Возможности использования системного программного обеспечения KukaSustemSoftware(KSS) на предприятиях машиностроения

XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Возможности использования системного программного обеспечения KukaSustemSoftware(KSS) на предприятиях машиностроения

Кленов М.А. 1Панов Д.А. 1
1ГБОУ СОШ №5 г. Сызрани
Бондарь Н.И. 1Петрушина Е.Г. 1
1ГБОУ СОШ №5 г. Сызрани
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

ВВЕДЕНИЕ

Внедрение промышленных роботов в современном машиностроительном производстве позволяет осуществить полную комплексную автоматизацию, повысить эффективность использования трудовых ресурсов, обеспечить последовательное сокращение применения и даже исключение ручного, тяжелого и неквалифицированного труда.

По своим функционально-структурным возможностям и целевому назначению промышленные роботы делятся на автоматические, биотехнические и интерактивные манипуляционные.

Для нормальной работы робота нужна хорошая подготовка и контроль управляющих программ. Этого можно достичь тщательной разработкой ТП и выполнением всех необходимых расчетов (режимов резания, времени обработки, необходимого вспомогательного и подготовительно-заключительного времени, циклов и циклограмм и т.д.).

Целью работы является – изучить возможность применения программного обеспечения KUKA SustemSoftware (KSS) на предприятиях машиностроения.

Задачи работы обусловлены ее содержанием.

- дать характеристика машиностроительной отрасли;

- рассмотреть классификацию промышленных роботов;4

- изучить возможности использования системного программного обеспечения KUKA SustemSoftware (KSS) на предприятиях машиностроения;

- описать робототехническую систему;

- изучить предохранительные устройства робототехнической системы и системы координат; юстировка и калибровка инструмента;

- рассмотреть систему управления программами;

- программирование логических команд и системные сообщения.

В заключение работы сделать выводы.

Объектом исследования выступает программного обеспечения KUKA SustemSoftware (KSS) для робототехнических систем.

При написании работы использована научная, учебная и информационная литература по разрабатываемой теме.

1. РОЛЬ И ЗНАЧЕНИЕ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ В МАШИНОСТРОЕНИЕ

1.1 Характеристика машиностроительной отрасли

Машиностроение это конкретная отрасль промышленности. Её целью является образование различных технических устройств, оборудования и машин. Состав машиностроения можно условно разделить на три группы. Научная, трудоемкая, металлоемкая. Уже они разделяются на виды машиностроения, которые подразумевают отдельные отрасли. В них осуществляется обработка всех элементов периодической таблицы Менделеева и размещение производства по географическим особенностям [1;25].

Народное хозяйство любой страны не сможет нормально существовать без машиностроения. Оно в полной мере размещает в себе самые ресурсоемкие предприятия, требующие серьезного научного потенциала. Плюс к этому каждая фабрика, завод и производство создает продукцию, примеры которой используются в реальной жизнедеятельности людей.

На рис.1 представлена классификация отраслей машиностроения.

 

Отрасли

машиностроения

 

Старые

Новые

Новейшие

 

- судостроение;

- тракторостроение;

- железнодорожное;

- станкостроение.

- автомобильное;

- авиастроение;

- энергетическое;

- оборонное

- ракетостроение;

- электроника и электротехника;

- роботостроение;

Рис.1 Классификация отраслей машиностроения.

Старые отрасли занимают лидирующие позиции в производстве точных изделий, приборов и оборудования. Здесь находится судостроение, которое занимается промышленным изготовлением кораблей и прочих плавучих средств. Также к старым отраслям относят тракторостроение и железнодорожное машиностроение. Применение в них новейших технологий обеспечило высокую производительность труда в сельском хозяйстве, жизнедеятельности людей и организации перевозок.

К автомобильному машиностроению относится легкое производство. Тяжелые и крупные предприятия требуют оборонной деятельности, ведь на них возложена функция создания технологически новых устройств и механизмов. Характеристика комплексов по созданию самолетов и энергетической отрасли превосходят даже самые смелые ожидания. Все дело в масштабе изделий и их возможностях. Историческое разделение, пришедшее с Европы, плотно обосновалось на территории РФ. Оно подразумевает тяжелое машиностроение, среднее и точное. Во всех случаях требуется наличие огромных ресурсов, электрической энергии и задействование человеческого контроля. А иногда еще и упорного труда. Мировое разделение машиностроения по общим правилам обеспечивает эффективное производство необходимых товаров.

