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机械手+视觉自动化应用方案

产品系列:机械手+视觉自动化应用方案

产品简介::

 

  机器手可正在空间抓放物体,行为灵动众样,实用于可变换分娩种类的中、小批量主动化分娩,广博行使于柔性主动线。咱们斥地的用于热统治淬火加工的物料搬运机器手,是一种按预先设定的法式举行工件分拣、搬运和淬火加工的主动化安装,可局部取代人工正在高温和伤害的功课区举行贫乏长期的功课,并可遵照工件的改观以及淬火工艺的恳求随时更改干系节制参数。因为目前很众商品化的工业呆板人(或机器手)多半采用关闭机闭的专用节制体例,普通采用专用企图机(如PUMA工业呆板人应用PDP-11)举动上层主控企图机,应用专用呆板人说话(如VAL)举动离线编程器械,采用专用微统治器,并将节制算法固化正在EPROM中,这种专用体例很难举行扩展、批改或再集成外部硬件(如传感器)和软件。因而,咱们自行斥地了气、电搀杂驱动的三自正在度圆柱坐标型机器手以及相应的物料分拣安装,并遵照其节制恳求打算了基于CAN总线的分式布怒放机闭机器手节制体例。

  本文核心论述了该机器手节制体例的机闭构成,并从众个方面临节制体例软件的打算设施作了进一步剖析。

  物料搬运机器手由机器手和物料分拣两局部安装构成。如图1所示,机器手紧要由机座(采用步进电机驱动挽救)、秤谌手臂(采用直线)、笔直手臂(采用滑块气缸SLT-16-50)、气爪(采用平行气爪HGP-10-A)等局部构成。物料分拣安装则由三个泛泛气缸组成,用以将差异长度的工件送至差异的轨道中,供机器手分散抓取和搬运。

  正在机器手节制体例的斥地中,咱们永远存身于怒放机闭机器手节制器的打算思念,紧要显露正在以下几方面:

  (1) 硬件基于准则总线机闭,能实行现场设置之间、太阳城亚洲设置与各类传感器之间以及现场设置与节制室之间的数据通讯。

  现场总线是当今主动化界限技能发达的热门之一,被誉为主动化界限的企图机局域网。CAN(Controller Area Network)总线是现场总线的一个分支,是行使于分娩现场节制设置之间实行双向串行众节点数字通讯的体例,是怒放式、数字式的底层节制汇集。因其具有很高的牢靠性和功能价钱比,一经成为邦际准则,受到工业界的广博偏重,并已被公以为几种最有前程的现场总线之一。机器手节制体例修树正在CAN总线汇集根本上,不妨更好地知足其怒放性和牢靠性的恳求。

  如图2所示,节制体例中上位机采用PC机,正在上位机的PCI总线插槽中装置了瑞隆德公司的CANPCA单口CAN总线适配卡。下位机则采用若干CAN总线智能节点,分散与气阀、步进电机驱动器、传感器、开闭等相连。上、下位机间的数据通讯都是通过各自的CAN总线芯片和CAN总线芯片来实行的。个中,SJA1000具有杀青CAN总线通讯赞同所恳求的统统性情,它与独立CAN总线齐全兼容,并有维持CAN2.0B赞同、扩展接受缓冲器、巩固谬误统治本领和巩固验收滤波等新增功用。四个下位聪明能节点各自独立杀青现场数据搜罗和运转节制工作,并通过SJA1000实行与上位机间的数据接受和发送。而上位机则通过PCI桥和接口节制电道来探访CAN节制器,从而实行与下位机间的数据通讯。

  图2 物料搬运机器手CAN总线)应用基于非专用企图机平台的斥地体例(本节制体例中采用PC机)。

  机器手节制体例监控软件采用Visual C++6.0举动斥地器械,运转于Windows98平台上。VC是一种面向对象的编程说话,它供给了可视化编程境况,奇特是供给了MFC类库,封装了Windows API接口函数,并修树了行使法式框架,太阳城亚洲使法式斥地职员可能将紧要元气心灵齐集于所要处理的全部题目上。

  其余,正在机器手的秤谌手臂气缸伺服节制中,采用德邦Festo公司的伺服定位节制器SPC200以及与之配套的内置位移传感器MLO-POT-0225、伺服定位节制连绵器SPC-AIF-POT和比例目标流量阀MPYE-5-1/8-LF-010-B等安装。机器手的反转节制则采用北京凯恩帝数控公司的BD-3Y三相混和式步进电机驱动器。

