基础培训之3投入运行.pptx

讲 师：课程用时：60分钟 课程目的：了解机器人投入运行的内容2课 程 内 容I I机器人技术入门机器人技术入门II IIKUKAKUKA机器人的机械系统机器人的机械系统IIIIII机器人控制系统机器人控制系统KR C4KR C4IVIVKUKA smartPADKUKA smartPADKUKAKUKA投投入运行入运行 VIVI机器人编程机器人编程机器人安全性机器人安全性零点标定和偏量学习零点标定和偏量学习机器人负载机器人负载工具坐标系的测量工具坐标系的测量基坐标的测量基坐标的测量机器人位置查询机器人位置查询拔出拔出SmartPadSmartPad2一、零点标定和偏量学习图 1-1:零点标定套筒的位置为什么要标定零点？仅在工业机器人得到充分和正确标定零点时，它的使用效果才会最好。因为只有这样，机器人才能达到它最高的点精度和轨迹精度或者完全能够以编程设定的动作运动。1.完整的零点标定过程包括为每一个轴标定零点。2.通过技术辅助工具EMD可为任何一个在机械零点位置的轴指定一个基准值（例如：0）。3.可以使轴的机械位置和电气位置保持一致，所以每一个轴都有一个唯一的角度值。4.所有机器人的零点标定位置校准不完全相同。5.精确位置在同一机器人型号的不同机器人之间也会有所不同。注：基准值：机械零点位置的角度值EMD：Electronic Mastering Device 何时标定零点？原则上，机器人必须时刻处于已标定零点的状态。在以下情况下必须进行零点标定：1、在投入运行时2、在对参与定位值感测的部件（例如带分解器或 RDC 的电机）采取了维护措施之后。3、当未用控制器移动了机器人轴（例如借助于自由旋转装置）时4、进行了机械修理后/问题是必须先删除机器人的零点，然后才可标定零点：更换齿轮箱后。以高于 250 mm/s 的速度上行移至一个终端止挡之后 在碰撞后关于零点标定的安全提示：如果机器人轴未经零点标定，则会严重限制机器人的功能：1.无法编程运行：不能沿编程设定的点运行。2.无法在手动运行模式下手动平移：不能在坐标系中移动。3.软件限位开关关闭。图 1-2:正在使用的 EMD 零点标定可通过确定轴的机械零点的方式进行。在此过程中轴将一直运动，直至达到机械零点为止。这种情况出现在探针到达测量槽最深点时。因此，每根轴都配有一个零点标定套筒和一个零点标定标记。图 1-3:EMD 校准流程1 EMD（电子控制仪）2 测量套筒3 探针4 测量槽5 预零点标定标记机器人的零点标定方式图 1-4:零点标定途径为何要学习偏量?通过固定在法兰处的工具重量，机器人承受着静态载荷。由于部件和齿轮箱上材料固有的弹性，未承载的机器人与承载的机器人相比其位置上会有所区别。这些相当于几个增量的区别将影响到机器人的精确度。“偏量学习”带负载进行。与首次零点标定（无负载）的差值被储存。如果机器人以各种不同负载工作，则必须对每个负载都进行“偏量学习”。对于抓取沉重部件的抓爪来说，则必须对抓爪分别在不带构件和带构件时进行“偏量学习”。只有经带负载校正而标定零点的机器人具有所要求的高精确度。因此必须针对每种负荷情况进行偏量学习！前提条件是：工具的几何测量已完成，因此已分配了一个工具编号。图 1-5 偏量学习首次零点标定的操作步骤：1.将机器人移到预零点标定位置。图 1-6:预零点标定位置示例2.在主菜单中选择投入运行 零点标定 EMD 带负载校正 首次零点标定。一个窗口自动打开。所有待零点标定的轴都显示出来。编号最小的轴已被选定。3.从窗口中选定的轴上取下测量筒的防护盖。（翻转过来的 EMD 可用作螺丝刀。）将 EMD 拧到测量筒上。图 1-7:已将 EMD 拧到测量筒上然后将测量导线连到 EMD 上，并连接到机器人接线盒的接口 X32 上。4.点击零点标定。5.将确认开关按至中间挡位并按住，然后按下并按住启动键。