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        基于RobotStudio的搬運(yùn)碼垛工作站仿真設(shè)計(jì)

        2020-12-29 11:57:50蘇士超
        電腦知識(shí)與技術(shù) 2020年32期
        關(guān)鍵詞:仿真

        蘇士超

        摘要:在工業(yè)企業(yè)中,當(dāng)新建單臺(tái)或多臺(tái)機(jī)器人組成的工作站或生產(chǎn)線時(shí),為縮短生產(chǎn)工期,避免返工,節(jié)省成本等,需要運(yùn)用工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)。搬運(yùn)碼垛工作站仿真主要工作流程包括:工作站外圍模型導(dǎo)入、工作站布局、smart組件的創(chuàng)建、工作站邏輯創(chuàng)建、IO信號(hào)仿真、軌跡編程。仿真結(jié)果可驗(yàn)證項(xiàng)目的可行性,亦可以用于學(xué)生教學(xué)訓(xùn)練。

        關(guān)鍵詞:RobotStudio;仿真;碼垛工作站

        中圖分類號(hào):G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

        文章編號(hào):1009-3044(2020)32-0235-02

        1 引言

        ABB公司專門(mén)開(kāi)發(fā)的工業(yè)機(jī)器人仿真軟件的RobotStudio,在工業(yè)機(jī)器人四大家族當(dāng)中,先進(jìn)程度當(dāng)屬第一梯隊(duì)。該軟件良好的集成了三維建模、外圍控制的smart組件、機(jī)器人控制器及虛擬示教器。通過(guò)該軟件即可仿真整個(gè)工作站,可對(duì)ABB機(jī)器人的大部分指令進(jìn)行測(cè)試。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)前期,通過(guò)必要的仿真進(jìn)行論證,可優(yōu)化機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。

        1.1 搬運(yùn)碼垛工作站

        在企業(yè)中,不同的工位間或不同產(chǎn)線間往往需要物料的轉(zhuǎn)移。以往的人工轉(zhuǎn)移耗時(shí)費(fèi)力,有些物料重量較大,人工堆放存在安全隱患。在以機(jī)器換人的時(shí)代背景下,越來(lái)越多的企業(yè)引進(jìn)碼垛機(jī)器人。智能的碼垛機(jī)器人集成了傳感器技術(shù),可實(shí)現(xiàn)物料按指定方式的取出和堆放。碼垛機(jī)器人替代人工搬運(yùn)碼垛,降低了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度,避免操作者在危險(xiǎn)的環(huán)境下作業(yè),提高效率的同時(shí)提高了堆放的齊整性。工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成投資大,項(xiàng)目前期利用仿真軟件進(jìn)行論證顯得尤為必要。

        1.2 RobotStudio軟件簡(jiǎn)介

        RobotStudio仿真軟件可實(shí)現(xiàn)ABB各個(gè)系列的工業(yè)機(jī)器人的離線編程和外圍設(shè)備的協(xié)同仿真。基于Windows系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)的RobotStudio軟件,操作界面友好、軟件功能強(qiáng)大,可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人離線編程與仿真,提高了編程效率,降低了程序出錯(cuò)率,可不停機(jī)的離線編程,提高了設(shè)備的稼動(dòng)率。RobotStudio的虛擬控制器和虛擬示教器與真實(shí)的ABB機(jī)器人幾乎相同,可準(zhǔn)確模擬真實(shí)機(jī)器人的各項(xiàng)功能,用戶可在RobotStudio上完成IO配置、程序編寫(xiě),軟件直接下載到機(jī)器人中。

        2 碼垛工作站

        2.1 工作流程

        碼垛機(jī)器人工作站采用串聯(lián)式6關(guān)節(jié)機(jī)器人,占地空間小,布置安裝緊湊靈活。工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)碼垛,前端送料采用流水線送料,為了提高效率,采用兩條輸送鏈同時(shí)送料。生產(chǎn)流程如下:

        (1)ABB輸送鏈將產(chǎn)品輸送至輸送鏈尾端擋板,PLC發(fā)送到位信號(hào)給機(jī)器人;

        (2)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)至AB輸送鏈上方,等待來(lái)料信號(hào);

        (3)當(dāng)接收到來(lái)料信號(hào),機(jī)器人前往輸送鏈尾端,通過(guò)吸盤(pán)將物料吸起,搬運(yùn)至托盤(pán);

        (4)機(jī)器人到達(dá)托盤(pán)上方,通過(guò)累計(jì)的物料堆放個(gè)數(shù),自動(dòng)計(jì)算出放置的目標(biāo)坐標(biāo)點(diǎn),并進(jìn)行堆放;

