情況。項(xiàng)目八PCB產(chǎn)品安裝與入庫【項(xiàng)目描述】根據(jù)3C行業(yè)對電子產(chǎn)品的制作要求，一般在完成PCB上芯片的安裝后，需要安裝蓋板并在PCB四角安裝鎖緊螺釘，然后根據(jù)產(chǎn)品的檢測結(jié)果（成品或廢品）將PCB產(chǎn)品放入正確的區(qū)域，即入庫。本項(xiàng)目主要介紹PCB產(chǎn)品蓋板安裝、螺釘安裝以及產(chǎn)品入庫功能，以及通過觸摸屏和PLC編程實(shí)現(xiàn)定制PCB產(chǎn)品安裝與入庫功能。任務(wù)二PLC產(chǎn)品自動鎖螺絲【任務(wù)要求】通過本任務(wù)，在完成PCB產(chǎn)品取放蓋板的基礎(chǔ)上，能通過示教編程控制工業(yè)機(jī)器人利用鎖螺釘工具完成從CHL-DS-01型工作站的螺釘送料單元吸取螺釘并安裝到指定PCB四個(gè)角上的螺絲孔中，要求螺釘必須鎖緊?！救蝿?wù)目標(biāo)】1.掌握鎖螺釘機(jī)的工作原理和使用方法。2.能利用示教編程實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人給PCB自動鎖螺絲。3.會應(yīng)用數(shù)組和循環(huán)指令編寫程序。

任務(wù)二PLC產(chǎn)品自動鎖螺絲任務(wù)準(zhǔn)備：一、知識點(diǎn)準(zhǔn)備1.鎖螺釘機(jī)結(jié)構(gòu)CHL-DS-01型工作站配備的鎖螺釘機(jī)由螺釘送料單元和帶扭矩的電動起子組成，如圖所示。任務(wù)二PLC產(chǎn)品自動鎖螺絲任務(wù)準(zhǔn)備：該鎖螺釘機(jī)通過送料系統(tǒng)、分配系統(tǒng)、鎖付系統(tǒng)三部分完成螺釘鎖付，所有動作完成均由設(shè)備本身控制。送料系統(tǒng)采用渦輪方式上料，將螺釘排序到振動導(dǎo)軌上，并輸送到螺釘分配系統(tǒng)，通過分配系統(tǒng)分配螺釘并通過氣管壓力將螺釘送到鎖嘴，由鎖付系統(tǒng)（即電動起子）將螺釘鎖入產(chǎn)品。2.鎖螺釘機(jī)工作過程工業(yè)機(jī)器人通過快換系統(tǒng)安裝鎖螺釘機(jī)工具后，當(dāng)進(jìn)入鎖螺釘狀態(tài)時(shí)，機(jī)器人會分配輸出信號，啟動電動起子開始工作，當(dāng)電動起子達(dá)到設(shè)置的扭矩后，電動起子停止工作，同時(shí)輸出結(jié)束的信號反饋給機(jī)器人進(jìn)行處理。機(jī)器人收到電動起子的結(jié)束信號且軌跡下降到預(yù)設(shè)位置后，機(jī)器人連同電動起子抬起，鎖螺釘流程完成。任務(wù)二PLC產(chǎn)品自動鎖螺絲任務(wù)準(zhǔn)備：3.鎖螺釘過程相關(guān)機(jī)器人I/O信號鎖螺釘過程中相關(guān)的機(jī)器人I/O信號見表4-4，其中輸入信號torque用于反饋扭矩達(dá)到設(shè)定值，即螺釘已經(jīng)鎖緊；輸出信號Screw_Hit用于控制電動起子開啟打螺釘功能；輸出信號Vacunm_1為雙吸盤信號與吸螺釘信號共用，本任務(wù)中用于從螺釘送料單元吸取1顆螺釘。任務(wù)二PLC產(chǎn)品自動鎖螺絲任務(wù)準(zhǔn)備：二、技能點(diǎn)準(zhǔn)備1.能手動發(fā)送信號控制螺釘送料單元運(yùn)轉(zhuǎn)并輸出螺釘。2.能通過示教操作準(zhǔn)確預(yù)設(shè)打螺釘點(diǎn)。3.了解數(shù)組與循環(huán)指令的作用。三、設(shè)備準(zhǔn)備1.需要鎖螺釘?shù)腜CB產(chǎn)品（已安裝蓋板）已安裝在指定工位上。2.