如果 EMD 通过了测量切口的最低点，则已到达零点标定位置。机器人自动停止运行。数值被储存。该轴在窗口中消失。6.将测量导线从 EMD 上取下。然后从测量筒上取下 EMD，并将防护盖重新装好。7.对所有待零点标定的轴重复步骤 2 至 5。8.关闭窗口。9.将测量导线从接口 X32 上取下。1.将机器人置于预零点标定位置2.在主菜单中选择投入运行 零点标定 EMD 带负载校正 偏量学习。3.输入工具编号。用工具 OK 确认。随即打开一个窗口。所有工具尚未学习的轴都显示出来。编号最小的轴已被选定。4.从窗口中选定的轴上取下测量筒的防护盖。将 EMD 拧到测量筒上。然后将测量导线连到 EMD 上，并连接到底座接线盒的接口 X32 上。5.按学习。6.按确认开关和启动键。当 EMD 识别到测量切口的最低点时，则已到达零点标定位置。机器人自动停止运行。随即打开一个窗口。该轴上与首次零点标定的偏差以增量和度的形式显示出来。7.用 OK 键确认 该轴在窗口中消失。8.将测量导线从 EMD 上取下。然后从测量筒上取下 EMD，并将防护盖重新装好。9.对所有待零点标定的轴重复步骤 3 至 7。10.将测量导线从接口 X32 上取下。11.用关闭来关闭窗口。偏量学习操作步骤：带偏量的负载零点标定检查/设置的操作步骤：1.将机器人移到预零点标定位置。2.在主菜单中选择投入运行 零点标定 EMD 带负载校正 负载零点标定 带偏量。3.输入工具编号。用工具 OK 确认。.4.取下接口 X32 上的盖子，然后将测量导线接上。5.从窗口中选定的轴上取下测量筒的防护盖。（翻转过来的 EMD 可用作螺丝刀。）6.将 EMD 拧到测量筒上。7.将测量导线接到 EMD 上。在此过程中，将插头的红点对准 EMD 内的槽口。8.按下检查。9.按住确认开关并按下启动键。10.需要时，使用“保存”来储存这些数值。旧的零点标定值因而被删除。如果要恢复丢失的首次零点标定，必须保存这些数值。11.将测量导线从 EMD 上取下。然后从测量筒上取下 EMD，并将防护盖重新装好。12.对所有待零点标定的轴重复步骤 4 至 10。13.关闭窗口。14.将测量导线从接口 X32 上取下。二、机器人负载 图 2-1:机器人上的负载 1.工具负荷 3.轴 2 的附加负载2.轴 3 的附加负载 4.轴 1 的附加负载机器人负载分为工具负载和附加负载工具负载数据什么是工具负载数据？工具负载数据是指所有装在机器人法兰上的负载。它是另外装在机器人上并由机器人一起移动的质量。需要输入的值有质量、重心位置（质量受重力作用的点）、质量转动惯量以及所属的主惯性轴。负载数据必须输入机器人控制系统，并分配给正确的工具。例外：如果负载数据已经由 KUKA.LoadDataDetermination 传输到机器人控制系统中，则无需再手工输入。工具负载数据的可能来源如下：1.KUKA.LoadDetect 软件选项（仅用于负载）2.生产厂商数据 3.人工计算 4.CAD 程序负载数据的影响：输入的负载数据会影响许多控制过程。其中包括，例如：1.控制算法（计算加速度）2.速度和加速度监控3.力矩监控4.碰撞监控5.能量监控 等等 所以，正确输入负载数据是非常重要的。如果机器人以正确输入的负载数据执行其运动，则.1.可以从它的高精度中受益2.可以使运动过程具有最佳的节拍时间3.可以使机器人达到长的使用寿命（由于磨损小）1.选择主菜单投入运行 测量 工具 工具负载数据。2.在工具编号栏中输入工具的编号。用继续键确认。3.输入负载数据：M 栏：质量 X、Y、Z 栏：相对于法兰的重心位置 A、B、C 栏：主惯性轴相对于法兰的取向 JX、JY、JZ 栏：惯性矩（JX 是坐标系绕 X 轴的惯性，该坐标系通过 A、B 和 C 相对于法兰转过一定角度。