德國BERGER LAHR機器人在工件檢測中的應用
一仙冕、 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妻坝，生產多種規(guī)格的直線運動單元/導軌箍伏、步進電機危葵、交流伺服電機带漆、直線電機和多軸數(shù)控系統(tǒng)。以此為基礎蠢缚，在短時間內可提供各種規(guī)格的線性導軌狐绽、二維、三維標準機器人及用戶專用機器人和生產線锐校。這些機器人可以裝備焊槍躺冕、通用手爪或專用工具，完成焊接矮按、搬運畔怎、上下料、包裝膨泄、碼垛者妆、拆垛帅挫、檢測、探傷喘疹、分類抡草、裝配、貼標蔗坯、噴碼康震、打碼、（軟仿型）噴涂等一系列工作宾濒。由于百格拉的導軌腿短、驅動電機、減速機和控制系統(tǒng)等所有部件全部自己生產鼎兽，使得機器人整體性能更加優(yōu)異答姥。十多年來出廠的機器人和生產線全部在正常工作，深受包裝機械谚咬、印刷機械鹦付、機械電子、汽車择卦、食品敲长、藥品和化妝品生產等行業(yè)新老用戶的厚愛。
百格拉公司的120多名專家及工程技術人員成功開發(fā)生產了各種規(guī)格的線性導軌秉继，并在此基礎上與用戶密切合作開發(fā)通用及專用機器人爬账，已為許多廠家提供了數(shù)千臺各種專用機器人及生產線。其中一個應用領域是工件質量檢測折司。在超大批量生產中横罪，每個產品的主要功能，或整個產品的所有功能都要經(jīng)過嚴格的100%的檢測耿把。而且檢測周期要很短蚂悯，來滿足超大批量生產的要求。下面介紹一個簡單的應用按理舍仙。
二 任務描述
被檢測的產品被整齊放在一個4000*2500mm的檢測平臺上蒜薇。每個產品的尺寸大約是60*30mm，整個平臺被均分成50行和50列的矩陣式2500個小格云钻，每個格的尺寸是80*50mm脯堂。每個格中心處放一個產品，但其位置有大約2mm的誤差聋寻。但誤差僅是在X和Y方向上颤与，而產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品信號端子上，測量儀器發(fā)出幾種檢測信號挚躯，來檢驗該產品的各個功能是否正常工作强衡。測量儀器接收產品的輸出信號擦秽，并以此為依據(jù)來判斷產品是否合格码荔。測量儀器要給出不合格產品的位置。在上面的工作過程中感挥，
機器人必需知道每個產品的準確位置缩搅，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触幼，這里要選擇一個有效行程為4000*2500*200mm的三維機器人硼瓣。為了測量每個產品的準確位置，我們在機器人的Z軸上裝上CCD相機置谦，由機器人按事先定好的位置運動到被測產品的上面堂鲤，CCD鏡頭與被測產品的最高表面的高度是100mm，保證視場是40*40 mm媒峡。
由于CCD相機及所配電纜的總重量大約500克瘟栖，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克谅阿，Z軸總負載大約為2500克虽苫，所以Z軸負載為5公斤的LM-P404 R—T5抓取式導軌〔昊啵考慮到可能有幾種不同高度的產品要檢測沾陡，Z軸的行程選為200mm。Z軸驅動電機為SER3916/5S承叫，Z軸自重加上所有負載和驅動電機為11.6公斤蔫沐，Y軸選擇為LM-P608R-AT5，有效行程為2500mm织鳖，驅動電機為SER3913/5S激点。Y軸自重加上所有負載（Z軸）和驅動電機為42.3公斤。根據(jù)Y軸愤凭，Z軸重量及所有負載和驅動電機的總重量X軸為LM-P/S608 R-AT5窥窜，有效行程為4000mm，驅動電機為SER3913/5S原俘。划烫。
四 控制結構和CCD相機
該機器人的控制系統(tǒng)采用德國運動技術公司（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機竿刁，專用控制3臺步進電機和數(shù)字伺服電機的運動控制卡黄锤。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)自動化設備鸵熟，或方便的開發(fā)用戶專用頁面及控制系統(tǒng)副编。DEC4T3自帶36路數(shù)字輸入輸出口，來作為限位開關流强，控制CCD和起動檢測儀器痹届。