Основой новейшего подвида станут научные достижения. Такая структура позволяет техническому прогрессу опережать человеческие потребности. Производители ракет не могут предоставить продукцию для рядового покупателя. Да и денежных средств на это просто не хватит. А экономика страны получает новые исследования, приборы и даже различные средства управления ими. Когда общество стало индустриальным, машиностроение заняло лидирующие позиции абсолютно во всех отраслях народного хозяйства. Государство определяет его уровень доходов и возможности, которые имеют его граждане. Отсюда развивается военный потенциал, что позволяет добиваться новых высот и обеспечивать себе спокойствие. Сейчас общество приняло информационный путь развития. При этом машиностроение, будь то старая отрасль или новая, по-прежнему позволяет добиваться превосходства [1;48].

Крупнейшие центры машиностроения в России - Санкт-Петербург (Ижорские заводы, Ленинградский металлический завод, "Электросила", Петербургский тракторный завод, заводы иностранных автоконцернов), Москва ("Электрозавод", Коломенский завод, "Метровагонмаш", Демиховский машзавод), Таганрог ("Красный котельщик"), Екатеринбург, Барнаул (Уральский турбинный завод, филиалы Энергомашкорпорации, Алтайский тракторный завод);сельскохозяйственного машиностроения — Ростов-на-Дону ("Ростсельмаш"), Красноярск (Красноярский завод комбайнов, "Краслесмаш"), Краснодар ("БДМ-Агро"), Волгоград (Волгоградский тракторный завод), Новосибирск ("Сиблесмаш"), Тверь (Тверской вагоностроительный), Нижний Тагил ("Уралвагонзавод"), Брянск (Брянский машзавод), Новочеркасск (Новочеркасский электровозостроительный завод), Петрозаводск (Онежский тракторный завод), Тольятти (АвтоВАЗ), Нижний Новгород (Горьковский автозавод), Ульяновск (Ульяновский автозавод).

На рис.2 представлены центры машиностроения в России.

Рис.2 Центры машиностроения в России.

Таким образом, во всех этих точках на карте либо находятся конкретные предприятия, либо множество дополнительных фабрик, нуждающихся в тех или иных товарах. Поэтому они потребляют огромное количество энергии и ресурсов, что приводит к их функционированию на каждой подгруппе машиностроения.

1.2 Классификация промышленных роботов

По своим функционально-структурным возможностям и целевому назначению промышленные роботы делятся на автоматические, биотехнические и интерактивные манипуляционные.

Первый крупный класс роботов – это автоматические роботы. Они характеризуются тем, что процесс управления их действиями происходит без непосредственного участия человека, роль которого ограничивается наладкой, пуском и контролем работы системы. Автоматические роботы могут быть программными, адаптивными и интеллектуальными1.

Программные роботы работают по заранее спроектированной программе, вводимой в устройство памяти и характеризуемой жесткой автоматической последовательностью действий. Большинство роботов первого поколения имело в своем составе системы ЧПУ. Они запоминают и воспроизводят в автоматическом цикле заданную управляющую программу любое число раз. Наличие жестких программ в памяти робота упрощает его конструкцию и облегчает переналадку в конкретных производственных условиях, однако ряд операций (сборка, монтаж) ввиду их сложности нельзя предусмотреть. Для этих процессов необходимы системы другого класса – адаптивные роботы.

Адаптивные роботы обладают информационной емкостью. Их исполнительные органы снабжены сенсорными датчиками. Ими могут быть контактные датчики сигнализации от прикосновения к деталям, локационные, определяющие скорость движения и расстояние до предмета, усилий, моментов, цвета, температуры, телевизионные и оптические системы искусственного зрения и т.д. Совокупность этих датчиков позволяет роботам выполнять различные циклы операций в не полностью определенной и частично меняющейся обстановке с адаптацией к ней, работать в поисковых режимах, с автоматическим наведением. Датчики очувствления подают сигналы в ЭВМ, где происходит обработка поступившей информации об условиях среды (фактической обстановке) и вырабатываются сигналы управления, подаваемые на приводы исполнительных рук робота.