以此类推，JY 和 JZ 是指绕 Y 轴和 Z 轴的惯性。）4.用继续键确认。5.按下保存键。测定机器人工具负载的步骤：机器人上的附加负载机器人上的附加负载 是在基座、小臂或大臂上附加安装的部件，例如：1.供能系统2.阀门3.上料系统4.材料储备图 2-2:机器人上的附加负载附加负载数据的可能来源如下：1.生产厂商数据2.人工计算3.CAD 程序负荷数据以不同的方式对机器人运动发生影响：1.轨迹规划2.加速度3.节拍时间4.磨损操作步骤：1.选择主菜单投入运行 测量 附加负载数据。2.输入其上将固定附加负荷的轴编号。用继续键确认。3.输入负荷数据。用继续键确认。4.按下保存键。三、工具坐标系的测量说明：测量工具意味着生成一个以工具参照点为原点的坐标系。该参照点被称为 TCP（Tool Center Point，即工具中心点），该坐标系即为工具坐标系。因此，工具测量包括：TCP（坐标系原点）的测量、坐标系姿态/朝向的测量，测量时工具坐标系的原点到法兰坐标系的距离（用 X、Y 和 Z）以及之间的转角（用角度 A、B 和 C）被保存。图 3-1:TCP 测量原理如果一个工具已精确测定，则在实践中对操作和编程人员有以下优点：1、手动移动改善 可围绕 TCP（例如：工具顶尖）改变姿态或者沿TCP方向作业。绕 TCP 改变姿态 作业方向 TCP工具测量的途径：工具测量分为两步：步骤说明1确定工具坐标系的原点可选择以下方法：XYZ 4 点法XYZ 参照法2确定工具坐标系的姿态可选择以下方法：ABC 世界坐标法ABC 2 点法或者直接输入至法兰中心点的距离值(X,Y,Z)和转角（A，B，C）。数字输入TCP测量的XYZ 4点法的操作步骤：1.选择菜单序列 投入运行 测量 工具 XYZ 4 点。2.为待测量的工具给定一个号码和一个名称。用继续键确认。3.用 TCP 移至任意一个参照点。按下软键测量，对话框“是否应用当前位置？继续测量”用是加以确认4.用 TCP 从一个其他方向朝参照点移动。重新按下测量，用是回答对话框提问。XYZ 4 点法5.把第 步重复两次。6.负载数据输入窗口自动打开。正确输入负载数据，然后按下继续。7.包含测得的 TCP X、Y、Z 值的窗口自动打开，测量精度可在误差项中读取。数据可通过保存直接保存。TCP 测量的 XYZ参照法的操作步骤：1.前提条件是，在连接法兰上装有一个已测量过的工具，并且 TCP 的数据已知。2.在主菜单中选择投入运行 测量 工具 XYZ 参照。3.为新工具指定一个编号和一个名称。用继续键确认。4.输入已测量工具的 TCP 数据。用继续键确认。5.用 TCP 移至任意一个参照点。点击测量。用继续键确认。6.将工具撤回，然后拆下。装上新工具。7.将新工具的 TCP 移至参照点。点击测量。用继续键确认。8.按下保存键。数据被保存，窗口自动关闭。或按下负载数据。数据被保存，一个窗口将自动打开，可以在此窗口中输入负载数据。ABC 世界坐标系法姿态测量此方法有两种方式：5D：只将工具的作业方向告知机器人控制器。该作业方向默认为 X 轴。其它轴的方向由系统确定，对于用户来说不是很容易识别。应用范围：例如：MIG/MAG 焊接，激光切割或水射流切割6D：将所有 3 根轴的方向均告知机器人控制系统。应用范围：例如：焊钳、抓爪或粘胶喷嘴。图 3-2:ABC 世界坐标系法a.在主菜单中选择投入运行 测量 工具 ABC 世界坐标。b.输入工具的编号。用继续键确认。c.在5D/6D 栏中选择一种变型。用继续键确认。d.如果选择了5D：将+X 工具坐标调整至平行于-Z 世界坐标的方向。（+XTOOL=作业方向）e.如果选择了6D：将+X 工具坐标调整至平行于-Z 世界坐标的方向。（+XTOOL=作业方向）+Y 工具坐标调整至平行于+Y 世界坐标的方向。（+XTOOL=作业方向）+Z 工具坐标调整至平行于+X 世界坐标的方向。