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1、摘要近年来，随着自动化机械逐渐代替人工，以它的安全性、持续性等特点迅速取代了占据市场，本文主要分为冲压、卸料机构及PLC自动控制系统三部分介绍。文中一开始阐述了本文的目的和意义、以及课题内容的应用前景。冲压作业作为汽车领域冲、焊、涂、总四大工艺之首，可以达到不会出现安全事故，ABB的IRB6660机械臂，利用RobotStudio软件实现此程序的编程、操控机器人，接着分析论证了冲压卸料机构以及程序设计方案，进行了深入探讨以及讲解等主要机构的方案分析和选择计算强度的计算校核。另外，文中还简单介绍了冲压流程分析和概况进行了简要地介绍，供大家更好的了解冲压。最后对程序通讯数据进行了简要的介绍，另外在
2、文最后进行了本文更深层次的拓展，更好的设计方案构想。关键词： 冲压卸料；PLC自动控制系统；机械臂AbstractIn recent years, with the gradual substitution of automated machinery for manual labor, it quickly replaced the occupying market with its characteristics of safety and sustainability. This paper is mainly divided into three parts: stamping, un
3、loading mechanism and PLC automatic control system.At the beginning of this paper, the purpose and significance of this paper, as well as the application prospects of the subject content are described. Stamping is the first of the four major automotive processes, and there will be no safety accident
4、s. ABB IRB6660 uses Robot Studio 6.08 to realize the programming and manipulation of the program. Then, the paper analyses and demonstrates the design scheme of the stamping unloading mechanism and the program, and makes a thorough discussion and explanation on the scheme analysis of the main mechan
5、isms and the calculation and verification of the selection of calculation strength.In addition, the paper also briefly introduces the stamping process analysis and general situation, for you to better understand stamping. At last, the program communication data is briefly introduced. In addition, th