Интеллектуальные роботы, часто называемые интегральными, обладают элементами искусственного интеллекта. С помощью сенсорных устройств (датчиков зрения, давления, температуры и т.д.) они способны распознавать предметы в пространстве, строить модель среды, вырабатывать планы решения поставленных задач и своих дальнейших действий, выполнять операции в распознанной обстановке, изменять свои действия при изменении ситуации, самоокупаться по мере накопления производственного опыта.

Вторым крупным классом роботов являются биотехнические манипуляционные роботы. В процессе управления ими участвует человек-оператор. Биотехнические роботы имеют три разновидности, что необходимо учитывать при технологической подготовке производства. В основу разделения положены различные методы управления.

Командное управление – дистанционное включение исполнительных приводов робота с командного пульта (пульта управления). Оператор подает управляющие сигналы и определяет порядок их поступления в исполнительные органы.

Копирующее управление осуществляется задающим устройством, кинематически подобным исполнительной руке робота и располагающимся на любом удалении от нее. Человек держит задающее устройство рукой и движет им нужным образом. При этом вырабатываются сигналы управления, которые по линиям дистанционной связи поступают на исполнительные руки робота, точно копирующие движения рук оператора. Целесообразно использование биотехнических роботов в экстремальных условиях, например, высокой радиации, температуры, агрессивной газовой среды, высокого давления или вакуума.

Полуавтоматическое управление характеризуется тем, что человек-оператор, нажимая на управляющую рукоятку с некоторыми степенями свободы, задает тем самым с помощью дистанционных средств необходимые перемещения руке робота. По сигналу от управляющей рукоятки ЭВМ формирует и выдает сигналы для исполнительных приводов руки робота. Для всех биотехнических систем управления роботами характерно отсутствие памяти.

Третий большой класс роботов – это интерактивные манипуляционные роботы. Основная их особенность – частичное участие человека в процессе управления – выражается в различных формах взаимодействия оператора с ЭВМ.

Автоматизированное управление означает чередование в определенной последовательности полностью автоматических и биотехнических режимов управления. При этом весь цикл операций расчленяется на составные части. Те из них, на реализацию которых рассчитан данный робот, выполняются автоматически, остальные – в биотехническом режиме. Оператор выбирает последовательность включения автоматических режимов и длительность ручного биотехнического управления. Независимо от сочетания этих режимов во всех случаях используют ЭВМ.

Супервизорное управление характеризуется тем, что все части заданного цикла операций выполняются роботом автоматически. Переход от одной части к другой осуществляет оператор путем подачи команд целеуказания с помощью рукоятки, светового пера на экране дисплея или другим способом.

Диалоговое управление характерно тем, что робот становится творческим партнером человека (высшая степень автоматизации робототехники). Режим работы предусматривает автоматическое выполнение им операций по частям в сочетании с общением человека-оператора с ЭВМ в процессе управления. В данном случае значительно уменьшается зависимость от предварительно составленных программ, робот участвует в формулировке задач по достижению цели.

Вся совокупность роботов, используемых в машиностроительном производстве, по целевому назначению разделяется на следующие группы:

- универсальные, предназначенные для выполнения нескольких операций на различном по технологическому назначению оборудовании;

- целевые, выполняющие одну или несколько операций при обслуживании основного технологического оборудования разнообразных моделей, объединенных общностью манипуляционных действий при осуществлении указанных операций;

- специальные, предназначенные для выполнения строго определенной операции одного вида.

Большое значение при ТПП имеет правильный выбор типа роботов. При использовании их в качестве средств автоматизации очень важен объективный учет реальных возможностей систем управления.

Особенности роботов влияют на ТПП (табл. 1). В первую очередь изменяется подход к построению ΤΓΙ при автоматизации отдельных операций. Особенно важно учесть следующее. В компоновке с роботами успешно работает универсальное оборудование с ЧПУ, а также оборудование, оснащенное цикловой автоматикой управления (металлорежущие станки – автоматы и полуавтоматы, штамповочное оборудование).

Таблица 1 Характеристика роботов.

Вид производства

Тип привода

Возможность передвижения

Тип управления

Точность позиционирования руки, мкм

Грузоподъемность, кг.

