德國百格拉直角坐標機器人,在工件無損探傷中的應(yīng)用原理介紹

一、直角坐標機器人介紹

德國公司是世界上最著名的機器人供應(yīng)商之一，生產(chǎn)多種規(guī)格的直線導軌、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(chǔ)，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霉ぞ撸瓿珊附?、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(chǔ)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(yīng)用領(lǐng)域是工件無損探傷。

在直角坐標機器人中各個軸主要是做直線運動，而且運動方向通常是相互垂直的，所以叫直角坐標機器人。直角坐標機器人可分為一維到多維很多種，每一維是一個運動軸，由一個直線運動單元組成。一臺噴涂用三維直角坐標機器人由三個直線運動單元組成，而一臺碼垛機器人根據(jù)應(yīng)用要求通常由幾個一維，二維和三維直角坐標機器人組合而成。百格拉公司直角坐標機器人的主要技術(shù)數(shù)據(jù)是運動行程0到18米；負載1~180公斤；重復(fù)定位精度0.05mm；每個軸運動速度最高可達5米/秒。

二、應(yīng)用舉例

1、BERGER LAHR機器人在工件定位中應(yīng)用方案

1） 機器人型號及設(shè)備

X軸行程；4000mm；Y軸行程：2500mm；Z軸行程：2mm

在Z軸上安裝CCD相機，對位置進行測量。

2）電氣結(jié)構(gòu)

⑴在機器人的運動過程中，PC機可實時顯示X、Y、Z軸的當前坐標值，可對三個軸的當前位置實時監(jiān)視；

⑵PC機通過圖象處理卡把CCD相機攝下的照片進行處理，得到位置參數(shù)，對X、Y軸誤差進行補償，從而達到精確定位的目的。

3 ）CCD相機的參數(shù)：

視場范圍：10mm×10mm

分辨率：256×256像素；

像素點尺寸：10/256≈0.039mm

中心坐標：（128，128）

4）工作過程：

如有n×m個工件（X軸方向有n個，y方向上有m個），每個工件的尺寸為L×H（單位：mm）

⑴ 位置計算

當定位（i，j）個工件時，機器人定位到坐標［L（i－1）+L/2 ，H（j－1）+H/2］

同時CCD相機攝取圖象，把記錄下的位置圖象傳送到計算機進行數(shù)據(jù)處理，經(jīng)過二值化，求出工件實際原點得到當前工件中心位置的像素點坐標（X0，Y0）

注： 0《X0《256 0《Y0《256

⑵計算誤差，準確定位

因為定位系統(tǒng)存在誤差，在行程范圍內(nèi)X、Y軸的最大誤差接近±1mm，所以要對誤差進行計算，并對其補償，從而達到準確定位的目的。

則X、Y軸的誤差ΔX、ΔY

ΔX = （X0－128） ×0.039

ΔY = （Y0－128） ×0.039

注：0.039為像素點尺寸

PC機驅(qū)動電機再走ΔX、ΔY，即完成準確定位。

⑶然后即可對工件進行測量工作。

2、 BERGER LAHR機器人在超聲波掃描儀中應(yīng)用

1）任務(wù)：航天飛船的儀表板無損掃描

（1） 機器人型號及設(shè)備

◆ PR 6/3 ， 5400mmx5400mmx400mm

◆ 在Z軸上裝配掃描頭，對儀表板進行掃描

◆ 使用百格拉高級伺服控制系統(tǒng)TLC612，TLC411實現(xiàn)定位控制

（2） 任務(wù)要求：整個過程需要機器人的動作保持

高重復(fù)性，低振動，并且在Z軸導軌上，安裝可旋轉(zhuǎn)軸，從而增加了掃描的范圍，可以完成多方位的掃描任務(wù)。

2）任務(wù)：航天飛船引擎成分掃描

（1） 機器人型號及設(shè)備

◆ 選用二維直角坐標機器人LP-4/2，完成水平和豎直方向上的動作

◆ 旋轉(zhuǎn)軸采用BERGER LAHR步進電機VRDM31117驅(qū)動

（2） 任務(wù)要求：整個過程需要機器人的動作保持高重復(fù)性，并且要求定位極其精確，通過我們編寫的程序，可簡便地完成自動和手動操作等功能的轉(zhuǎn)換。

3）任務(wù)：大型鋼材無損探傷掃描

（1） 機器人型號及設(shè)備

◆ 選用二維直角坐標機器人LP-4/2，完成X軸和Y軸方向上的動作

◆ 旋轉(zhuǎn)軸采用BERGER LAHR伺服電機SER31117驅(qū)動

（2） 任務(wù)要求：旋轉(zhuǎn)軸帶動長約5m的鋼件每旋轉(zhuǎn)1°時，要求Y軸方向即完成一次往復(fù)10m的掃描動作，所以整個過程需要機器人的動作保持高重復(fù)性，平穩(wěn)性，并且要求定位極其精確。

三、結(jié)束語：

本文講述了德國百格拉公司的直角坐標機器人配套超聲波掃描儀，在工件探傷中的三例應(yīng)用。此外，德國百格拉公司的直角坐標機器人還被打量用于X射線探傷掃描。類似的應(yīng)用還有配備CCD攝像機來檢驗和識別一些印刷品的質(zhì)量。配備激光高度測量儀來對超大物體的三維形狀進行測量和檢驗，如大型鑄件和飛機上許多三維鋁板等。在許多測量工作中，德國百格拉公司的直角坐標機器人多年來運行非常穩(wěn)定可靠。用德國百格拉公司的直角坐標機器人和直線運動單元可以很快組裝成幾乎所需的各種樣式尺寸的測試專用機器人，節(jié)省時間，人力和費用。北京兩家用戶用德國百格拉公司的直角坐標機器人和CCD攝像機來檢驗物體，兩年來機器人運行非常平穩(wěn)。隨著大批量全自動化生產(chǎn)的迅猛發(fā)展及很多產(chǎn)品要在許多生產(chǎn)環(huán)節(jié)100%被檢測，這類直角坐標機器人將具有更加廣范的市場前景和發(fā)展?jié)摿Γ?/p>