6、e deeper development of this paper and the better design concept are carried out at the end of the paper.Keywords： Stamping unloading；PLC Automatic Control System；Manipulator 目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 概述11.2 选题意义11.3 课题内容2第2章 冲压工艺42.1 冲压概述42.2 冲压流程工序5本章小结6第3章 冲床卸料机构的组成73.1 简述冲床卸料机构73.2 机械臂83.2.1机械臂结
7、构83.2.2机械臂工作原理83.2.3机械臂卸料的设计原理93.2.4机械臂控制系统93.2.5机械臂驱动系统93.3 真空吸吊结构93.3.1真空吸吊结构工作原理93.3.2吸盘结构与工作特点103.3.3详述真空系统工作原理及夹紧力计算113.4 简述端拾器对程序设计的影响13本章小结13第4章 PLC自动控制系统144.1 PLC自动控制系统简述144.2设计初始数据154.3机械臂PLC程序设计154.3.1工作站I/O信号配置：154.3.2传感器位置介绍174.3.3三个重要程序数据：174.3.4程序名称对照表184.3.5具体运行程序数据及目的对照如下：194.3.6示教目标
8、点274.4程序通讯数据28本章小结28结论30致谢31参考文献32 附录33IV第1章 绪论1.1 概述在汽车生产中，机械化自动化程度决定汽车的产能。冲压工艺采用的是冲压模具利用压机将板料压制成型，这样相对于传统机械加工车间具有效率高、节省材料、提高能源利用率、对冲压操作工学历要求不高能够做出机械加工遥不可及的工艺等特点，越来越普遍的运用到生活各处。在全球经济大发展的环境背景下，国内一些自动化程度比较高的冲床生产线，驱动滑块的机构利用连杆弹簧机构来执行卸料。这些机构使滑块在滑道上水平滑动，滑道运行到一定位置下落，利用隔料机构将掉下来的料推送至冲压线中，同时驱动模具中的卸料机构，将冲好的件卸下
9、，这样循环往复并持续运动，形成一套特有的卸料机构，联动牢靠，制作方便。机械臂在生产时，不仅能够提升将卸料的零件和拾取，并且能够按照程序摆放及确定是否落料完成，当零件尺寸规格、重量等发生变动，则自动化监测认定此产品NG，使用也极为安全。根据国产冲床的工作特点，本文研究了自动卸料装置，并持续更新到线上生产，它的使用和推行具有很大的意义。主要设备为机械臂与冲床的组合，采用自动卸载的安全保护。在社会中有很大的发展前景。如今，冲压工艺的机械臂正朝着高精准度、高速作业、高自动化的目标持续展开行动。由于冲压速度快、装卸频繁，操作人员在精神和体力上容易造成疲劳，从而使双手受伤，但也是可以避免的。目前，本篇论文
10、仅介绍自动卸料机械臂，在冲床上出料模具时，冲压件不易安全取出的问题，利用PLC控制技术使其达到安全取件的目的。1.2 选题意义本课题研究了一种冲床卸料PLC自动程序及设备，包括控制系统、卸料装置，卸料架设于机架外部，设计的卸料装置抓取零件，并进行自动检验冲压模具凸模上的物料，OK件转移至收料装置上,NG件自动废弃。当卸料装置收取零件并与床上的数据库比对时，加工数据上传，这样合格产品放置下一工序;从而配合各种冲压模具的自动卸料。采用上述技术方案后，能够定量且准确的抓取成品，并自动检验;节约卸料时间，节省了人对其检验的各种因素产生的影响及问题。不仅对冲压整体的工作效率有很大的提高，还会进行信号交互
11、，这样不仅可以卸料，还会完善冲压进料装置，这样在未来工厂无人值守的加工生产过程完全可以实现,并进一步提升了安全性能。冲压模具一直用于金属板料的成型加工，可完成各种复杂侧翻变、冲孔及浅拉成型的加工。可根据不同的零件要求尺寸、不同的零件外形孔洞间距，都会进行自动加工，对于落料冲孔模具也可用于扩孔、翻遍、方孔、腰孔及完成各种难度的曲面形状。通过廉价的模具斜碶及刀块，对比于古老的冲压工艺，不仅节省大量的成本，还能够利用其低成本、周期短暂却能生产出多样化的批量产品，在行业内具有大范围的竞争能力，从而与市场的产品相匹配，在行业中得到广泛认可。不仅因其自动化程度高，还因生产效率高。而生产冲压零件中,传统人工