確認(rèn)螺釘送料單元內(nèi)螺絲數(shù)量足夠，然后按下開關(guān)開啟螺釘送料單元，如圖所示。3.電動起子正確放置在對應(yīng)的工具架上，準(zhǔn)備就緒。4.工業(yè)機(jī)器人末端法蘭無工具，回到工作原點(diǎn)?！救蝿?wù)實(shí)施】任務(wù)描述：工業(yè)機(jī)器人首先自動安裝鎖螺釘工具（電動起子），然后運(yùn)行至螺釘送料單元吸取螺釘，再運(yùn)行至需要鎖螺釘?shù)腜CB上按要求進(jìn)行自動鎖螺釘，完成后機(jī)器人將鎖螺釘工具放回工具架。一、安裝鎖螺釘工具1.示教操作，確定鎖螺釘工具位置點(diǎn)在程序數(shù)據(jù)中新建robtarget型常量（CONST）數(shù)據(jù)“gun”，操控示教器進(jìn)入手動操縱模式，控制工業(yè)機(jī)器人完成鎖螺釘工具位置點(diǎn)位的示教，確認(rèn)位置正確后單擊示教器“修改位置”，并將該點(diǎn)位數(shù)據(jù)存入“gun”。需要注意的是，由于鎖螺釘工具在CHL-DS-01型工作站各單元布局中所處位置距離機(jī)器人工作原點(diǎn)較遠(yuǎn)，導(dǎo)致機(jī)器人如果直接從工作原點(diǎn)運(yùn)行到該位置很容易與PCB裝配檢測工位發(fā)生碰撞，所以有必要在運(yùn)行路徑中增加一個(gè)安全位置，并按照上述方法進(jìn)行示教操作，可將該安全位置點(diǎn)命名為“safe”。任務(wù)二PLC產(chǎn)品自動鎖螺絲【任務(wù)實(shí)施】2.編寫機(jī)器人程序，實(shí)現(xiàn)安裝鎖螺釘工具功能（1）機(jī)器人運(yùn)動路徑安裝鎖螺釘工具的運(yùn)動路徑與安裝吸盤工具的類似，運(yùn)動路徑流程圖如圖所示，其中部分流程如圖所示。任務(wù)二PLC產(chǎn)品自動鎖螺絲【任務(wù)實(shí)施】（2）根據(jù)任務(wù)一學(xué)習(xí)過的調(diào)用帶參數(shù)例行程序的方法，請自行編寫程序，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人安裝鎖螺釘工具的任務(wù),其中鎖螺釘工具位置點(diǎn)為“gun”。參考程序如下。PROCGET_Gun()MoveLsafe,v500,z50,tool0;tool_get_putgun,1;MoveLsafe,v500,fine,tool0;ENDPROC二、自動鎖螺釘機(jī)器人安裝鎖螺釘工具后即可開始對PCB產(chǎn)品進(jìn)行鎖螺釘工序，CHL-DS-01型工作站共有4個(gè)裝配檢測工位，即最多可以對4套PCB產(chǎn)品進(jìn)行鎖螺釘，每塊PCB最多可安裝4個(gè)螺釘（每塊PCB有4個(gè)螺絲孔），故最多可安裝16個(gè)螺釘?，F(xiàn)以1套PCB產(chǎn)品為例，介紹如何編寫程序完成自動鎖螺釘。任務(wù)二PLC產(chǎn)品自動鎖螺絲【任務(wù)實(shí)施】1.吸螺釘位置和鎖螺釘位置的示教（1）吸螺釘位置示教在程序數(shù)據(jù)中新建robtarget型常量（CONST）數(shù)據(jù)“xld”，操控示教器進(jìn)入手動操縱模式，控制工業(yè)機(jī)器人完成螺釘送料單元上吸螺釘位置點(diǎn)位的示教，如圖所示，確認(rèn)位置正確后單擊示教器“修改位置”，并將該點(diǎn)位數(shù)據(jù)存入“xld”。任務(wù)二PLC產(chǎn)品自動鎖螺絲【任務(wù)實(shí)施】（2）應(yīng)用數(shù)組完成鎖螺釘位置示教數(shù)組是RAPID語言中一種特殊的數(shù)據(jù)類型，與C語言等高級語言中的數(shù)組類似，RAPID語言中的數(shù)組也是一種將相同數(shù)據(jù)類型的多個(gè)數(shù)據(jù)按一定順序排列的組合，類似于數(shù)學(xué)中的集合。