  机器手监控软件采用VC++6.0举动斥地器械,行使其供给的MFC类库和APPWizard功用天生SDI单文档界面行使法式。VC++6.0供给了现成的窗口、器械条等修制方式,大大简化了界面的斥地流程,而且使得斥地出的界面具有组态软件格调,应用起来容易、灵动。如图3所示,监控软件紧要由体例界面、CAN总线通讯、机器手监控以及运转形态显示等模块构成。下面就个中的数据通讯、运转监控及动态显示局部作进一步剖析。

  CAN总线是一种有用维持分散式节制及及时节制的众主串行总线,它具有短报文帧收发灵动、非破损性基于优先权的总线仲裁技能等众种良好功能。正在机器手节制体例中,CAN总线数据通讯是通过与CANPCA适配卡一同供给Pcicandrv.LIB(CAN总线函数库)中的干系函数挪用实行的[5]。为了实时确切地清楚CAN总线形态,并尽能够省略窒碍和缩小窒碍界限,正在节制软件中特意打算了测试法式,掌握CAN总线接口及通讯局部的调试、运转工作。惟有正在测试平常的条件下,本事进一步使用CAN总线对机器手举行节制。CAN总线数据有准则帧和扩展帧之分,它们都是由音信和数据两局部构成的,只是所在标识符的位数差异。下面是CAN总线初始化及CAN准则帧数据收发的局部代码。

  机器手节制法式是正在Windows98下斥地的,除了具有富厚的用户图形操作界面,该节制法式还需杀青及时数据搜罗和节制工作。然而Windows98并不是及时操作体例,它是基于音尘驱动机制的争先式众工作体例,没有供给足够的及时统治功用。因而,正在法式斥地中,咱们采用众线程技能来实行体例的及时功用。线程是众工作的根基单位,是操作体例用来调剂推广的最小单元。一个过程可能由众个线程构成,体例调剂法式将CPU时代片划分给各个线程,各个线程正在各自的时代片内应用CPU,从而实行了微观上轮番推广、宏观上并发运转的众工作功效。

  为了避免机器手节制软件前台显示界面因CAN总线数据搜罗和机器手节制指令的法式轮回而导致反响过慢或工作堵塞(Blocking)形势,巩固行使法式的敏捷反响性情,咱们将紧要的数据搜罗和节制工作:“机器手搬运”及“物料分拣”界说成独立的可能按并行形式推广的就业线程,让这个就业线程正在后台通过对CAN总线节点的读写杀青数据输入和节制参数输出的工作。前台显示界面则通过PostMessage()函数与后台数据搜罗及节制法式举行通讯,以共享数据单位的形式获得及时搜罗数据并加以显示。正在“机器手体例运转”界面中树立了一个按钮用于数据搜罗和节制线程的启动。以下给出局部“送料缸”运转节制代码:

  上述代码中,由主线程修树并初始化子线程,而子线程掌握读取CAN节点的形态数据,并通过剖析、企图给出相应的节制信号,杀青节制工作。子线程一朝被创修,它将独立于创修它的主线程运转。因为一个过程中的全体线程都共享该过程的虚拟所在空间,从而可能通过将主线程和子线程间需共享的数据声明为全部变量的设施来探访该过程的全体全部变量。正在机器手监控法式中引入众线程机制,充满行使了Windows体例的众工作特性,可能有用地制服CAN总线数据搜罗和节制流程中的阻塞和响应不实时形势,并能大大普及法式的运转成果和牢靠性。

  工业监控软件中,现场搜罗来的数据都须要以某种形式默示正在屏幕上。正在机器手体例中,紧要的节制对象是气缸和步进电机,为了能直观地反响出它们的运转形态,必需将CAN总线搜罗到的各传感器形态以及运动部件的运转景况以动画的形状显示出来。为此,咱们采用了ActiveX控件斥地及行使技能。ActiveX控件是微软公司供给的功用强盛的法式打算和斥地技能,它是普及法式怒放性和可重用性的紧张方式。正在机器手节制法式中,通过MFC ActiveX Control Wizard修树了一个名为jixieshou的ActiveX节制的行使法式框架,并正在个中天生了可动态显示的机器手安装图形控件。通过对该控件中诸如气缸宽度、高度等属性的树立来改换控件的体式;通过气缸活塞每挪动一步的延时和每挪动一步的隔断来改换气缸的运动速率;通过挪用该控件的接口函数来显示气缸、步进电机、传感器等的运动和形态。而上述举止的爆发是由CAN总线数据搜罗和节制子线程向主线程转达相应全部变量的值激励的,由此将图形显示与实物行为严密接洽。

  行使CAN总线技能,并采用面向对象的法式打算设施以及众线程技能、ActiveX技能等,可能使监控软件具有较强的通用性、可扩展性和牢靠性,同时进一步普及了节制体例的怒放性和及时性。通过正在物料搬运机器手节制中的行使说明:该节制体例运转牢靠,不妨齐全知足打算恳求。

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