12、供给和卸料显然都需要压机停止工作,进行人工操作。由于装卸对冲压对生产时间占据时间很大，使得冲压工艺的高效性无法充分发挥作用，而大型金属板材往往需要很多人配合才能完成装卸工作，不仅耗时，而且生产率的发展也阻碍了很大；对于安全性，金属板的边缘容易划伤手臂，也是不可避免的。1.3 课题内容在21世纪中，冲床在汽车加工制造行业大规模运用，冲床加工是一个危险、重复、节拍要求高的加工过程，在过去十年，主要为人工上下料加工，效率低、精度低，存在操作者易发生工伤事故的安全隐患，所以用工业机械臂取代人工手动操作，可充分发挥工业机械臂适应恶劣加工环境的特点。由气动系统驱动的冲床送料机械臂具有结构简单、成本低、适应
13、性好的特点，本文对其控制系统进行设计，给出PLC 控制方案、工作原理和程序设计，所设计的控制系统能使机械臂结合冲床工作节拍完成动作循环的要求。因在冲压模具设计初期，已完成对卸料装置的设计，对卸料力也有过精密的计算，在模具中卸料机构涉及PLC控制很难实现，同时会有信息传输困难等障碍，综合考虑模具制造成本高昂，暂不对模具中的卸料装置进行PLC编程，所以本次课题主要论述的是基于ABB机器人PLC卸料装置的研究，如今已采用了创新的方法，运用一种新型卸料机构和机械臂的结合模式，完成卸料。基于西门子PLC的冲压卸料机构控制系统的设计，实现了自动卸料、检测、计数、自动放置下一工序或报废等功能。降低了企业浪费
14、、提高能效和安全等特点，必定具备其他企业所认可的标准。通过论述,为了实现冲压PLC自动卸料代替人工卸料，降低工人的工作劳累程度，设计开发了基于ABB机械臂的PLC自动卸料系统。通过对可编程控制器与通用计算机、与之传统继电器控制及嵌入式控制系统进行比较,并设计了基于C+程序的卸料程序。利用PLC控制机械臂的运动、检测、信号回传等功能。在完成研究的基础上，最终完成该课题的论文一份。第2章 冲压工艺2.1 冲压概述本课题在吉利汽车临海制造基地的冲压A线进行本次课题，以下将对本课题的应用地点进行概述，如图2-1所示。图2-1 冲压A线概况示意图冲压A线共分为5个工序，机械臂共有六台，生产线采用瑞士AB
15、B公司IRB6660及IRB6700机器人组成自动化联线来完成作业任务，A线第一台2000T压力机采用了ABB公司的动态驱动链（Dynamic Drive Chain &DCC）。为了确保汽车外覆盖部分和拉深零件的质量,在第一组我们的生产线首次再次采用德国SMT生产线在线清洗机、涂油机。率先采用地下运输废料的冲压废料系统，通过废料漏斗滑落至地下，由输送系统进行铁板再次处理及回收，再由废料运输车运送到厂外废料集中地进行分拣。据统计，在全国乃至全世界汽车领域，60%以上的零件是用冲压工艺生产出来的。因此，全球范围内对冲压工艺、对产品质量、生产效率和生产成本有着重要的影响。2.2 冲压流程工序领料来
16、料接收物流运输材料厂家原卷料生产入库行车工吊料到拆垛台拆包线首外观检验机器人抓料上线首皮带机进入清洗机涂油机进入下一个线首皮带机机器人上料，进入OP10拉延机器人抓料进入OP20TR+PI+CTR+CRST机器人抓料进入OP50CFL+CPI+PI机器人抓料进入OP30CUT+FL+RST+PI机器人抓料进入OP40TR+PI+RST+CTR+CFO+CPI机器人抓料上线尾皮带机监控员监控返工检验员检验入库装箱冲压自制件流程工序如图2-2所示，该流程图对本课题研究具有重大意义，因此将此流程呈现出来更能彰显本课题的意义所在。图2-2 冲压制作流程工序图经过对整个流程工序剖析，确认了本课题对全部流
17、程工序占据5个工序点，占比较大，研究价值显著。本章小结吉利汽车临海基地对于冲压线是非常重视的，因为冲压是汽车四大工艺之首，其他三位分辨是焊装、涂装和总装，再此基地自动化程度非常高，相比其他基地而言，冲压除噪声及零件划伤，不会出现“机器吃人”、“操作不当致死”等安全事故，对于本课题而言，在自动化程度如此高的基地做此课题，效果会是比较明显的。我们用的机械臂是ABB的IRB6660，PLC是西门子的315，交换机是西门子的X208。把机械臂和PLC都连到交换机，后续应用博途直接组态，或直接利用ABB配套的RobotStudio 6.08软件都可以实现此程序的编程，在冲压A线线首的电脑上，可直接利用此
