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1、任务3.2标定焊枪工具ABB平台公司简介CATALOGUE任务提出任务实施知识准备132目目 录录拓展练习41任务提出任务提出工具坐标系是工业机器人常用的坐标系之一。在机器人的手动动作模式中使用可以更便捷的获得机器人工具与目标工件的相对位姿，在运动指令中调用工具坐标系，可以更准确的描述工具末端点的运动轨迹。工具坐标系的标定分为 3 个步骤：工具数据的创建、工具数据的定义以及工具负载的测算。其中对于不影响机器人运动轨迹精度的低速应用场景，工具负载的测算是可以省略的，只需要估算负载质量即可。本任务采用辅助标定工具，来标定模拟焊枪工具坐标系，模拟焊枪工具如图所示。2知识准备知识准备-工具数据-定义工
2、具数据（tooldata）是工业机器人系统用于描述工具的 TCP、重量、重心等参数的数据，也用于描述新工具坐标系相对于默认工具坐标系的位姿变换。如图1所示，是选择程序数据类型界面，图2为tooldata 数据中包含的参数。图1 数据类型界面知识准备-工具数据-数据参数图2 Tooldata 数据参数界面知识准备-工具数据-参数释义工具数据包含多个参数，其数据结构如下：工具数据包含多个参数，其数据结构如下：1.robhold该参数为单一数据类型，其数据类型为 bool，用于描述工具是否由机器人夹持，即工具是否安装在机器人末端。2.Tframetool frame 的缩写，用于描述实际工具坐标系与
3、默认工具坐标系的位姿变换关系，由trans（位置）和 rot（姿态）两组参数构成。3.Trans该组包含 x，y，z，共 3 个参数，分别用于描述实际工具末端点与默认工具末端点 x，y，z 方向的位置。4.Rot该组包含 q1，q2，q3，q4，共4 个参数，用 4 元数的形式表达实际工具坐标系与默认工具坐标系间的姿态变换。知识准备-工具数据-参数释义5.TloadTool load 的缩写，用于描述实际工具的重心位姿，惯性矩等参数。6.Mass工具负载的质量，单位为 kg。7.Cog该组包含 x，y，z，共 3 个参数，分别用于描述工具负载的质心位置与默认工具末端点 x，y，z 方向的位置。
4、8.Aom该组包含 q1，q2，q3，q4，共4 个参数，用 4 元数的形式表达力矩主惯性轴与默认工具坐标系间的姿态变换。9.ix，iy，iz围绕力矩惯性轴的惯性矩，单位为 kgm2。知识准备-工具数据定义方法工具数据定义的基本原理是使用已安装的工具以不同的姿态对准同一个固定点，从而计算出实际工具末端点位置及姿态变换数据，如图所示。（a）工具数据示教姿态（b）默认 TCP（c）弧焊工具 TCP（d）点焊工具 TCP知识准备-工具数据定义方法工具数据的定义需要根据实际情况选择合适的方法和点数。常用的标定工具坐标系方法有：TCP 的默认方向法、“TCP 和 Z”方法和“TCP 和 Z，X”方法，如
5、图所示。（a）tool1 工具数据标定方法选择（b）tool1 工具数据标定点数选择知识准备-工具数据定义方法1.TCP 1.TCP 的默认方向法的默认方向法使用“TCP（默认方向）”方法计算得到的工具数据不改变默认工具坐标系方向，仅计算工具的 Z 方向偏移数值，即工具长度。因此，该方法仅适用于工具末端点在 Z 方向延伸的情况。右图中的“点数”，是指标定工具坐标系需测定工具末端点示教的不同位姿数，可在 3 到 9 之间选择，默认为 4 点。理论上点数越多，利用不同的位姿数据计算得到的工具坐标系数据越精确，但在实际操作时，由于示教精度的影响，也并不是选择点数越多计算更精确。知识准备-工具数据定义
6、方法2.“TCP 2.“TCP 和和 Z”Z”方法方法“TCP 和 Z”方法是增加了 z 点的定义，以工具末端点与 z 点的连线为工具坐标系的Z 轴，对应 Z 方向改变的工具。“TCP 和 Z”方法可兼容“TCP（默认方向）”方法，即 Z方向不变的工具也可用此方法定义工具数据。3.“TCP 3.“TCP 和和 Z Z，X”X”方法方法 “TCP 和 Z，X”方法则增加了 z 和 x 点的定义，以工具末端点与 z 点的连线为工具坐标系的 Z 轴，以工具末端点与 x 点的连线为工具坐标系的 x 轴，对应 Z、X 方向改变的工具。“TCP 和 Z，X”方法可兼容其它方法。3任务实施任务实施-创建工具
