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一、直角坐標機器人介紹 德國百格拉公司是世界上最著(zhù)名的機器人供應商之一，生產(chǎn)多種規格的直線(xiàn)運動(dòng)單元/導軌、步進(jìn)電機、交流伺服電機、直線(xiàn)電機和多軸數控系統。以此為基礎，在短時(shí)間內可提供各種規格的線(xiàn)性導軌、二維、三維標準機器人及用戶(hù)專(zhuān)用機器人和生產(chǎn)線(xiàn)。這些機器人可以裝備焊槍、通用手爪或專(zhuān)用工具，完成焊接、搬運、上下料、包裝、碼垛、拆垛、檢測、探傷、分類(lèi)、裝配、貼標、噴碼、打碼、（軟仿型）噴涂等一系列工作。由于百格拉的導軌、驅動(dòng)電機、減速機和控制系統等所有部件全部自己生產(chǎn)，使得機器人整體性能更加優(yōu)異。十多年來(lái)出廠(chǎng)的機器人和生產(chǎn)線(xiàn)全部在正常工作，深受包裝機械、印刷機械、機械電子、汽車(chē)、食品、藥品和化妝品生產(chǎn)等行業(yè)新老用戶(hù)的厚愛(ài)。 百格拉公司的120多名專(zhuān)家及工程技術(shù)人員成功開(kāi)發(fā)生產(chǎn)了各種規格的線(xiàn)性導軌，并在此基礎上與用戶(hù)密切合作開(kāi)發(fā)通用及專(zhuān)用機器人，已為許多廠(chǎng)家提供了數千臺各種專(zhuān)用機器人及生產(chǎn)線(xiàn)。其中一個(gè)應用領(lǐng)域是工件質(zhì)量檢測。在超大批量生產(chǎn)中，每個(gè)產(chǎn)品的主要功能，或整個(gè)產(chǎn)品的所有功能都要經(jīng)過(guò)嚴格的100%的檢測。而且檢測周期要很短，來(lái)滿(mǎn)足超大批量生產(chǎn)的要求。下面介紹一個(gè)簡(jiǎn)單的應用按理。 二 任務(wù)描述 被檢測的產(chǎn)品被整齊放在一個(gè)4000*2500mm的檢測平臺上。每個(gè)產(chǎn)品的尺寸大約是60*30mm，整個(gè)平臺被均分成50行和50列的矩陣式2500個(gè)小格，每個(gè)格的尺寸是80*50mm。每個(gè)格中心處放一個(gè)產(chǎn)品，但其位置有大約2mm的誤差。但誤差僅是在X和Y方向上，而產(chǎn)品的方向是足夠準確的。機器手要把測量用插頭準確插入產(chǎn)品信號端子上，測量?jì)x器發(fā)出幾種檢測信號，來(lái)檢驗該產(chǎn)品的各個(gè)功能是否正常工作。測量?jì)x器接收產(chǎn)品的輸出信號，并以此為依據來(lái)判斷產(chǎn)品是否合格。測量?jì)x器要給出不合格產(chǎn)品的位置。在上面的工作過(guò)程中， 機器人必需知道每個(gè)產(chǎn)品的準確位置，誤差要小于0.1mm, 這樣機器人才能把測量用插頭準確插入產(chǎn)品信號端子上。 三 所選用的機器人 根據工作平臺的有效面積是4000*2500mm，這里要選擇一個(gè)有效行程為4000*2500*200mm的三維機器人。為了測量每個(gè)產(chǎn)品的準確位置，我們在機器人的Z軸上裝上CCD相機，由機器人按事先定好的位置運動(dòng)到被測產(chǎn)品的上面，CCD鏡頭與被測產(chǎn)品的最高表面的高度是100mm，保證視場(chǎng)是40*40 mm。 由于CCD相機及所配電纜的總重量大約500克，測量用插頭及所配電纜的總重量大約1000克，向上拔測量用插頭的力量大約1000克，Z軸總負載大約為2500克，所以Z軸負載為5公斤的LM-P404 R—T5抓取式導軌�？紤]到可能有幾種不同高度的產(chǎn)品要檢測，Z軸的行程選為200mm。Z軸驅動(dòng)電機為SER3916/5S，Z軸自重加上所有負載和驅動(dòng)電機為11.6公斤，Y軸選擇為L(cháng)M-P608R-AT5，有效行程為2500mm，驅動(dòng)電機為SER3913/5S。Y軸自重加上所有負載（Z軸）和驅動(dòng)電機為42.3公斤。根據Y軸，Z軸重量及所有負載和驅動(dòng)電機的總重量X軸為L(cháng)M-P/S608 R-AT5，有效行程為4000mm，驅動(dòng)電機為SER3913/5S。。 四 控制結構和CCD相機 該機器人的控制系統采用德國運動(dòng)技術(shù)公司（Movtec）的三軸運動(dòng)控制卡DEC4DT和運動(dòng)控制軟件Editasc。DEC4T3運動(dòng)控制卡是基于PC機，專(zhuān)用控制3臺步進(jìn)電機和數字伺服電機的運動(dòng)控制卡。EdiTasc不僅是MOVTEC公司各種控制卡配套的通用數控軟件，它也是一個(gè)高度開(kāi)放的開(kāi)發(fā)平臺，可以直接控制各種工業(yè)自動(dòng)化設備，或方便的開(kāi)發(fā)用戶(hù)專(zhuān)用頁(yè)面及控制系統。DEC4T3自帶36路數字輸入輸出口，來(lái)作為限位開(kāi)關(guān)，控制CCD和起動(dòng)檢測儀器。 