18、电脑调用程序，甚至操控机器人。本论文在后续将详细介绍。第3章 冲床卸料机构的组成3.1 简述冲床卸料机构卸料机构包括：机械臂、真空吊吸机构（即端拾器）、真空发生器、及各传感器。1231-端拾器 2-传感器 3-机械臂图3-1 卸料机构概况如图3-1所示，伺服电机驱动机械臂，通过真空发生装置及气管，将真空气体传送到端拾器上，由于吸盘受力面较大，该零件可以经过计算判断是否可以将此零件拾取。由于金属薄板须多次冲压成型，卸料机构大部分用到夹取搬运过程，为保证零件表面平整度及工艺要求，其他如机器人夹取等，会破坏板料成形，即此卸料机构为首选卸料机构。3.2 机械臂3.2.1机械臂结构如图3-2所示，伺服电
19、机驱动机械臂，采用圆柱坐标型，由基座、腰部、大臂、小臂、腕部和端拾器组成。基座保障了机械臂拥有强大抓取力的基础，腰部确定了它的工作半径，大臂、小臂以及腕部决定了它的自由度，基本可以实现在工作半径范围内无死角的抓取。123451-基座 2-腰部 3-大臂 4-小臂 5-腕部图3-2 PLC自动卸料机械臂的总体结构3.2.2机械臂工作原理机械臂是由六个自由度，也就是咱们常提到的六个自由度组成的空间，这属于六轴开链机构，所有六个轴都由交流电所驱动的伺服电机进行运动，每个伺服电机均存在编码器进行指令。且每一个轴都配有特有的离合器。当变速箱驱动机械臂运动时，综合精度可达到低至0.05mm，最高也不超过正
20、负0.2mm，在理论工作上，可到达工作半径内以及空间工作范围内任何一点。机械臂带有紧急停止开关按钮，这必然会相当于安全装置，尤其是运用于维修时，机械臂会带平衡气缸或弹簧回到初始位置。ARM有串口测量板(SMB)，这个串口测量板上有6个凹槽，在凹槽中可已实现镍铬电池的充电，以节省数据，并加以保存。3.2.3机械臂卸料的设计原理在机械结构设计时，卸料机械臂的组成部分包括有腕部、臂部、腰部在内的。此卸料机械臂工作的能量来源来自与伺服电机、液压系统及电控系统。执行元件有：伸缩式往复液压缸和单缸往复式液压缸以及摆动液压缸等。经过这些缸体的紧密配合，来实现卸料机械臂各关节的灵活运动，完美的实现机械臂卸料的
21、工作。臂轴承机构可以沿着安装在支柱上并位于监控设备上方的导轨移动。机器人共有六个自由度：（1）臂轴承体沿着导轨,双作用气缸安装在轴承机制的传动装置,确保机械臂实现往复运动的2550毫米;（2）通过安装在轴承机构上的双作用气缸驱动装置、运动传递机构和安装在肩部的滚珠丝杠实现了手臂在肩关节中的旋转；（3）采用安装在前臂上的双作用缸驱动装置和运动传递机构实现肘关节臂的旋转。珠丝杠实现了手臂在肩关节中的旋转。3.2.4机械臂控制系统Robot computer board: 在计算机班上控制机械臂的运动，将运动反馈，以及实时传输。Memory board: 存储资料用的计算机板，他可以额外的增大内存。
22、Main computer board: 主板，内含8M内存，利用它可以控制整个系统的运行。Optional boards: 一个凹槽，进行插入选项板。Communication boards: 通讯板，它可用于网络或对现场信息总线进行通信的电子板。3.2.5机械臂驱动系统DC link: 可将三相交流，经过转换变为三相直流。Drive module: 每个控制单元最多控制三个根旋转轴进行控制，并控制每根轴的转矩。3.3 真空吸吊结构3.3.1真空吸吊结构工作原理真空吸吊结构在冲压厂范围内，均称其为端拾器。真空原件的命名是一个意外收获，在大气压强差的工作下的元件可称为它，由它组成的系统，统称为