Особые требова

ния

Литейное

Пневматический, электрический

Неподвижный

подвесной

Выносное

±10

3000

Темпера туростойкий, пылезащищенный

Кузнечно-прессовое

Пневматический, электрический

Неподвижный

напольный

Выносное

±3

500

Температуростойкий

Сварочное

Пневматический, гидравлический, электрический

Подвижный напольный и подвесной

На роботе

±1

<500

Защищенный от сварочных брызг

Механообрабатывающее

Электрический, пневматический, гидравлический

Неподвижный напольный и подвесной, подвижный

На роботе и от ЭВМ

±1

100

-

Сборочное

Электрический, пневматический, гидравлический

Подвижный напольный и подвесной

На роботе и от ЭВМ

±0,5

100

-

Термическое

Электрический, пневматический

Неподвижный и подвижный напольный

На роботе и от ЭВМ

±3

100

Температуростойкий

Конструкция детали (заготовки) должна обеспечивать возможность захвата и переноса рукой робота. Это обусловливает необходимость более точного изготовления заготовок с улучшенным качеством поверхности. Требуется наличие накопителей, причем желательно (для упрощения технологии) детали в них ориентировать. Возникает необходимость в проектировании и изготовлении специальной оснастки – зажимных элементов рук роботов, специальных зажимов, разжимных и фиксирующих устройств технологического оборудования (патронов, упоров, цанг, выталкивателей), кантователей и т.д.[2;223]

Для нормальной работы робота нужна хорошая подготовка и контроль управляющих программ. Этого можно достичь тщательной разработкой ТП и выполнением всех необходимых расчетов (режимов резания, времени обработки, необходимого вспомогательного и подготовительно-заключительного времени, циклов и циклограмм и т.д.).

Необходима также всесторонне обдуманная планировка взаимного расположения основного технологического оборудования и роботов. Это обстоятельство имеет особое значение, так как применение роботов позволяет перейти к новому этапу автоматизации производства – созданию роботизированных линий и участков станков с ЧПУ, управляемых от ЭВМ, созданию роботизированных линий сборки. При их организации оптимальный вариант использования роботов выбирают путем исследования различных схем компоновок. При соблюдении всех перечисленных требований обеспечиваются высокая производительность средств автоматизации, снижение сроков их окупаемости, рост прибыли и, главное, резкое сокращение сроков подготовки производства новых изделий.

1.3 Возможности использования системного программного обеспечения KUKA SustemSoftware (KSS) на предприятиях машиностроения

Программное обеспечение KUKA SystemSoftware содержит все основные функции, например планирование траектории и управление вводом-выводом. Кроме того, в него интегрированы дополнительные функции. Они обеспечивают широкие возможности при программировании робота.

Преимущество: Простое управление с помощью пульта KUKA smartPAD дает возможность постоянно контролировать процесс программирования. Удобный вызов всех функций и этапов программирования при непосредственном визуальном контроле робота и заготовки.

Удобная для пользователя структура программного обеспечения KUKA.SystemSoftware на базе Windows обеспечивает простое управление. Кроме того, объем функций ПО может быть в любое время расширен благодаря совместимым интерфейсам. Например, можно настроить или дополнить систему в соответствии с индивидуальными требованиями, установив дополнительные пакеты программного обеспечения, содержащие инструкции и конфигурации, ориентированные на конкретную область применения.

Системное программное обеспечение KUKA SystemSoftware -центральный элемент всей системы управления. В нем заложены все базовые функции, которые требуются для работы роботизированной системы. Например, управление данными и пользователями, проектирование траектории или управление вводом-выводом. Кроме того, в него интегрированы дополнительные функции программирования.

Ранее нанесение клея и герметиков на кузов автомобиля был ручным процессом, выполняемым в три смены. Теперь защитой от коррозии занимается комбинация коллаборативного легкого робота KUKA с шестиосевым роботом KR 60. Взаимодействие этих двух роботизированных систем позволяет достать те швы на кузове транспортного средства, которые ранее мог обработать только человек.

Также робототехнические системы выполняют лазерную резку металла, сварку швов и.т.д.

Сложность выбора часто заключается не в том, чтобы узнать, нужен ли робот вообще, а в том, какие из имеющихся задач лучше всего подходят для улучшения производительности данного производства с помощью роботизации.

