《工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)編程》課件-任務(wù)3.2.2-3.2.3創(chuàng)建涂膠機(jī)器人坐標(biāo)系與工作站數(shù)據(jù)

創(chuàng)建涂膠機(jī)器人坐標(biāo)系與工作站數(shù)據(jù)工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)編程3421課堂導(dǎo)入新知學(xué)習(xí)訓(xùn)練鞏固評(píng)價(jià)總結(jié)知識(shí)目標(biāo)1.掌握工具坐標(biāo)系的概念和意義；2.掌握工具坐標(biāo)系的設(shè)定和切換。3.掌握涂膠機(jī)器人工作站數(shù)據(jù)技能目標(biāo)1.根據(jù)工況要求，來(lái)定義工具坐標(biāo)系的方向；2.能分清操縱搖桿與坐標(biāo)系方向的關(guān)系。3.能夠創(chuàng)建涂膠機(jī)器人工作站數(shù)據(jù)重點(diǎn)難點(diǎn)1.掌握工具坐標(biāo)系的概念和意義；2.掌握工具坐標(biāo)系的設(shè)定及切換。1.根據(jù)工況要求，來(lái)定義工具坐標(biāo)系的方向；2.能分清操縱搖桿與坐標(biāo)系方向的關(guān)系。機(jī)器人為什么可以繞著一個(gè)點(diǎn)做空間旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，機(jī)器人是何種運(yùn)動(dòng)1.機(jī)器人是用哪種方式實(shí)現(xiàn)工具快換及打磨焊接的？工具坐標(biāo)系將工具中心點(diǎn)設(shè)為零點(diǎn)，它會(huì)由此定義工具的位置和方向。工具坐標(biāo)系經(jīng)常縮寫(xiě)為T(mén)CPF，而工具坐標(biāo)中心縮寫(xiě)為T(mén)CP（toolcenterpoint）執(zhí)行程序時(shí)，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(dòng)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(gè)預(yù)定義的坐標(biāo)系tool0。這就可以將一個(gè)或者多個(gè)工具的坐標(biāo)系定義為tool0的位移值。工具坐標(biāo)系1、創(chuàng)建膠槍工具數(shù)據(jù)工具坐標(biāo)系

工具數(shù)據(jù)tooldata用于全面描述作業(yè)工具特性的程序數(shù)據(jù)，它不僅包括了工具姿態(tài)參數(shù)，而且還包含了TCP位置、工具安裝、工具質(zhì)量和重心等諸多參數(shù)。

一般不同的機(jī)器人應(yīng)用配置不同的工具，以如說(shuō)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(huì)使用吸盤(pán)式的夾具作為工具，如圖所示。工具坐標(biāo)系中的參數(shù)釋義工具數(shù)據(jù)安裝方式:TRUE移動(dòng))/FALSE(固定)工具位置

工具姿態(tài)mass負(fù)載質(zhì)量重心位置cog重心方向

負(fù)載慣量工具坐標(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(shí)顯示，可隨時(shí)查看，無(wú)需自行計(jì)算。注意：mass（重量），cog（重心），這個(gè)是定義工具重量和重心的參數(shù)，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定。mass默認(rèn)為-1，工具是不能使用的，為了驗(yàn)證我們工具，此時(shí)修改為0.001。工具坐標(biāo)系中的意義案例：焊接時(shí),通常我們把TCP（tool1）定義到焊絲的尖端，方便我們現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和姿態(tài)的旋轉(zhuǎn)，當(dāng)然我們也可以利用默認(rèn)的工具TCP(tool0)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。利用工具坐標(biāo)示教對(duì)比tool0和tool1的區(qū)別？當(dāng)我們需要將焊槍從0#位置沿著焊槍垂直方向移動(dòng)到1#位置，利用tool0時(shí)，我們需要XYZ同時(shí)配合才能到達(dá)1#，而利用tool1時(shí)，我們只需要沿著Z軸就到達(dá)1#，是不是很方便快捷工具坐標(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(gè)非常精確的固定點(diǎn)作為參考（2）在工具上確定一個(gè)參考點(diǎn)（最好是工具的中心點(diǎn)）（3）前面介紹的手動(dòng)操縱工業(yè)機(jī)器人的方法移動(dòng)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(guò)這四個(gè)位置點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)計(jì)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(shí)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(duì)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(tái)相同的方向TCP&Z設(shè)立Z軸方向TCP&Z,X設(shè)立X軸和Z軸方向每點(diǎn)的姿態(tài)相差盡量大些，這樣有利于TCP精度的提高。四點(diǎn)法四點(diǎn)法：TCP（默認(rèn)方向）移動(dòng)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(shí)，降低速度以防碰撞1243五點(diǎn)法該標(biāo)定方法用于，對(duì)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。五點(diǎn)法：TCP&Z1.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)1234延伸點(diǎn)Z原點(diǎn)+Z六點(diǎn)法該方法用于，如果在定位和操作時(shí)，對(duì)坐標(biāo)的3個(gè)軸的方向有要求，例如：焊接槍和夾具等。