23、真空系统。以真空压力为动力源，实现自动化的一种手段，至今在轻工品制造、食品、药品、印刷、塑料成型加工、冲压自动卸料和机械臂等各种领域己经得到广泛应用。比如真空包装纸、拾取零部件、贴标和塑料制作工艺中的塑料袋制作，以及机械臂抓取工件、玻璃的搬运和装箱。最近应用到了精密零件，不方便利用机械手夹取的零件输送，印刷机械中的纸张检测和运输等作业中。真空发生器和真空泵有两种。真空泵是形成负压抽吸、排气直接穿过大气层,比大泵两端气体机械力,本实用程序主要用于连续工作，适合集中使用，在频繁起动和停止时禁止使用。真空发生器是由压缩空气做功，通过急速流动等方式形成一定程度真空的气动元件，适用于一会开始一会停止的工
24、作。采用真空发生器结构可以更好地实现利用真空负压行程的吸引力完成工件的自动吸放动作，通过使用真空发生器产生真空负压，其结构简单、体积小、使用寿命长，最高产生的真空度可达88千帕，吸入流量不大，但可控、可调、可靠，可以做到瞬时开关，并无负压等特点。图3-3 端拾器结构简图3.3.2吸盘结构与工作特点端拾器中最为重要的执行元件就是吸取零件时使用的吸盘，它是该系统中的最为重要元件执行者。端拾器制作时，通常由橡胶吸盘和金属骨架压制或粘制，这样有利于密封，橡胶材料通常采用丁睛橡胶以及聚氨脂橡胶作为所有端拾器最重要的执行元件。PLC控制用真空回路，当PLC控制开关向真空发生器开关传送I/O信号，真空发生器
25、提供压缩空气，将传送部分空气立即产生真空，这时用吸盘对零件进行抽吸，当吸盘内的真空度达到调定值时，真空顺序阀打开，推动二位三通阀换向，这时控制阀进行了切换，气缸的活塞杆缩回，在外面我们即可看到吸盘已将工件拾起，再进行移动。当活塞杆压下行程阀时，延时阀动作，同时手动阀换向，真空断开，在外部即可看到吸盘放开工件，经过设定时间延时后，控制阀换向，气缸的活塞杆伸出，完成一次吸放工件动作。3.3.3详述真空系统工作原理及夹紧力计算3.3.3.1真空系统工作原理当零件材料不是黑色金属和非磁性材料时，不可能采用磁力夹紧;如果遇到形状复杂难以夹持的工件(如各种复杂的曲面又没有其他合适的表面)可用作夹紧;需要加
26、工精度较高的薄壁零件;上述这些情况下，采用真空夹具是一种很好的选择。用真空夹具夹持工件时，大多数情况下都由同一表面来用作工件的定位和夹紧。由于航空工业中所采用的材料大都是各种铝合金，因此真空夹具较多用于飞机制造。真空夹具的特点为:结构简单;夹紧力均匀分布在工件表面比单位面积夹紧力小一般为7-8N（0.7-0.8kgf);抽出空气后有冷却作用有助于减少热变形;使用维护方便。3.3.3.2真空夹紧力计算真空夹具夹紧力按下式（3-1）计算：F=A(Pa-P1)K (3-1)式中F夹紧力(N)；A夹具中真空腔有效面积（)；Pa大气压强(Pa) Pa = 9.80665xPa；P1夹具中真空腔内剩余压（
27、Pa），一般为(1-1.5)Pa；K密封系数，一般取K=0.8-0.85。当使用一台或数台真空夹具(即夹具中真空腔容积总量不大)时，也可不用真空泵，而用以压缩空气为动力的双活塞式气缸来代替。3.3.3.3真空夹具的设计要点 1)真空夹紧时，单位面积压力不超过0.1MPa(lat)，所以总的夹紧力较小，但分布均匀。为防止切削力作用下工件移动，夹具上视需要应有侧面支承，用以阻止工件侧移。 2)为保证真空夹具真空腔内真空度的稳定，密封的可靠性极其重要。为此，夹具上用作定位基准的表面必须有较低的表面粗糙度值。真空夹具上所用高级密封垫圈的形状如图3-4所示。图3-4 真空用密封垫圈的形状 3)通常对尺寸
28、不大、刚度较低的下件可用直径不小于5mm圆形实心或空心截面的容易变形的密封圈;尺寸较大、刚度也较高的工件最好采用不小于4mmx4mm、方形或矩形截面的密封衬垫。 4)为防止工件被压紧时产生变形，真空夹具上的吸附腔应开成窄槽，通常取槽宽B为2-8mm,工件刚度较大时取大数，刚度小时取小数，与真空腔相通的抽气孔应对称布置。当.工件与夹具贴合后的定位面较大时，要有较多和足够的抽气孔，如此抽真空后工件则能均匀夹紧。 5)密封圈或衬垫沟槽的深度h=H(1-e):槽宽B=b+b，b是垫圈或衬垫宽度b的增大值，通常由试验决定或由生产厂给出数据。其根据是达到压缩量e的条件下，使密封衬垫或垫圈能充满整个沟槽。e