CCD相機選用德國Vision Components GmbH公司智能攝像機VC2028。其配置如下：CCD芯片是Sony 1/
五 工作過程：
整個工作臺上有50×50個產品为严，X軸方向有50行，Y軸方向上有50列振沾，每個產品占80*50mm的工作臺面垛搏。先對第一行的第一個產品進行檢測，然后是第一行的第二個產品螺子，如此依次到然后是第一行的第五十個產品姚沽。完成對第一行所有產品的檢測后，再對第二行上從第一列上的產品到第五十列上的產品依次逐個進行檢測偏笋。如此依次逐行逐列對所有產品進行檢測蟹助。
利用EdiTasc通用數(shù)控軟件的Mtasc語言可以很方便簡單地完成上面的定位運動。程序結構大體如下：
I = -1; /* 行位置變量 */
J = -1; /* 列位置變量 */
For 50 { /* 逐行檢測產品 */
I = I + 1;
For 50 { /* 逐列檢測產品 */
J = J + 1;
If (Input1 == 1) { /* 輸入口1莱艺，一個產品檢測完信號捉痰，可以運動到下個產品上面 */
Xposi = I * 80 + 40; /* 下個產品的行位置 */
Yposi = J * 50 + 25; /* 下個產品的列位置 */
X Xposi Y Yposi MF ; /* Z軸快速運動到該產品上方 */
Wait 0.0; /* 等待0.0秒，目的是保證Z軸已運動到該產品上方*/
}
Out Output1 /*輸出口1給CCD像機信號榄集，Z軸已到產品的上面湖吭，CCD可以工作*/
}
}
從機器人把Z軸和上面CCD相機運動到產品上面后，CCD相機檢測到開始新的位置檢測工作信號后苗率，攝取一副圖象碉渡。圖象處理軟件的功能大體如下：1）第一步是先對圖象二值化處理，由于采用近似平行光從側面照明母剥，產品的兩個幾乎相互垂直的外邊可以很清楚地被檢測出來滞诺。2）第二步是對兩個幾乎相互垂直的外邊的位置進行推算，為得當更準的位置环疼，利用像素間差補习霹。3）把得到的位置數(shù)據(jù)傳給EdiTasc軟件。EdiTasc通用數(shù)控軟件得到新的位置數(shù)據(jù)后，根據(jù)所得位置的差來移動X軸和Y軸到產品上面淋叶。實際中0.1mm的位置差用百格拉的機器人很輕松得到保證阎曹。
到達產品的正上方后機器手把測量用插頭迅速準確插入產品信號端子上，先給產品通電煞檩，然后測量儀器按一定時序發(fā)出檢測信號处嫌，并接收該產品對應各個功能時的輸出信號，并以此為依據(jù)來判斷產品是否合格形娇。
六：結論
采用百格拉公司的機器人后使上面的產品質量檢測速度大為提高锰霜，而且沒有忘檢測現(xiàn)象出現(xiàn)。省去打量人力桐早，大量降低成人工成本。該機器人運行一年后就收回所投入的成本坷顽。該機器人在正常維護下至少運行十年箕但。實際中下面的領域是幾個典型的直角坐標機器人的應用：1）從面包包裝，雞蛋噴碼喇喂，BOURJOIS公司和LAUDER化妝品公司口紅的裝配和包裝饰逝，很多藥品的包裝；2）精密工件到電子產品的裝配雪奠，檢測和包裝：如西門子和諾基亞的手機生產中文浆，菲利浦和Suntec的電子元件生產線；3）其它一些大批量產品的生產過程中的檢測和裝配踪启。4）大眾和奔馳公司的汽車的生產線升价，博世公司廠內自動化生產線，海德堡印刷機生產線上茧天。 隨著大批量全自動化生產的迅猛發(fā)展及很多產品要在許多生產環(huán)節(jié)100%被檢測窄悍，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?/span>