CCD相機選用德國Vision Components GmbH公司智能攝像機VC2028。其配置如下：CCD芯片是Sony 1/2” 640*480點(diǎn)，每秒25楨圖像，存儲器配置是16 MB SDRAM, 2 MB Flash Eprom, 8 bit overlay, CPU是TMS320C62XX，速度是1200MIPS （每秒1200百萬(wàn)指令）。VC2028通過(guò)自帶RS232口 可以把位置數據傳給PC機。VC2028還自帶4路數字輸入口和4路數字輸出口。視場(chǎng)范圍是40mm×40mm。 五 工作過(guò)程： 整個(gè)工作臺上有50×50個(gè)產(chǎn)品，X軸方向有50行，Y軸方向上有50列，每個(gè)產(chǎn)品占80*50mm的工作臺面。先對第一行的第一個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行檢測，然后是第一行的第二個(gè)產(chǎn)品，如此依次到然后是第一行的第五十個(gè)產(chǎn)品。完成對第一行所有產(chǎn)品的檢測后，再對第二行上從第一列上的產(chǎn)品到第五十列上的產(chǎn)品依次逐個(gè)進(jìn)行檢測。如此依次逐行逐列對所有產(chǎn)品進(jìn)行檢測。 利用EdiTasc通用數控軟件的Mtasc語(yǔ)言可以很方便簡(jiǎn)單地完成上面的定位運動(dòng)。程序結構大體如下： I = -1; /* 行位置變量 */ J = -1; /* 列位置變量 */ For 50 { /* 逐行檢測產(chǎn)品 */ I = I + 1; For 50 { /* 逐列檢測產(chǎn)品 */ J = J + 1; If (Input1 == 1) { /* 輸入口1，一個(gè)產(chǎn)品檢測完信號，可以運動(dòng)到下個(gè)產(chǎn)品上面 */ Xposi = I * 80 + 40; /* 下個(gè)產(chǎn)品的行位置 */ Yposi = J * 50 + 25; /* 下個(gè)產(chǎn)品的列位置 */ X Xposi Y Yposi MF ; /* Z軸快速運動(dòng)到該產(chǎn)品上方 */ Wait 0.0; /* 等待0.0秒，目的是保證Z軸已運動(dòng)到該產(chǎn)品上方*/ } Out Output1 /*輸出口1給CCD像機信號，Z軸已到產(chǎn)品的上面，CCD可以工作*/ } } 從機器人把Z軸和上面CCD相機運動(dòng)到產(chǎn)品上面后，CCD相機檢測到開(kāi)始新的位置檢測工作信號后，攝取一副圖象。圖象處理軟件的功能大體如下：1）第一步是先對圖象二值化處理，由于采用近似平行光從側面照明，產(chǎn)品的兩個(gè)幾乎相互垂直的外邊可以很清楚地被檢測出來(lái)。2）第二步是對兩個(gè)幾乎相互垂直的外邊的位置進(jìn)行推算，為得當更準的位置，利用像素間差補。3）把得到的位置數據傳給EdiTasc軟件。EdiTasc通用數控軟件得到新的位置數據后，根據所得位置的差來(lái)移動(dòng)X(jué)軸和Y軸到產(chǎn)品上面。實(shí)際中0.1mm的位置差用百格拉的機器人很輕松得到保證。 到達產(chǎn)品的正上方后機器手把測量用插頭迅速準確插入產(chǎn)品信號端子上，先給產(chǎn)品通電，然后測量?jì)x器按一定時(shí)序發(fā)出檢測信號，并接收該產(chǎn)品對應各個(gè)功能時(shí)的輸出信號，并以此為依據來(lái)判斷產(chǎn)品是否合格。 六：結論 采用百格拉公司的機器人后使上面的產(chǎn)品質(zhì)量檢測速度大為提高，而且沒(méi)有忘檢測現象出現。省去打量人力，大量降低成人工成本。該機器人運行一年后就收回所投入的成本。該機器人在正常維護下至少運行十年。實(shí)際中下面的領(lǐng)域是幾個(gè)典型的直角坐標機器人的應用：1）從面包包裝，雞蛋噴碼，BOURJOIS公司和LAUDER化妝品公司口紅的裝配和包裝，很多藥品的包裝；2）精密工件到電子產(chǎn)品的裝配，檢測和包裝：如西門(mén)子和諾基亞的手機生產(chǎn)中，菲利浦和Suntec的電子元件生產(chǎn)線(xiàn)；3）其它一些大批量產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中的檢測和裝配。4）大眾和奔馳公司的汽車(chē)的生產(chǎn)線(xiàn)，博世公司廠(chǎng)內自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，海德堡印刷機生產(chǎn)線(xiàn)上。 隨著(zhù)大批量全自動(dòng)化生產(chǎn)的迅猛發(fā)展及很多產(chǎn)品要在許多生產(chǎn)環(huán)節100%被檢測，這類(lèi)直角坐標機器人將具有更加廣范的市場(chǎng)前景和發(fā)展潛力！ |