Инновационный подход KUKA заключается в том, чтобы не искать задачу для роботов, а разделить производственный цикл на задачи, под которые уже адаптировать роботов.

По данным Международной федерации робототехники, продажи роботов выросли более чем на 6% за последний год и аналитики ожидают не менее 12% роста рынка до 2022 года. Все больше и больше компаний во всех отраслях ищут робототехнические решения для увеличения эффективности производственных мощностей, снижения затрат и повышения безопасности работников.

Таким образом, Современные промышленные роботы стали умнее и быстрее, они легко адаптируются к различным типам задач и работают совместно с человеком. Обладая передовыми возможностями машинного зрения и сенсорами, роботы могут выполнять такие сложные задачи, которые были невозможны для них даже несколько лет назад.

2. ОБЗОР СИСТЕМНОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ KUKA SUSTEM SOFTWARE (KSS)

2.1 Описание робототехнической системы

Робототехническая система состоит из следующих компонентов:

- робот;

- система управления роботом;

- ручной программатор KCP;

- соединительные кабели;

- дополнительные оси, например, линейный блок, поворотный откидной стол, устройство позиционирования (опция);

- устанавливаемый сверху шкаф (опция);

- программное обеспечение;

- опции, принадлежности.

На рис.3 представлен пример робототехнической системы.

 

Линейный блок;

Робот;

Устройство позиционирования;

Соединительные кабели;

Система управления;

Ручной программатор

Рис.3 Пример робототехнической системы.

Описание Системное программное обеспечение KUKA (KSS) выполняет все основные функции для работы робототехнической системы:

- Проектирование траектории;

- Диспетчерские функции ввода-вывода;

- Управление данными и файлами;

- И т. п.

Могут быть установлены дополнительные технологические пакеты, содержащие инструкции по данному приложению и конфигурации.

Панель управления системного программного обеспечения KUKA называетсяKUKA.HMI (KUKAHuman-MachineInterface).

Особенности:

- управление пользователями;

- программный редактор;

- робототехнический язык KRL - KUKA RobotLanguage;

- встроенные формуляры для программирования;

- индикация сообщений;

- конфигурационное окно;

- онлайновая справка;

- И т. п.

2.2 Предохранительные устройства робототехнической системы

На робототехнической системе имеются следующие предохранительные устройства:

- Устройство защиты оператора

- Аварийная кнопка

- Переключатель подтверждения

- Переключатель режимов работы

- Пошаговый режим

- Механические концевые упоры

- Программируемый концевой выключатель

- Маркировки на робототехнической системе

- Механическое устройство ограничения зоны оси (опция)

- Устройство контроля зоны оси (опция)

- Устройство свободного вращения (опция)

- Адаптер KCP (опция)

Функционирование и задействование электронных предохранительных устройств контролируется логикой защиты (ESC).

Логика защиты ESC (ElectronicSafetyCircuit) является 2-канальной, оснащенной процессором системой безопасности.

Данная системапостоянно контролирует все подключенные, важные для безопасностикомпоненты. При возникновении неисправностей или прерываний в предохранительном контуре электропитание приводов отключается, чтоприводит к отключению робототехнической системы.

Логика защиты ESC задействует соответствующую реакцию останова, взависимости от режима, в котором эксплуатируется робототехническаясистема.

Логика защиты ESC контролирует следующие вводы:

- Система защиты оператора

- Локальный аварийный выключатель

- Внешний аварийный выключатель

- Кнопка подтверждения

- Приводы ВЫКЛ.

- Приводы ВКЛ.

- Режимы работы

- Квалифицирующие ввод

Рабочие зоны должны быть ограничены до необходимого минимума. Рабочую зону необходимо оградить защитными приспособлениями.

Защитные приспособления (например, защитные двери) должны находиться в пределах безопасной зоны. При задействовании защитногоприспособления происходит торможение роботов и дополнительныхосей (опция), в результате чего они останавливаются в рабочей зоне илив зоне торможения.

Опасная зона включает в себя рабочую зону и тормозные пути робота и дополнительных осей (опция). Вокруг них необходимо установитьограждения, во избежание подвержения опасности персонала илинанесения материального ущерба.

На рис. 4 представлен пример зоны оси А1.