        (5)堆放完成,返回輸送鏈上方等待;

        (6)碼垛好的產(chǎn)品電動(dòng)叉車?yán)摺?/p>

        2.2 工作站布局

        工作站布局包括搬運(yùn)機(jī)器人、工具、輸送鏈、托盤(pán)、托盤(pán)垛、控制柜、機(jī)器人底座、物料等。這些模型除了工具和物料模型,都可在RobotStudio模型庫(kù)中找到,可直接導(dǎo)入。工具和物料通過(guò)3D建模工具如RobotStudio自帶建模組件或SolidWorks創(chuàng)建,再導(dǎo)入模型庫(kù)。導(dǎo)入模型后,位置不是理想位置,需要通過(guò)兩點(diǎn)法、三點(diǎn)法等方法進(jìn)行調(diào)整布置。輸送鏈和工具要勾選傳感器不可檢測(cè),防止傳感器將輸送鏈和工具誤檢為物料。

        3 仿真程序編寫(xiě)

        3.1 輸送鏈Smart組件創(chuàng)建

        在創(chuàng)建搬運(yùn)碼垛仿真工作站,輸送鏈的動(dòng)態(tài)效果對(duì)整個(gè)工作站的效果起著關(guān)鍵的作用。Smart組件擁有運(yùn)動(dòng)、傳感器、信號(hào)模擬、邏輯判斷、事件觸發(fā)等功能,是實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)效果的絕佳工具。輸送鏈仿真的工作流程:輸送鏈?zhǔn)锥俗詣?dòng)復(fù)制產(chǎn)生產(chǎn)品,產(chǎn)品自動(dòng)傳輸至末端,碰到擋板或光電開(kāi)關(guān),停止傳輸?shù)却龣C(jī)器人抓取,當(dāng)機(jī)器人抓走后,再產(chǎn)生一個(gè)產(chǎn)品……如此循環(huán)往復(fù)。

        (1)首端復(fù)制產(chǎn)品采用Source組件,它的作用是復(fù)制一個(gè)模型。本仿真工作站將Source當(dāng)作一個(gè)產(chǎn)品源,每次觸發(fā)產(chǎn)品一個(gè)搬運(yùn)碼垛產(chǎn)品。

        (2)產(chǎn)品傳送至輸送鏈末端采用LinearMover組件,它的作用是使模型在直線上運(yùn)動(dòng)。由于有多個(gè)產(chǎn)品需要搬運(yùn),所有需要運(yùn)動(dòng)一組產(chǎn)品,采用Queue隊(duì)列組件。LinearMover組件受控與PlaneSensor組件。除此之外,還要設(shè)置運(yùn)動(dòng)的速度和方向。LinearMover組件使能開(kāi)關(guān)通常處于一直激活狀態(tài)。

        (3)產(chǎn)品碰到擋板停止運(yùn)動(dòng)采用PlaneSensor組件,它的作用是檢測(cè)模型到位類似光電傳感器。PlaneSensor組件為面?zhèn)鞲衅?,需要設(shè)置面的起始點(diǎn),這個(gè)點(diǎn)通常采用端點(diǎn)捕捉輸送鏈末端的某個(gè)點(diǎn)。除此之外,還需要設(shè)置面?zhèn)鞲衅鞯拈L(zhǎng)和寬。PlaneSensor組件使能開(kāi)關(guān)通常處于一直激活狀態(tài)。

        (4)為了有效連接以上4 個(gè)組件,需要將部分信號(hào)進(jìn)行邏輯電平轉(zhuǎn)換,采用邏輯門(mén)、觸發(fā)器和事件觸發(fā)器。

        3.2 吸盤(pán)工具Smart組件創(chuàng)建

        吸盤(pán)工具的動(dòng)畫(huà)效果對(duì)整個(gè)搬運(yùn)碼垛工作站起著至關(guān)重要的作用。在真實(shí)的工業(yè)場(chǎng)景中多采用數(shù)個(gè)真空吸盤(pán)組件進(jìn)行抓取物料。吸盤(pán)工具動(dòng)畫(huà)效果:接受機(jī)器人信號(hào)將物料吸起,等待機(jī)器人到達(dá)堆放目標(biāo)位置,放下物料。

        (1)抓取物料采用Attacher組件,它將物料的框架坐標(biāo)系與工具坐標(biāo)重合,進(jìn)行安裝模型。

        (2)放下物料采用Detacher組件,它是Attacher組件的逆運(yùn)動(dòng),拆除對(duì)象模型。

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