7、数据创建工具数据创建工具数据 ：Step1：单击 ABB 菜单，单击“程序数据”。任务实施-创建工具数据Step2：在“程序数据”界面选中工具数据对应的数据类型“tooldata”，单击“显示数据”。任务实施-创建工具数据Step3：在“tooldata”数据管理界面，“tool0”是系统默认工具数据，不可修改。单击“新建”，创建新的工具数据。任务实施-创建工具数据Step4：在“tooldata”数据声明界面，修改属性。工具新数据的声明包含名称、范围等属性。此处不做修改，点击“确定”，返回工具数据界面。任务实施-创建工具数据Step5：在“tooldata”数据管理界面，可见创建完成的“to
8、ol1”具数据。任务实施-标定工具数据标定工具数据标定工具数据 ：Step1：在“tooldata”管理界面，选中新建的工具数据“tool1”，单击“编辑”，在弹出列表中选择“定义”。任务实施-标定工具数据Step2：选择“TCP 和 Z，X”方法，点数使用默认值 4。任务实施-标定工具数据Step3：手动操作工业机器人，使工具末端点靠近 TCP标定辅助工具的尖端。任务实施-标定工具数据Step4：选中“点 1”，然后点击“修改位置”，确认“点1”对应的状态栏显示状态为“已修改”。任务实施-标定工具数据Step5：用同样的操作完成点2 的记录，选中“点 2”，单击“修改位置”，确认“点2”对应
9、的状态栏显示状态为“已修改”。任务实施-标定工具数据Step6：用同样的操作完成点3 的记录，选中“点 3”，单击“修改位置”，确认“点3”对应的状态栏显示状态为“已修改”。任务实施-标定工具数据Step7：用同样的操作完成点4 的记录，选中“点 4”，单击“修改位置”，确认“点4”对应的状态栏显示状态为“已修改”。任务实施-标定工具数据Step8：2、3、4 各点之间的位姿差异要尽可能大。四个点位置示教后，对应状态均显示“已修改”。任务实施-标定工具数据Step9：将工业机器人移至桌面外侧，记录点 X。该点与辅助标定工具尖点连线为工具坐标系的 X 轴。任务实施-标定工具数据Step10：将工
10、业机器人移至辅助标定工具上方，记录延伸器点 Z，该点与辅助标定工具尖点连线为工具坐标系的 Z 轴。任务实施-标定工具数据Step11：所有点记录完成后，单击“确定”，弹出窗口提示“是否保存修改的点”，点击“否”。任务实施-标定工具数据Step12：自动生成工具数据计算结果，包括计算值的最大、最小的误差等。单击“确定”完成标定。单击“取消”则返回“tooldata定义”界面重新标定。任务实施-验证工具数据验证工具数据：验证工具数据：工具数据创建并标定完成后，需要验证工具数据的准确性。具体操作步骤如下所示：Step1：基坐标系下将工业机器人模拟焊接工具末端与辅助标定工具对准。任务实施-验证工具数据
11、Step2：打开手动操纵界面，动作模式设定为“重定位”，工具坐标设定为“tool1”。任务实施-验证工具数据Step3：按下伺服开关，操控示教盒摇杆绕 X、Y、Z 三个方向运行，工业机器人模拟焊接工具末端始终与辅助标定工具对准，说明工具数据正确。4拓展练习拓展练习1.是工业机器人的特殊数据类型，用于描述工具的 TCP、重量、重心等参数的数据，也用于描述新工具坐标系相对于默认工具坐标系的位姿变换。2.工具数据定义的基本原理是 。3.ABB 工业机器人常用的工件坐标系方法有：、。4.使用 方法计算得到的工具数据不改变工具坐标系方向，仅计算工具 Z 方向偏移的数值即工具长度。5.方法是在确定工具末端点的基础上增加 z 点的定义，以工具末端点与 z 点的连线为工具坐标系的 Z 轴，对应 Z 方向改变的工具。“TCP 和 Z”方法可兼容“TCP（默认方向）”方法，即 Z 向不变的工具也可用此方法定义工具数据。6.方法则需要增加 Z 和 X 点的定义，以工具末端点与 z 点的连线为工具坐标系的 Z 轴，以工具末端点与 x 点的连线为工具坐标系的 x 轴，对应 Z、x 方向改变的工具。谢谢！谢谢！