 

1 – Рабочая зона

2 – Робот

3 – Тормозной путь

4 – Безопасная зона

Рис.4 Пример зоны оси А1.

Ввод системы защиты оператора служит для блокировки разделительных защитных приспособлений. К 2-канальному вводу могутбыть подключены такие защитные приспособления, как, например,защитные двери. Если к этому вводу не подключены никакиеприспособления, работа в автоматическом режиме невозможна.

Врежимах тестирования "Вручную, пониженная скорость" (T1) и "Вручную, высокая скорость (T2)" система защиты оператора не активизирована.

При потере сигнала во время работы в автоматическом режиме (например, если открывается защитная дверь) приводы, спустя 1 сек.,отключаются, и робот вместе с дополнительными осями (опция)останавливается при STOP 1. Когда сигнал на входе восстанавливается(например, если защитная дверь была закрыта), после квитирования сообщения работа в автоматическом режиме может быть продолжена.

Зоны всех осей робота ограничиваются регулируемыми программируемыми концевыми выключателями.

Данныепрограммируемые концевые выключатели служат исключительно для защиты машины и их необходимо отрегулировать таким образом, чтобыробот не сталкивался с концевыми упорами.

Программируемые концевые выключатели настраиваются в ходе ввода робототехнической системы в эксплуатацию.

Необходимыми мерами предосторожности при программировании являются:

Во время программирования нахождение людей в опасной зонеробототехнической системы запрещено.

Новые или измененные программы сначала должны быть испытаныв режиме работы "Вручную, пониженная скорость" (T1).

Если приводы больше не задействуются, их необходимо отключить,во избежание непреднамеренного перемещения робота илидополнительных осей (опция).

Инструменты, робот или дополнительные оси (опция) ни в коемслучае не должны соприкасаться с защитным ограждением иливыходить за его приделы.

3. Детали, инструменты и прочие предметы не должны зажиматься, вызывать короткие замыкания или отсоединяться в результатеперемещения робототехнической системы.

При программировании в опасной зоне робототехнической системы должны быть соблюдены следующие меры предосторожности:

Робот и дополнительные оси (опция) разрешается перемещатьтолько вручную при пониженной скорости (макс. 250 мм/сек). Такимобразом, у персонала имеется достаточно времени для того, чтобыуклониться от опасных движений робототехнической системы илиотключить ее.

Для того чтобы перемещением робота или дополнительных осей(опция) не могли управлять посторонние лица, KCP должен бытьрасположен в пределах досягаемости программиста.

Если с установкой работают несколько сотрудников, каждый из нихдолжен использовать переключатель подтверждения. Приперемещении робота или дополнительных осей (опция) всесотрудники между собой постоянно должны поддерживатьвизуальный контакт, а также должны иметь открытый вид наробототехническую систему.

Программы для моделирования не соответствуют реальности в точности. Робототехнические программы, созданные в программах длямоделирования, должны быть испытаны на установке в режиме"Вручную, пониженная скорость" (SSTEP T1). При необходимости,программа должна быть изменена.

Работа в автоматическом режиме допускается только в том случае, еслибыли соблюдены следующие меры безопасности.

- Предусмотренные защитные приспособления имеются в наличии и функционируют.

- В установке нет людей.

- Соблюдаются предписанные рабочие процессы.

Если робот или дополнительная ось (опция) остановились без очевидной причины, заходить в опасную зону разрешается только послеактивизации функции аварийного отключения.

Таким образом, при подготовке работы робототехнической системы необходимо соблюдать правила безопасной работы и обслуживания системы.

2.3 Системы координат

В робототехнической системе заданы следующие прямоугольные системы координат:

WORLD

ROBROOT

BASE

TOOL

На рис. 5 представлен общий вид системы координат.

Описание WORLD

Система координат WORLD представляет собой жестко заданную прямоугольную систему координат. Она является исходной для систем координат ROBROOT и BASE.

По умолчанию система координат WORLD расположена в основании робота.

Рис.5 Общий вид системы координат в робототехнической системе.

ROBROOT

Прямоугольная система координат ROBROOT всегда расположена в основании робота. Она описывает положение робота по отношению к системе координат WORLD.

По умолчанию система координат ROBROOT совпадает с системой координат WORLD. Посредством $ROBROOT можно задать смещение робота относительно системы координат WORLD.