29、的取值根据夹具上与工件接触的定位面的表面粗糙度值来决定，见表3-1。表3-1 e的取值夹具上与工件接触的定位面的表面粗糙度Ra密封衬垫压缩量e（e=H/H）Ra=0.633.2m5%7%Ra3.2m10%15%3.4 简述端拾器对程序设计的影响在本次卸料过程中，工具坐标系的设置较为简单，无需使用编程系统中的TCP标定法来标定，下一章的程序部分会详细说明。只需相对于初始工具坐标系Tool0，因端拾器重心与机械臂标定Too10重心距离较近，只需沿着其Z轴正方向偏移一定的距离即可，如图3-5所示，吸盘下表面距离法兰盘200mm，工具中心估算一下距离法兰盘120mm，重量25kg；在该工作站中已配置好
30、对应的工具数据tGrip；在示教器的手操操纵画面，在工具坐标里面查看tGrip相关数值。图3-5 端拾器受力图在机械臂卸料过程中还需要设置有效载荷数据，用以表示拾取物料的重量相关信息，在此卸料任务中对应的即需知道卸料物体的重心，同样在下一章后部做详细介绍。本章小结本章介绍了本次课题冲床卸料机构PLC自动控制系统研究中的冲床卸料机构，首先对于重中之重的机械臂由浅入深的讲解。其次对执行机构端拾器也就是真空吸吊结构，它作为本课题的手指，所面临的程序困难因素。从理论与设计实物，从实际到程序，它的原理提出液压系统和控制系统的各自设计需求和基本条件。最后这些对PLC自动控制的影响做了简单介绍，引出下文，下
31、一章着重讲解本次课题的大脑程序。第4章 PLC自动控制系统4.1 PLC自动控制系统简述控制技术是以自动控制理论为基础，以生产过程为对象，用工业自动化仪表实现自动控制技术。它的组成包括不同的受控过程对象、测量元件、控制器与执行器。为了合理设计自动控制系统，提高系统的品质指标， PLC控制技术，自动化的重要组成部分。是实现工业自动化支柱产业之一。它在自动化系统设计中，占有重要的地位。成为现代设计的主要方向之一。PLC编程的基本原则:1.一定时我们错了，或许因为强大的自我意识，时常导致发生一些其他的非技术性缺陷，这也是我们很难发现做错了什么。我看过无数的设计讨论。总结下来就是我们犯错的离谱程度不同
32、。重要的是要理解和接受这样一个事实，即只有这样做，我们才能接受他人的意见并采纳他们的想法，以便达成更好的解决办法。2.如果事情可能出错，就会出错，即“想要推动发展(hope driven development)”。如果你对某件事不确定，就必须马上改正，否则会愈发严重。3.所有的代码都难写。即使是最好的代码也很难阅读。并不代表更新你写的代码是没有意义的,相反,最好和最坏在代码懂人的眼里会截然不同。4.错误（Bug）总会存在问题只在于要发现它困难与否。5.空谈误程序，空谈是行不通的，软件编程是复杂的，在前期保持设计理念及规划对设计是很帮助的。6.少即是多，或者你可以更好地让它保持简单。所以，如果
33、没有必要的就放弃吧！因为要牢记，要牢记住第二条。7.我们所编写的代码只是占二成的时间，那八成的时间用于思考、调试、和汇报ppt中所用到的，而所有的其他活动都是非常重要的，所以必须培养全面的技能和实践能力，而不仅仅是技术。8.如果这个程序已经有人做过了，所以不要再想着重新编写,利用搜索引擎,或在论坛上请教高人,大多数情况，他们和你一样。4.2设计初始数据因冲压零件的前身大部分为1mm以下的板料，但板料面积较大，最大板料长度可达1595mmX3610mm，重量最重可达40kg，且在移动过程中，由于机械臂转动较快，板料在重力、离心力、向心力、空气阻力及真空阀作用在板料上的升力等力的作用下，零件重心不