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磨夕，生產多種規(guī)格的直線運動單元/導軌屯远、步進電機、交流伺服電機捕虽、直線電機和多軸數(shù)控系統(tǒng)慨丐。以此為基礎，在短時間內可提供各種規(guī)格的線性導軌泄私、二維房揭、三維標準機器人及用戶專用機器人和生產線。這些機器人可以裝備焊槍挖滤、通用手爪或專用工具，完成焊接、搬運伶唯、上下料觉既、包裝、碼垛乳幸、拆垛瞪讼、檢測、探傷粹断、分類殖祈、裝配、貼標恼孩、噴碼粮戈、打碼、（軟仿型）噴涂等一系列工作牙硫。由于百格拉的導軌亭圆、驅動電機、減速機和控制系統(tǒng)等所有部件全部自己生產防徊，使得機器人整體性能更加優(yōu)異柏豆。十多年來出廠的機器人和生產線全部在正常工作，深受包裝機械选芦、印刷機械这毁、機械電子、汽車赌列、食品混闪、藥品和化妝品生產等行業(yè)新老用戶的厚愛。
百格拉公司的120多名專家及工程技術人員成功開發(fā)生產了各種規(guī)格的線性導軌怠褐，并在此基礎上與用戶密切合作開發(fā)通用及專用機器人畏梆，已為許多廠家提供了數(shù)千臺各種專用機器人及生產線。其中一個應用領域是工件質量檢測奈懒。在超大批量生產中奠涌，每個產品的主要功能，或整個產品的所有功能都要經(jīng)過嚴格的100%的檢測磷杏。而且檢測周期要很短溜畅，來滿足超大批量生產的要求。下面介紹一個簡單的應用按理极祸。
二 任務描述
被檢測的產品被整齊放在一個4000*2500mm的檢測平臺上慈格。每個產品的尺寸大約是60*30mm，整個平臺被均分成50行和50列的矩陣式2500個小格遥金，每個格的尺寸是80*50mm浴捆。每個格中心處放一個產品蒜田，但其位置有大約2mm的誤差。但誤差僅是在X和Y方向上选泻，而產品的方向是足夠準確的冲粤。機器手要把測量用插頭準確插入產品信號端子上，測量儀器發(fā)出幾種檢測信號洒唇，來檢驗該產品的各個功能是否正常工作船遣。測量儀器接收產品的輸出信號，并以此為依據(jù)來判斷產品是否合格卸腐。測量儀器要給出不合格產品的位置样呜。在上面的工作過程中，
機器人必需知道每個產品的準確位置屿赶，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品信號端子上覆珍。
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的三維機器人测脯。為了測量每個產品的準確位置盹挑，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品的上面荐多，CCD鏡頭與被測產品的最高表面的高度是100mm，保證視場是40*40 mm纪尊。
由于CCD相機及所配電纜的總重量大約500克候殿，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克献雅，Z軸總負載大約為2500克碉考，所以Z軸負載為5公斤的LM-P404 R—T5抓取式導軌⊥ι恚考慮到可能有幾種不同高度的產品要檢測侯谁，Z軸的行程選為200mm。Z軸驅動電機為SER3916/5S章钾，Z軸自重加上所有負載和驅動電機為11.6公斤墙贱，Y軸選擇為LM-P608R-AT5，有效行程為2500mm贱傀，驅動電機為SER3913/5S惨撇。Y軸自重加上所有負載（Z軸）和驅動電機為42.3公斤。根據(jù)Y軸府寒，Z軸重量及所有負載和驅動電機的總重量X軸為LM-P/S608 R-AT5魁衙，有效行程為4000mm，驅動電機為SER3913/5S株搔。剖淀。
四 控制結構和CCD相機
該機器人的控制系統(tǒng)采用德國運動技術公司（Movtec）的三軸運動控制卡DEC4DT和運動控制軟件Editasc纯蛾。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足渔。EdiTasc不僅是MOVTEC公司各種控制卡配套的通用數(shù)控軟件留旱，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)自動化設備条馍，或方便的開發(fā)用戶專用頁面及控制系統(tǒng)顶恍。DEC4T3自帶36路數(shù)字輸入輸出口，來作為限位開關寓鳄，控制CCD和起動檢測儀器蔼处。