（+XTOOL=作业方向）f.用测量来确认。对信息提示“要采用当前位置吗？测量将继续”用是来确认。g.即打开另一个窗口。在此必须输入负荷数据。h.然后用继续和保存结束此过程。i.关闭菜单ABC 世界坐标系法操作步骤：姿态测量的 ABC 2点法 通过趋近 X 轴上一个点和 XY 平面上一个点的方法，机器人控制系统即可得知工具坐标系的各轴。当轴方向必须特别精确地确定时，将使用此方法。图 3-3:ABC 2 点法1.前提条件是，TCP 已通过 XYZ 法测定。2.在主菜单中选择投入运行 测量 工具 ABC 2 点。3.输入已安装工具的编号。用继续键确认。4.用 TCP 移至任意一个参照点。点击测量。用继续键确认。5.移动工具，使参照点在 X 轴上与一个为负 X 值的点重合（即与作业方向相反）。点击测量。用继续键确认。6.移动工具，使参照点在 XY 平面上与一个在正 Y 向上的点重合。点击测量。用继续键确认。7.按保存。数据被保存，窗口关闭。或按下负载数据。数据被保存，一个窗口将自动打开，可以在此窗口中输入负载数据。步骤：固定工具的测量概览固定工具的测量分为 2 步：1.确定固定工具的外部 TCP 和世界坐标系原点之间的距离。2.根据外部 TCP 确定该坐标系姿态。图 3-4:固定工具的测量 如(1)(图 3-31)所示以$WORLD（或者$ROBROOT）为基准管理外部 TCP，即等同于基坐标系。测量说明：1、确定 TCP 时需要一个由机器人引导的已测工具。图 3-5:移至外部 TCP2、确定姿态时要将法兰的坐标系校准至平行与新的坐标系。有两种方式：5D：只将固定刀具的作业方向告知机器人控制器。该作业方向被默认为 X 轴。其它轴的姿态将由系统确定，对用户来说，不是很容易地就能识别。6D：所有 3 个轴的姿态都将告知机器人控制系统。图 3-6:对坐标系进行平行校准1.在主菜单中选择投入运行 测量 固定工具 工具。2.为固定工具指定一个号码和一个名称。用继续键确认。3.输入所用参考工具的编号。用继续键确认。4.在5D/6D 栏中选择一种规格。用继续键确认。5.用已测量工具的 TCP 移至固定工具的 TCP。点击测量。用是确认位置。6.如果选择了5D：将+X 基坐标系平行对准-Z 法兰坐标系。（也就是将连接法兰调整成与固定工具的作业方向垂直。）如果选择了6D：应对连接法兰进行调整，使得它的轴平行于固定工具的轴：+X 基坐标系平行于-Z 法兰坐标系 （也就是将连接法兰调整成与工具的作业方向垂直。）+Y 基坐标系平行于+Y 法兰坐标系+Z 基坐标系平行于+X 法兰坐标系7.点击测量。用是确认位置。8.按下保存键。操作步骤：四、基坐标的测量说明：基坐标系测量表示根据世界坐标系在机器人周围的某一个位置上创建坐标系。其目的是使机器人的运动以及编程设定的位置均以该坐标系为参照。因此，设定的工件支座和抽屉的边缘、货盘或机器的外缘均可作为基准坐标系中合理的参照点。基坐标系测量分为两个步骤：1.确定坐标原点 2.定义坐标方向 图 4-1:基坐标测量优势：测定了基坐标后有以下优点：1、沿着工件边缘移动：可以沿着工作面或工件的边缘手动移动 TCP.图 4-2:基坐标测量的优点：移动方向2、参照坐标系：示教的点以所选的坐标系为参照。图 4-3:基坐标测量的优点：以所需坐标系为参照3、坐标系的修正/推移：可以参照基坐标对点进行示教。如果必须推移基坐标，例如由于工作面被移动，这些点也随之移动，不必重新进行示教。图 4-4:基坐标测量的优点：基坐标系的位移4、多个基坐标系的益处：最多可建立 32 个不同的坐标系，并根据程序流程加以应用。图 4-5:基坐标测量的优点：使用多个基坐标系方法方法说明明3点法1.定义原点2.定义 X 轴正方向3.定义 Y 轴正方向（XY 平面）间接法当无法移至基坐标原点时，例如，由于该点位于工件内部，或位于机器人工作空间之外时，须采用间接法。