34、稳，至少需要100kg的力来平衡。在此条件基础上，应采用的基于PLC控制下的IRB 6660，机械臂工作半径2550mm，载荷400kg进行编程。4.3机械臂PLC程序设计 图4-1 机械臂工作模拟示意图4.3.1工作站I/O信号配置：本卸料机构的工作站中，我们要用到的输入信号有：卸料冲压模具达到上死点到位信号，下工序冲压模具达到上死点到位信号，下工序模具反馈信号，真空反馈信号等等，数字输出信号有：位置真空端拾器信号，满载输出信号等。此外，安全防护装置的信号是我们必须要考虑到程序设置里面的，比如急停开关，闯入光栅，和紧急复位等等。根据上述所需信号，配置I/O通讯方式，选用PLC，DSQC651
35、，8进8出以及两个模拟输出。4.3.1.1I/O单元配置命名：XieLiaoOP10板的类型：d651 链接的总线：DeviceNet1总线地址：10配置列表如表4-1所示表4-1 I/O单元配置列表4.3.1.2系统输入输出配置信号设置设置系统输入输出配置信号，如表4-2所示。表4-2系统输入输出配置列表本系统配置信号有程序开始，程序停止，从主程序开始运行，急停复位，马达上电，将自动状态输出。4.3.2传感器位置介绍配置I/O信号时，需对各传感器的位置有初步认识，下面我来一一介绍：上工序模具达到上死点后，模具传出零件在位信号，因为我们设置了机械臂I/O信号与之相关联，这时机械臂就会去拾取模具
36、上的零件,在机械臂的端拾器上，也有一块面传感器，当机械臂端拾器运动到零件正上方时，会设置一个真空打开信号，会触发此传感器运作，此传感器所触碰的物体均会被吸附到端拾器上，达到拾取效果，当复位打开真空信号时，则端拾器将所吸取的零件释放，达到零件放下的效果。在我们下一工序的模具上，仍有一块面传感器，当零件释放时，会触发该传感器，发出的信号与零件到位信号相关联，利用这些虚拟的传感器，来实现模具卸料与机械臂的信息交互。4.3.3三个重要程序数据：三个重要程序数据分别为：工具数据、零件坐标系数据、有效载荷数据。4.3.3.1工具数据工具数据，如图4-1所示，我们使用真空吸盘的端拾器，由于卸料数据相对比较规
37、整，可以直接使用指定数值的方式，来创建一个工具数据。首先创建工具坐标系原点，第一确定拾取点与复位原点的坐标变化，第二计算端拾器重量及零件重量，确定机械臂载荷。4.3.3.2零件坐标系数据将零件拾取坐标名称设定为WobjCNV，设定坐标原点及坐标系方向，手动操作机械臂，使机械臂找到卸料模具中的坐标原点，此坐标点为X1。将机械臂向X方向移动，设定距离务必大于位移量程，此点设为X2点，将机械臂退回至X1点，可直接通过线性模式操作机械臂的运动至Y方向的延伸Y1点。此坐标的方向与机械臂坐标一致，目的时使坐标偏移时不易坐标混乱，及撞到其他物体。使用同样的方法在下工序模具上，设定坐标名称设为WobjBUFF
38、ER的坐标系，这样之后程序设定时容易查找及调取，且坐标的方向与机械臂坐标一致。4.3.3.3有效载荷数据图4-2 有效载荷数据示意图在卸料过程中，机械臂会拾取零件，这样就必须创建一个载荷数据，里面包含拾取零件的重量和重心偏移，假设模拟零件重量为15KG，其重心相对于初始值在X方向偏移500，Y方向偏移400，Z方向偏移800，其名称为LoadFull。在程序运行过程中，会应用特有的指令调用该载荷数据，为后续工作站卸料指令做铺垫。4.3.4程序名称对照表程序名称及相应注释如表4-3所示。表4-3程序名称及注释对照表程序名称注释Main主程序rInitialize初始化程序，用于初始化程序数据、I
39、O信号及返回HOME点程序rPickPanel拾取零件程序Calculatepos计算零件放置位置rPlaceInBufferr放置零件程序rCheckHomePos检测机械臂是否在Home点，否则返回Home点CurrentPos功能程序，比较机械臂当前目标点是否在给定目标点偏差范围内rModPos示教目标点rMoveAbsj回机械臂机械零位4.3.5具体运行程序数据及目的对照如下：（1）示教程序CONSTrobtargetpPick:=*,*,*,*.*,*,*,0,0,0,0,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9J;CONSTrobtargetpHome:=*.*.*.*.*.
