德國BERGERLAHR機器人在工件檢測中的應用

　　一、直角坐標機器人介紹
　　
　　德國百格拉公司是世界上最著名的機器人供應商之一，生產(chǎn)多種規(guī)格的直線運動單元/導軌、步進電機、交流伺服電機、直線電機和多軸數(shù)控系統(tǒng)。以此為基礎，在短時間內(nèi)可提供各種規(guī)格的線性導軌、二維、三維標準機器人及用戶專用機器人和生產(chǎn)線。這些機器人可以裝備焊槍、通用手爪或?qū)Ｓ霉ぞ?，完成焊接、搬運、上下料、包裝、碼垛、拆垛、檢測、探傷、分類、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(qū)動電機、減速機和控制系統(tǒng)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。十多年來出廠的機器人和生產(chǎn)線全部在正常工作，深受包裝機械、印刷機械、機械電子、汽車、食品、藥品和化妝品生產(chǎn)等行業(yè)新老用戶的厚愛。
　　
　　百格拉公司的120多名專家及工程技術(shù)人員成功開發(fā)生產(chǎn)了各種規(guī)格的線性導軌，并在此基礎上與用戶密切合作開發(fā)通用及專用機器人，已為許多廠家提供了數(shù)千臺各種專用機器人及生產(chǎn)線。其中一個應用領(lǐng)域是工件質(zhì)量檢測。在超大批量生產(chǎn)中，每個產(chǎn)品的主要功能，或整個產(chǎn)品的所有功能都要經(jīng)過嚴格的100%的檢測。而且檢測周期要很短，來滿足超大批量生產(chǎn)的要求。下面介紹一個簡單的應用按理。
　　
　　二、任務描述
　　
　　被檢測的產(chǎn)品被整齊放在一個4000*2500mm的檢測平臺上。每個產(chǎn)品的尺寸大約是60*30mm，整個平臺被均分成50行和50列的矩陣式2500個小格，每個格的尺寸是80*50mm。每個格中心處放一個產(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，測量儀器發(fā)出幾種檢測信號，來檢驗該產(chǎn)品的各個功能是否正常工作。測量儀器接收產(chǎn)品的輸出信號，并以此為依據(jù)來判斷產(chǎn)品是否合格。測量儀器要給出不合格產(chǎn)品的位置。在上面的工作過程中，機器人必需知道每個產(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(jù)工作平臺的有效面積是4000*2500mm，這里要選擇一個有效行程為4000*2500*200mm的三維機器人。為了測量每個產(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，保證視場是40*40mm。

　　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-P404R—T5抓取式導軌。考慮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(qū)動電機為SER3916/5S，Z軸自重加上所有負載和驅(qū)動電機為11.6公斤，Y軸選擇為LM-P608R-AT5，有效行程為2500mm，驅(qū)動電機為SER3913/5S。Y軸自重加上所有負載(Z軸)和驅(qū)動電機為42.3公斤。根據(jù)Y軸，Z軸重量及所有負載和驅(qū)動電機的總重量X軸為LM-P/S608R-AT5，有效行程為4000mm，驅(qū)動電機為SER3913/5S。。
　　
　　四、控制結(jié)構(gòu)和CCD相機
　　
　　該機器人的控制系統(tǒng)采用德國運動技術(shù)公司(Movtec)的三軸運動控制卡DEC4DT和運動控制軟件Editasc。DEC4T3運動控制卡是基于PC機，專用控制3臺步進電機和數(shù)字伺服電機的運動控制卡。EdiTasc不僅是MOVTEC公司各種控制卡配套的通用數(shù)控軟件，它也是一個高度開放的開發(fā)平臺，可以直接控制各種工業(yè)自動化設備，或方便的開發(fā)用戶專用頁面及控制系統(tǒng)。DEC4T3自帶36路數(shù)字輸入輸出口，來作為限位開關(guān)，控制CCD和起動檢測儀器。
　　
　　CCD相機選用德國VisionComponentsGmbH公司智能攝像機VC2028。其配置如下：CCD芯片是Sony1/2”640*480點，每秒25楨圖像，存儲器配置是16MBSDRAM,2MBFlashEprom,8bitoverlay,CPU是TMS320C62XX，速度是1200MIPS(每秒1200百萬指令)。VC2028通過自帶RS232口可以把位置數(shù)據(jù)傳給PC機。VC2028還自帶4路數(shù)字輸入口和4路數(shù)字輸出口。視場范圍是40mm×40mm。
　　
　　五、工作過程：
　　
　　整個工作臺上有50×50個產(chǎn)品，X軸方向有50行，Y軸方向上有50列，每個產(chǎn)品占80*50mm的工作臺面。先對第一行的第一個產(chǎn)品進行檢測，然后是第一行的第二個產(chǎn)品，如此依次到然后是第一行的第五十個產(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)品依次逐個進行檢測。如此依次逐行逐列對所有產(chǎn)品進行檢測。