六點(diǎn)法：TCP&Z、X

實(shí)際X、Z方向?yàn)閺难由禳c(diǎn)指向原點(diǎn)123延伸點(diǎn)Z延伸點(diǎn)X原點(diǎn)4+Z+X方向分析分析工具TCP點(diǎn)的目標(biāo)位置（參考方向移植到TCP點(diǎn)）數(shù)據(jù)創(chuàng)建創(chuàng)建工具數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)定義定義工具數(shù)據(jù)誤差觀察校準(zhǔn)點(diǎn)示教、觀察平均誤差是否達(dá)到要求精度驗(yàn)證重定位任務(wù)分布演練步驟1.手動(dòng)操縱2.動(dòng)作模式選擇線性、參考坐標(biāo)系選擇大地坐標(biāo)、工件坐標(biāo)選擇wobj0,單擊工具坐標(biāo)tool03.新建工具坐標(biāo)tool_new4.開(kāi)始標(biāo)定5.選擇5點(diǎn)法6.點(diǎn)1,,示教保存7.點(diǎn)2,,示教保存8.點(diǎn)3,示教保存9.點(diǎn)4,,示教保存10.延伸Z,,示教保存11.確定后，觀察誤差，越小越精確12.更改工具重量，同步到工作站，此時(shí)可以查看到tcp13同步到工作站，此時(shí)可以查看到tcp重定位驗(yàn)證分析工具TCP點(diǎn)的目標(biāo)位置（參考方向移植到TCP點(diǎn)）如果使用搬運(yùn)的夾具，一般工具數(shù)據(jù)的設(shè)定方法如下：以圖中搬運(yùn)薄板的真空吸盤(pán)夾具為例，質(zhì)量是25kg，重心在默認(rèn)tool0的Z正方向偏移250mm，TCP點(diǎn)設(shè)定在吸盤(pán)的接觸面上，從默認(rèn)tool0上的Z正方向偏移了300mm。Z=3001：在“手動(dòng)操縱”界面，點(diǎn)擊【工具坐標(biāo)】2：?jiǎn)螕簟靶陆ā薄?：在“新建”頁(yè)面，單機(jī)“初始值”。4：TCP點(diǎn)設(shè)定在吸盤(pán)的接觸面上，從默認(rèn)tool0上的Z正方向偏移了300mm，在此畫(huà)面中設(shè)定對(duì)應(yīng)的數(shù)值。5：此工具質(zhì)量是25kg，重心在默認(rèn)tool0的Z正方向偏移250mm,在畫(huà)面中設(shè)定對(duì)應(yīng)的數(shù)值，然后單擊“確定”，設(shè)定完成。針對(duì)本次涂膠工作要求，先設(shè)計(jì)好機(jī)器人的控制邏輯，再理清涂膠機(jī)器人的工作過(guò)程，最后進(jìn)行工作流程圖繪制。工作流程圖可參考下圖所示，但需要在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步細(xì)化，增加運(yùn)行涂膠軌跡2、3的工作流程。機(jī)器人運(yùn)行啟動(dòng)等待啟動(dòng)信號(hào)到達(dá)安全點(diǎn)位組信號(hào)=2運(yùn)行涂膠軌跡2組信號(hào)=3運(yùn)行涂膠軌跡3報(bào)錯(cuò)回到安全點(diǎn)位通知涂膠完成否否是是2、創(chuàng)建涂膠機(jī)器人工作站數(shù)據(jù)由圖可見(jiàn)，涂膠工作站的機(jī)器人程序數(shù)據(jù)主要有工具（膠槍?zhuān)?shù)據(jù)和點(diǎn)位數(shù)據(jù)和IO信號(hào)數(shù)據(jù)。1.工具數(shù)據(jù)為了便于后期點(diǎn)位數(shù)據(jù)的調(diào)試和涂膠槍姿態(tài)的控制，達(dá)到涂膠路徑精確的目的，需要將工具中心點(diǎn)(TCP)移動(dòng)至涂膠槍末端。為達(dá)到此目的，新建工具Toolglue，采用四點(diǎn)法測(cè)量出tans參數(shù)值，采用重心與質(zhì)量測(cè)量步驟分別測(cè)量出cog和mass參數(shù)值2.點(diǎn)位數(shù)據(jù)

根據(jù)圖2-96所示工作流程圖，機(jī)器人需要的點(diǎn)位數(shù)據(jù)主要有三部分。第一部分為運(yùn)行涂膠軌跡2所需要的點(diǎn)位數(shù)據(jù);第二部分為運(yùn)行涂膠軌跡3所需的點(diǎn)位數(shù)據(jù)，第三部分為回到安全位置需要的點(diǎn)位數(shù)據(jù)。