40、*,*,0,0,0,0,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9J;CONSTrobtargetpPlaceBase:=*,*,*,*,*,*,*,-1,0,-1,0,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9J;需要示教的目标点数据,抓取点pPick,HOME点pHome,放置基准点pPlaceBasePERSrobtargetpPlace;放置目标点，类型为PERS,在程序中被赋予不同的数值，用以实现多点位放置CONSTjointtargetjposHome:=0,0,0,0,0,0,9E+09,9E+09，9E+09,9E+09,9E+09,9E+091;关节目标点数据，各关节
41、轴度数为0，即：机械臂回到各关节轴机械刻度零位CONSTspeeddatavLoadMax:=3000,300,5000,1000;CONSTspeeddatavLoadMin:=500,200,5000,1000;CONSTspeeddatavEmptyMax:=5000,500,5000,1000;CONSTspeeddatavEmptyMin:=1000,200,5000,1000;速度数据，根据实际需求定义多种速度数据，以便于控制机械臂各动作的速度PERSnumnCount:=1; 数字型变量nCount,此数据用于零件计数,根据此数据的数值赋予放置目标点pPlace不同的位置数据，以
42、实现多点位放置。PERSnumnXoffset:=145;PERSnunnYoffset:=148;数字型变量，用作放置位置偏移数值，即零件摆放位置之间在X、Y方向的单个间隔距离VARbool bPickOK:=False;布尔量，当拾取动作完成后将其置为TRUE,放置完成后将其置为FALSE,以作逻辑控制之用。（2）主程序PROCMain()主程序rIntialize;调用初始化程序WHILETRUEDO利用WHILE循环将初始化程序隔开rPickPanel;调用拾取程序rPlaceInBuffer;调用放置程序ENDWHILEENDPROC（3）初始化程序：PROC rInitialize
43、()初始化程序iCheckHomePos;机械臂位置初始化，调用检测是否在Home点程序，检测当前机械臂位置是否在HONE点，若在HOE的话则继续执行之后的初始化相关指令，如果不在HOMR点，则先返回至HOME点。nCount:=1;计数初始化，将用于零件的计数数值设置为1,即从放置的第一个位置开始摆放。resetdo32_VacuumOpen;信号初始化，复位真空信号，关闭真空bPickOK:=False;布尔量初始化，将拾取布尔最置为FalseENDPROC（4）零件拾取程序：PROCrPickPauel()拾取零件程序IFbPickOK=FalseTHEN当拾取布尔量bPickOK为Fa
44、lse时则执行IF条件下的拾取动作指令，否则执行ELSE中出错处理的指令,因为当机械臂去拾取零件时，需保证其真空夹具上面没有持取其他产品。MoveJoffs(pPick,500,400,800),vEmptyMax,z20,tGripperWObj:=WobjCNV；利用MoveJ指令移至拾取位置pPick点X轴正方向500mm，Y轴正方向400mm，Z轴正方向800mm处WaitDIdi01_PanellnPickPos,1;等待产品到位信号di01_PanelInPickPos交为1，即零件已到位MoveLpPick,vEmptyMin,fine,tGripperWobj:=WobjCNV
45、;产品到位后，利用MoveL移至拾取位置pPick点。Setdo32_VacuuMOpen;将真空信号置为1,控制真空吸盘产生真空，将零件拾起WaitDIdi02_VacuumOK,1;等待真空反馈信号为1,即真空夹具所产生的真空度,达到我们的需求后才认为已将产品完全拾起。若真空夹具上面没有真空反馈信号，则可以使用固定等待时间，如Waittime0.3；bPickOK:=TRUE;真空建立后将拾取的布尔量置为TRUE,表示机械臂的端拾器上面已拾取一个产品，以便在放置程序中判斯夹具的当前状态。GripLoadLoadFull; 加载载荷数据LoadFullMoveLoffs(pPick,500,
46、400,800),vLoadMin,z10,tGripperWObj:=WobjCNV;利用MoveL移动到拾取位置pPick点上方（500，400，800）mm处ELSE TPERASE; TPWRITECycle Restart Error; TPWRITECycle cant start with SolarPanel on Gripper; TPWRITEPlease check the Gripper and then restart next eyele;Stop;如果在拾取开始之前拾取布尔量已经为TRUE,则表示夹具上面已有产品，此种情况下机械臂不能再去拾取另一个产品。此时通过写屏描述当前错误状态，并提示操作员检查当前夹具状态，排除错误状态后再开始下个循环。同时利用Stop指令,停止程序运行。ENDIF