一、直角坐標(biāo)機(jī)器人介紹

      德國公司是世界上最著名的機(jī)器人供應(yīng)商之一，生產(chǎn)多種規(guī)格的直線導(dǎo)軌、步進(jìn)電機(jī)、交流伺服電機(jī)、直線電機(jī)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(dǎo)軌、二維、三維標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人及用戶專用機(jī)器人和生產(chǎn)線。這些機(jī)器人可以裝備焊槍、通用手爪或?qū)Ｓ霉ぞ撸瓿珊附印徇\、上下料、包裝、碼垛、拆垛、檢測、探傷、分類、裝配、貼標(biāo)、噴碼、打碼、（軟仿型）噴涂等一系列工作。由于百格拉的導(dǎo)軌、驅(qū)動電機(jī),、減速機(jī)和控制系統(tǒng)等所有部件全部自己生產(chǎn)，使得機(jī)器人整體性能更加優(yōu)異。十多年來出廠的機(jī)器人和生產(chǎn)線全部在正常工作，深受包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、機(jī)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(dǎo)軌，并在此基礎(chǔ)上與用戶密切合作開發(fā)通用及專用機(jī)器人，已為許多廠家提供了數(shù)千臺各種專用機(jī)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(biāo)機(jī)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(biāo)機(jī)器人。直角坐標(biāo)機(jī)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(biāo)機(jī)器人由三個直線運動單元組成，而一臺碼垛機(jī)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(biāo)機(jī)器人組合而成。百格拉公司直角坐標(biāo)機(jī)器人的主要技術(shù)數(shù)據(jù)是運動行程0到18米；負(fù)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(dá)5米/秒。

二、應(yīng)用舉例

1、BERGER LAHR機(jī)器人在工件定位中應(yīng)用方案

1） 機(jī)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(jī)，對位置進(jìn)行測量。

2）電氣結(jié)構(gòu)

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

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

3 ）CCD相機(jī)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(biāo)：（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(dāng)定位（i，j）個工件時，機(jī)器人定位到坐標(biāo)［L（i－1）+L/2 ，H（j－1）+H/2］

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

注： 0<X0<256   0<Y0<256

⑵計算誤差，準(zhǔn)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(jìn)行計算，并對其補償，從而達(dá)到準(zhǔn)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(jī)驅(qū)動電機(jī)再走ΔX、ΔY，即完成準(zhǔn)確定位。

⑶然后即可對工件進(jìn)行測量工作。

2、  BERGER LAHR機(jī)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(jī)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(jìn)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(jī)器人的動作保持

高重復(fù)性，低振動，并且在Z軸導(dǎo)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(jī)器人型號及設(shè)備

◆  選用二維直角坐標(biāo)機(jī)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(jìn)電機(jī)VRDM31117驅(qū)動

（2） 任務(wù)要求：整個過程需要機(jī)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(jī)器人型號及設(shè)備

◆  選用二維直角坐標(biāo)機(jī)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(jī)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(jī)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(biāo)機(jī)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(biāo)機(jī)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(jī)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(jìn)行測量和檢驗，如大型鑄件和飛機(jī)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(biāo)機(jī)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(biāo)機(jī)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(jī)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(biāo)機(jī)器人和#p#分頁標(biāo)題#e#CCD攝像機(jī)來檢驗物體，兩年來機(jī)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(biāo)機(jī)器人將具有更加廣范的市場前景和發(fā)展?jié)摿Γ?/span>