BASE

Система координат BASE представляет собой прямоугольную систему координат, описывающую положение заготовки. Она соотнесена с системой координат WORLD.

По умолчанию система координат BASE совпадает с системой координат WORLD. Она перемещается пользователем в заготовку.

TOOL

Прямоугольная система координат TOOL расположена в рабочей точке инструмента. Она соотнесена с системой координат BASE.

По умолчанию исходной точкой системы координат TOOL является центр фланца. (В этом случае она называется системой координат FLANGE.) Система координат TOOL перемещается пользователем в рабочую точку инструмента.

Существует 2 вида перемещения робота вручную:

- Декартово перемещение TCP перемещается в положительном или отрицательном направлении вдоль осей системы координат.

- Осевое перемещение Возможно перемещение вдоль каждой оси в положительном и

отрицательномнаправлении.

Для перемещения робота можно использовать 2 элемента управления:

- Клавиши перемещения

- Пространственная мышь

На рис.6 представлено осевое перемещение.

Рис.6 Осевое перемещение.

Индикация актуальной позиции производится по следующему алгоритму:

Выбрать последовательность меню - Индикация – Актуальная позиция - Декартовая или Определяемые осями.

На рис.7 представлена Актуальная позиция в прямоугольных координатах и по осям

Рис.7 Актуальная позиция в прямоугольных координатах и по осям

В прямоугольных координатах: отображается актуальная позиция (X, Y, Z) и ориентация (A, B, C) TCP.

Кроме того, отображается актуальная система координат TOOL и BASE, а также состояние и поворот.

По осям (определяемые)

Отображается актуальная позиция осей A1 - A6 в градусах и инкрементах. При наличии дополнительных осей отображается также и их позиция.

Отображение актуальной позиции возможно также и в ходе перемещения робота.

Отображение цифровых входов/выходов производится с помощью следующего порядка действий: Выбрать последовательность меню - Индикация - Входы/выходы - Цифровые выходы или Цифровые входы.

На рис. 8 представлены Цифровые входы/выходы.

Рис.8 Цифровые входы/выходы.

Расшифровка производится по описаниюзначений представленному в таблице 2,3.

Таблица 2 – Расшифровка значений

Столбец

Описание

1

Номер входа/выхода. При появлении входного и выходного сигнала, он определяется красным цветом.

2

Запись SYSвход/выход значение которого сохранено в системной переменной.

3

Запись SIM: моделированный вход/выход. Этот столбец показывает, включено ли Е/А моделирование.

4

Имя входа/выхода.

В распоряжении имеются следующие программируемые клавиши:

Таблица 3 – Значение описаний программируемых клавиш

Программируемая клавиша

Описание

Значение

Переключает выделенный вход или выход между TRUEи FALSE условия нажать переключатель подтверждения. В режиме AUT эта программируемая клавиша не работает.

Имя

Имя выделенного входа или выхода можно изменить.

2.4 Юстировка и калибровка инструмента

Необходима юстировка каждого робота. Только после выполнения юстировки робота возможно его перемещение в прямоугольных координатах и подвод в программируемую позицию.

В процессе юстировки происходит согласование механической и электронной позиций робота. Для этого робот приводится в определенную механическую позицию - в положение юстировки. Затем значение датчика по каждой оси сохраняется в памяти.

Положение юстировки является сходным для всех роботов, но все же не одинаковым. Даже отдельные роботы одного типа могут иметь некоторые различия в точности позиции.

Существуют следующие методы юстировки робота:

С помощью электронной контактной измерительной головки EMT

С помощью стрелочного индикатора

Перемещение осей в предъюстировочное положение

Каждая ось перемещается так, чтобы метки юстировки оказались друг поверх друга. Предъюстировочное положение является условием для любой юстировки.

На рис.9 показано Перемещение осей в предъюстировочное положение

Рис. 9 Перемещение осей в предъюстировочное положение

При юстировке с помощью EMT система управления роботом автоматически перемещает робот в положение юстировки. Вначале юстировка выполняется без нагрузки, а затем с нагрузкой. Имеется возможность сохранить несколько юстировок для различных нагрузок.

На рис.10 представлена электронная контактная измерительная головка.

Рис. 10 Электронная контактная измерительная головка.