由于每塊PCB有4個(gè)鎖螺釘點(diǎn)位需要確定，如果在程序中定義4個(gè)robtarget型數(shù)據(jù)，顯得有些麻煩，使用一維數(shù)組保存這4個(gè)鎖螺釘點(diǎn)位相對來說更方便，定義過程如下。任務(wù)二PLC產(chǎn)品自動鎖螺絲【任務(wù)實(shí)施】①在示教器中打開“程序數(shù)據(jù)”界面，選擇“robtarget”選項(xiàng)，單擊“新建”按鈕進(jìn)入“定義數(shù)據(jù)”界面，數(shù)組的名稱定義為“sld”，存儲類型為“變量”，維數(shù)選擇“1”（即建立一維數(shù)組），如圖所示。單擊“{1}”右側(cè)的“…”按鈕，進(jìn)入“定義數(shù)組大小”界面，點(diǎn)擊數(shù)字“1”，將其改成“4”，如圖所示。單擊“確定”按鈕，回到“定義數(shù)據(jù)”界面，再單擊“確定”按鈕，可看到新定義的一維數(shù)組“sld”已經(jīng)完成新建，如圖所示。任務(wù)二PLC產(chǎn)品自動鎖螺絲【任務(wù)實(shí)施】②單擊新建的數(shù)組，可看到該數(shù)組有四個(gè)組件“{1}”、“{2}”、“{3}”、“{4}”，默認(rèn)的值都是一樣的，如圖4-54所示。操控示教器進(jìn)入手動操縱模式，控制機(jī)器人完成一塊PCB上的4個(gè)鎖螺釘位置點(diǎn)位的示教，當(dāng)確定第1個(gè)鎖螺釘點(diǎn)位置正確后點(diǎn)，選擇如圖4-53界面中數(shù)組的第1個(gè)組件，單擊示教器“修改位置”，并將該點(diǎn)位數(shù)據(jù)存入“sld{1}”，以此類推將第2-4個(gè)鎖螺釘點(diǎn)位數(shù)據(jù)分別存入“sld{2}”~“sld{4}”。注意：如果需要完成4個(gè)PCB產(chǎn)品共16個(gè)鎖螺釘點(diǎn)位的示教，則可以新建一個(gè)二維數(shù)組sld{4,4}，例如：sld{1,1}為一號工位PCB的第1個(gè)鎖螺釘點(diǎn)位，sld{4,4}為四號工位PCB的第4個(gè)鎖螺釘點(diǎn)位。任務(wù)二PLC產(chǎn)品自動鎖螺絲【任務(wù)實(shí)施】2.編寫機(jī)器人程序，實(shí)現(xiàn)安裝鎖螺釘工具功能（1）機(jī)器人運(yùn)動路徑①吸螺釘運(yùn)動路徑機(jī)器人首先運(yùn)行至吸螺釘位置過渡點(diǎn)，然后到達(dá)吸螺釘位置xld，置位吸螺釘信號Vacunm_1，再次運(yùn)行至吸螺釘位置過渡點(diǎn)，最后到達(dá)安全位置safe。②鎖螺釘運(yùn)動路徑鎖螺釘運(yùn)動路徑流程圖如圖所示，其中部分流程如圖所示。任務(wù)二PLC產(chǎn)品自動鎖螺絲【任務(wù)實(shí)施】（2）根據(jù)以上運(yùn)動路徑，完成程序編寫①吸螺釘程序通過調(diào)用任務(wù)一介紹的帶參數(shù)例行程序x_f可實(shí)現(xiàn)吸螺釘功能，設(shè)置參數(shù)a、b、c分別為100、1、1,即吸螺釘位置過渡點(diǎn)Z方向偏移值為100mm，置位吸螺釘信號Vacunm_1。參考程序如下。PROCGET_Ld()dian:=xld;x_f100,1,1;MoveLsafe,v500,fine,tool0;ENDPROC任務(wù)二PLC產(chǎn)品自動鎖螺絲【任務(wù)實(shí)施】②鎖螺釘程序由于每塊PCB需要鎖4個(gè)螺釘，而每次鎖螺釘?shù)倪\(yùn)動路徑幾乎是相同的（區(qū)別只是鎖螺釘?shù)狞c(diǎn)位不同），因此可以應(yīng)用FOR或WHILE指令編寫程序，實(shí)現(xiàn)4次循環(huán)自動鎖螺釘，本任務(wù)以FOR指令為例介紹程序的編寫。