此时须移至基坐标的 4 个点，其坐标值必须已知（CAD 数据）。机器人控制系统根据这些点计算基坐标。数字输入直接输入至世界坐标系的距离值(X,Y,Z)和转角（A，B，C）。基坐标测量的方法：3 点法操作步骤：1.在主菜单中选择投入运行 测量 基坐标系 3 点。2.为基座标分配一个号码和一个名称。用继续键确认。3.输入需用其 TCP 测量基坐标的工具的编号。用继续键确认。4.用 TCP 移到新基坐标系的原点。点击测量软键并用是键确认位置。图 4-6:第一个点：原点5.将 TCP 移至新基座正向 X 轴上的一个点。点击测量并用是键确认位置。图 4-7:第二个点：X 向6.将 TCP 移至 XY 平面上一个带有正 Y 值的点。点击测量并用是键确认位置。图 4-8:第三个点：XY 平面7.按下保存键。8.关闭菜单机器人手持工件的基坐标：概览：直接测量图 4-9:通过直接测量的方法测量工件部件部件测量量2工件测量说明 机器人控制系统将得知工件的原点和其它 2 个点。此 3 个点将该工件清楚地定义出来。图 4-10图 4-11:测量工件：直接法操作步骤：1.选择菜单序列投入运行 测量 固定工具 工件 直接测量。2.为工件分配一个编号和一个名称。用继续键确认。3.输入固定工具的编号。用继续键确认。4.将工件坐标系的原点移至固定工具的 TCP 上。点击测量键并用是确认位置。5.将在工件坐标系的正向 X 轴上的一点移至固定工具的 TCP 上。点击测量键并用是确认位置。6.将一个位于工件坐标系的 XY 平面上、且 Y 值为正的点移至固定工具的TCP 上。点击测量键并用是确认位置。7.输入工件负载数据，然后按下继续。8.按下保存键。五、查询当前机器人位置机器人位置的显示方式当前的机器人位置可通过两种不同方式显示：1、轴极坐标：图5-1轴坐标中的机器人位置显示每根轴的当前轴角：该角等于与零点标定位置之间的角度绝对值。2、笛卡尔式：图 5-2:笛卡尔位置 询问机器人位置的操作步骤：在菜单中选择显示 实际位置。将显示笛卡尔式实际位置。1.按轴坐标以显示轴坐标式的实际位置。2.按笛卡尔以再次显示笛卡尔式的实际位置六、拔出SmartPad取下 smartPAD 的过程说明：1、smartPAD 可在进行机器人控制时取下。2、插入的 smartPAD 会应用机器人控制器的当前运行方式。3、可随时插入 smartPAD。4、插入时必须注意使用与取下的 smartPAD 变型相同的 smartPAD（固件版本）5、插入 30 秒后，紧急停止和确认开关才重又恢复功能。6、smartHMI（操作界面）（在 15 秒内）重又自动显示。拔下 smartPAD 的操作步骤：1.按下用来拔下 smartPAD 的按钮。smartHMI 上会显示一个信息和一个计时器。计时器会计时 25 秒。在此时间内可从机器人控制器上拔下 smartPAD。图 6-1:用于脱开 smartPAD 的按钮2.打开配电箱门3.从机器人控制器上拔下 smartPAD。图 6-2:取下 smartPAD 1 插头处于插接状态。2 沿箭头方向将上部的黑色部件旋转约 25。3 向下拔出插头。4.关闭配电箱门。52课 程 回 顾I I机器人技术入门机器人技术入门II IIKUKAKUKA机器人的机械系统机器人的机械系统IIIIII机器人控制系统机器人控制系统KR C4KR C4IVIVKUKA smartPADKUKA smartPAD机器人系统的结构和功能 VIVI机器人编程机器人编程机器人安全性机器人安全性零点标定和偏量学习零点标定和偏量学习机器人负载机器人负载工具坐标系的测量工具坐标系的测量基坐标的测量基坐标的测量机器人位置查询机器人位置查询拔出拔出SmartPadSmartPad52感谢聆听感谢聆听