運(yùn)行直線軌跡只需要起點(diǎn)和終點(diǎn)兩個(gè)點(diǎn)位數(shù)據(jù)，運(yùn)行圓弧需要起點(diǎn)、中間點(diǎn)、終點(diǎn)三個(gè)點(diǎn)位數(shù)據(jù)。運(yùn)行軌跡為完整圓時(shí)，至少要拆分為兩段圓弧分別運(yùn)行。運(yùn)行涂膠軌跡2的點(diǎn)位數(shù)據(jù)參考下圖所示(可多劃分成幾段圓弧)，運(yùn)行涂膠軌跡3的點(diǎn)位數(shù)據(jù)參考下圖所示。軌跡2的點(diǎn)位數(shù)據(jù)軌跡3的點(diǎn)位數(shù)據(jù)涂膠機(jī)器人工作站影響涂膠質(zhì)量的工藝數(shù)據(jù)有：提前開(kāi)啟/關(guān)閉膠槍的時(shí)間；涂膠時(shí)膠槍的涂膠速度（要大于設(shè)定的機(jī)器人移動(dòng)速度20～30%）；涂膠系統(tǒng)供膠流量值以及膠槍與工件的距離值。其中涂膠系統(tǒng)可以獨(dú)立設(shè)定提前開(kāi)啟/關(guān)閉膠槍的時(shí)間。涂膠機(jī)器人工作站影響涂膠質(zhì)量的工藝數(shù)據(jù)有

涂膠時(shí)膠槍涂膠移動(dòng)速度及膠槍TCP速度要與涂膠系統(tǒng)供膠流量值匹配，可以在調(diào)試中驗(yàn)證合適的機(jī)器人TCP移動(dòng)速度。需要注意的是如果使用的是固定膠槍?zhuān)瑱C(jī)器人帶動(dòng)工件進(jìn)行涂膠，則必須使用用戶坐標(biāo)系時(shí)。才能保證機(jī)器人所設(shè)定的TCP速度才是真實(shí)的涂膠速度。涂膠速度不宜太快或者波動(dòng)太大，軌跡要盡量平滑，涂膠質(zhì)量才能得到保證。涂膠機(jī)器人工作站影響涂膠質(zhì)量的工藝數(shù)據(jù)有

調(diào)試模擬量信號(hào)輸出來(lái)控制涂膠系統(tǒng)供膠流量值（也可以在涂膠系統(tǒng)中獨(dú)立設(shè)定）。供膠流量必須與涂膠行走速度和膠槍與工件的距離值三者配合調(diào)試，才能獲得良好的涂膠質(zhì)量。

膠槍與工件的距離值一般為2～5mm，可根據(jù)涂膠系統(tǒng)工作能力來(lái)調(diào)試驗(yàn)證。

尺寸數(shù)據(jù)：工件的長(zhǎng)和寬分別為200mm和100mm，這為涂膠路徑提供了明確的界限。

形狀分析：矩形工件允許我們采用規(guī)則的涂膠模式，例如沿長(zhǎng)邊和寬邊進(jìn)行均勻涂膠。涂膠機(jī)器人工作站影響涂膠質(zhì)量的工藝數(shù)據(jù)有

選擇合適的涂膠參數(shù)，如出膠量和速度，需要考慮膠水的粘度和干燥時(shí)間。假設(shè)膠水粘度為中等，干燥時(shí)間為特定值，這些信息對(duì)于確定涂膠程序中的參數(shù)至關(guān)重要。

粘度考量：中等粘度的膠水需要適中的出膠壓力和速度，以確保涂膠的連續(xù)性和均勻性。

干燥時(shí)間：了解膠水的干燥時(shí)間有助于設(shè)置涂膠程序的工作節(jié)奏，避免在膠水未干前進(jìn)行下一步操作，導(dǎo)致涂層不均勻或粘連。1.應(yīng)用TCP默認(rèn)方向法，標(biāo)定末端操作器頂點(diǎn)定義TCP，平均誤差少于0.5mm，并通過(guò)重定位運(yùn)動(dòng)檢驗(yàn)TCP標(biāo)定的正確性;2.應(yīng)用TCP&Z.X法，標(biāo)定末端操作器頂點(diǎn)定義TCP，創(chuàng)建的工具坐標(biāo)方向如圖所示，平均誤差少于0.5mm，并通過(guò)重定位運(yùn)動(dòng)檢驗(yàn)TCP中心點(diǎn)標(biāo)定的正確性，將坐標(biāo)系變換至工具坐標(biāo)下，檢驗(yàn)工具坐標(biāo)方向的正確性;3.簡(jiǎn)述定義工具坐標(biāo)系三種方法的區(qū)別，并舉例每種方法的應(yīng)用場(chǎng)合;4.創(chuàng)建涂膠機(jī)器人工作站數(shù)據(jù)；5.總結(jié)實(shí)驗(yàn)流程。階段練習(xí)序號(hào)考核內(nèi)容分?jǐn)?shù)備注1應(yīng)用TCP默認(rèn)方向法，標(biāo)定末端操作器頂點(diǎn)定義TCP，平均誤差少于