重復(fù)執(zhí)行判斷指令FOR是RAPID語言中用于使一個(gè)或多個(gè)指令重復(fù)執(zhí)行數(shù)次的一條循環(huán)指令，其指令格式如圖4-58所示，其中“DO”后面是需要重復(fù)執(zhí)行的指令，圖4-58所示程序的含義是重復(fù)執(zhí)行5次例行程序Routine2。任務(wù)二PLC產(chǎn)品自動鎖螺絲【任務(wù)實(shí)施】應(yīng)用FOR指令，通過循環(huán)變量i的變化，從數(shù)組sld{4}中調(diào)用當(dāng)前鎖螺釘?shù)奈恢胹ld{i}，結(jié)合圖4-55鎖螺釘運(yùn)動路徑流程，請自行完成循環(huán)吸螺釘與鎖螺釘程序的編寫。參考程序如下，其中GOTO指令用于實(shí)現(xiàn)程序跳轉(zhuǎn)功能，可將程序執(zhí)行轉(zhuǎn)移到當(dāng)前程序內(nèi)的標(biāo)簽處，標(biāo)簽可通過LABEL指令添加，GOTO和LABEL指令一般組合使用。參考程序中，當(dāng)扭矩檢知信號torque為0時(shí)，局部變量j的值加1，程序跳轉(zhuǎn)到標(biāo)簽aaa處，鎖螺釘工具繼續(xù)往下運(yùn)行1mm，直到扭矩檢知信號torque為1時(shí)，程序不再跳轉(zhuǎn)，繼續(xù)往下執(zhí)行，此時(shí)螺釘已鎖緊。任務(wù)二PLC產(chǎn)品自動鎖螺絲【任務(wù)實(shí)施】PROCScrew()VARnumj;FORiFROM1TO4DO GET_Ld;MoveLOffs(sld{i},0,0,70),v200,fine,tool0; ResetScrew_BVac; ResetScrew_Hit; WaitTime0.5; SetScrew_BVac; WaitTime0.5; SetScrew_Hit; WaitTime0.3;任務(wù)二PLC產(chǎn)品自動鎖螺絲【任務(wù)實(shí)施】aaa: MoveLOffs(sld{i},0,0,-j),v10,fine,tool0; IFtorque=0THENj:=j+1;GOTOaaa;ENDIF ResetScrew_Hit; ResetScrew_BVac; MoveLOffs(sld{i},0,0,70),v100,z50,tool0;MoveLsafe,v500,fine,tool0;ENDFORENDPROC任務(wù)二PLC產(chǎn)品自動鎖螺絲【任務(wù)實(shí)施】三、卸載鎖螺釘工具自動鎖螺釘完成后，機(jī)器人即可將鎖螺釘工具卸載并放回工具架，從而完成全部任務(wù)。由于卸載工具與安裝工具是同一個(gè)位置（均為“gun”），所以無需重復(fù)進(jìn)行示教操作，直接編寫程序?qū)崿F(xiàn)將鎖螺螺釘卸載即可，卸載時(shí)同樣需注意應(yīng)使機(jī)器人運(yùn)行至安全位置“safe”，以防止機(jī)器人與裝配檢測工位發(fā)生碰撞。通過調(diào)用帶參數(shù)例行程序tool_get_put，設(shè)置兩個(gè)參數(shù)a、b分別為gun、2，即實(shí)現(xiàn)卸載鎖螺絲工具。參考程序如下。PROCPUT_Gun()MoveLsafe,v500,z50,tool0;tool_get_putgun,2;MoveLsafe,v500,fine,tool0;ENDPROC任務(wù)二PLC產(chǎn)品自動鎖螺絲【任務(wù)實(shí)施】四、安裝鎖螺釘工具、1塊PCB自動鎖螺釘