CCD相機選用德國Vision Components GmbH公司智能攝像機VC2028。其配置如下：CCD芯片是Sony 1/
五 工作過程：
整個工作臺上有50×50個產品糊探，X軸方向有50行，Y軸方向上有50列河闰，每個產品占80*50mm的工作臺面科平。先對第一行的第一個產品進行檢測，然后是第一行的第二個產品姜性，如此依次到然后是第一行的第五十個產品瞪慧。完成對第一行所有產品的檢測后，再對第二行上從第一列上的產品到第五十列上的產品依次逐個進行檢測部念。如此依次逐行逐列對所有產品進行檢測弃酌。
利用EdiTasc通用數(shù)控軟件的Mtasc語言可以很方便簡單地完成上面的定位運動。程序結構大體如下：
I = -1; /* 行位置變量 */
J = -1; /* 列位置變量 */
For 50 { /* 逐行檢測產品 */
I = I + 1;
For 50 { /* 逐列檢測產品 */
J = J + 1;
If (Input1 == 1) { /* 輸入口1儡炼，一個產品檢測完信號妓湘，可以運動到下個產品上面 */
Xposi = I * 80 + 40; /* 下個產品的行位置 */
Yposi = J * 50 + 25; /* 下個產品的列位置 */
X Xposi Y Yposi MF ; /* Z軸快速運動到該產品上方 */
Wait 0.0; /* 等待0.0秒，目的是保證Z軸已運動到該產品上方*/
}
Out Output1 /*輸出口1給CCD像機信號射赛，Z軸已到產品的上面多柑，CCD可以工作*/
}
}
從機器人把Z軸和上面CCD相機運動到產品上面后，CCD相機檢測到開始新的位置檢測工作信號后楣责，攝取一副圖象平俘。圖象處理軟件的功能大體如下：1）第一步是先對圖象二值化處理，由于采用近似平行光從側面照明玻温，產品的兩個幾乎相互垂直的外邊可以很清楚地被檢測出來猴豁。2）第二步是對兩個幾乎相互垂直的外邊的位置進行推算湃改，為得當更準的位置，利用像素間差補悲碰。3）把得到的位置數(shù)據(jù)傳給EdiTasc軟件丧足。EdiTasc通用數(shù)控軟件得到新的位置數(shù)據(jù)后，根據(jù)所得位置的差來移動X軸和Y軸到產品上面泻磅。實際中0.1mm的位置差用百格拉的機器人很輕松得到保證蜗胖。
到達產品的正上方后機器手把測量用插頭迅速準確插入產品信號端子上，先給產品通電煞松，然后測量儀器按一定時序發(fā)出檢測信號袄雷，并接收該產品對應各個功能時的輸出信號，并以此為依據(jù)來判斷產品是否合格芳争。
六：結論
采用百格拉公司的機器人后使上面的產品質量檢測速度大為提高跑事，而且沒有忘檢測現(xiàn)象出現(xiàn)。省去打量人力懈词，大量降低成人工成本蛇耀。該機器人運行一年后就收回所投入的成本。該機器人在正常維護下至少運行十年坎弯。實際中下面的領域是幾個典型的直角坐標機器人的應用：1）從面包包裝纺涤，雞蛋噴碼，BOURJOIS公司和LAUDER化妝品公司口紅的裝配和包裝抠忘，很多藥品的包裝洒琢；2）精密工件到電子產品的裝配，檢測和包裝：如西門子和諾基亞的手機生產中褐桌，菲利浦和Suntec的電子元件生產線；3）其它一些大批量產品的生產過程中的檢測和裝配象迎。4）大眾和奔馳公司的汽車的生產線荧嵌，博世公司廠內自動化生產線，海德堡印刷機生產線上砾淌。 隨著大批量全自動化生產的迅猛發(fā)展及很多產品要在許多生產環(huán)節(jié)100%被檢測啦撮，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?/span>
（趙永瑞、梁清華汪厨、李剛）
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