При калибровке инструмента оператор присваивает инструменту закрепленному на установочном фланце, прямоугольную систему координат (систему координат TOOL).

Начало системы координат TOOL расположено в точке, определенной пользователем. Она называется TCP (ToolCenterPoint). Как правило, TCP задается в рабочей точке инструмента.

Преимущества калибровки инструмента:

- Инструмент можно перемещать попрямой в направлении его воздействия.

- Инструмент можно повернуть вокруг TCP, не изменяя позицию TCP.

- В программном режиме: запрограммированная скорость перемещения сохраняется вдоль траектории движения у TCP.

Может быть сохранено максимум 16 систем координат TOOL. Переменная: TOOL_DATA[1…16]).

Сохраняются следующие данные:

- X, Y, Z: исходная точка системы координат TOOL по отношению к системе координатFLANGE

- A, B, C: ориентация системы координат TOOL по отношению к системе координат FLANGE

На рис.11 приведен принцип калибровки TCP

С использованием TCP калибруемого инструмента выполняется подвод к отсчетной точке с 4 различных направлений. Отсчетная точка может быть выбрана произвольно. Исходя из различных позиций фланца, система управления роботом рассчитывает TCP.

Рис.11 Принцип калибровки TCP

Калибровка TCP: метод XYZ 4 точки

На рис.12 Метод калибровки XYZ 4 точки

Рис.12 Метод калибровки XYZ 4 точки

Необходимое условие

- Калибруемый инструмент смонтирован на установочном фланце.

- Режим работы T1 или T2

Порядок действий

1. Выбрать последовательность меню Запуск > Калибровка >Инструмент> XYZ 4 точки.

2. Присвоить номер и имя калибруемому инструменту. Нажать для подтверждения OK.

3. Посредством TCP подвести робот к отсчетной точке. Нажать для подтверждения OK.

4. Посредством TCP подвести робот к отсчетной точке с другого направления. Нажать для подтверждения OK.

Данные нагрузки учитываются при расчете траекторий и ускорений, а также используются для оптимизации длительности такта. Данные нагрузки должны быть введены в систему управления роботом.

Данные нагрузки можно взять из следующих источников:

- Опция программного обеспечения KUKA.LoadDetect (только полезные нагрузки);

- Сведения изготовителя;

- Расчет вручную;

- Программы CAD.

Определение полезной нагрузки с помощью программы KUKA.LoadDetect

С помощью KUKA.LoadDetect можно точно определить полезную нагрузку и передать эти данные в систему управления роботом.

Программа KUKA.LoadDetect может использоваться только для полезных нагрузок, превышающих 20% номинальной нагрузки.

Порядок действий: полезная нагрузка установлена на роботе.

Посредством качательных движений точно определяются масса, центр тяжести и инерция масс в центре тяжести.

Полезную нагрузку можно также проверять с помощью KUKA.LoadDetect, подобно KUKA.Load. Если по нагрузке должен быть составлен приемочный протокол (SignOffSheet), то нагрузку необходимо проверить с помощью KUKA.Load.

2.5 Управление программами

В навигаторе пользователь осуществляет административное управление программами и всеми системными файлами.

Строка заголовка

- Левая область: отображается выбранный фильтр.

- Правая область: отображается каталог или диск, выделенный в

структуре каталогов.

На рис. 13 представлен навигатор для управления файлами

 

1 Строка заголовка

2 Структура каталогов

3 Список файлов

4 Строка состояния

Рис. 13 Навигатор для управления файлами

Эта функция в группе "Пользователь" отсутствует.

Фильтр задает, как программы должны отображаться в списке файлов.

Для выбора имеются следующие фильтры:

- Деталь

Программы отображаются в виде SRC- и DAT-файлов. (Настройка по умолчанию)

- Модули

Программы отображаются как модули.

Необходимое условие создания новой программы

На дисплее появляется навигатор.

Порядок действий

1. В структуре каталогов выделить с помощью клавиш КУРСОР ВВЕРХ/ КУРСОР ВНИЗ папку, в которой должна быть создана новаяпрограмма.

Закрытые папки можно открыть с помощью клавиши ввода.

2. С помощью клавиши КУРСОР ВПРАВО перейти в список файлов.

3. Нажать программируемую клавишу Новая. Открывается окно Выбор маски.

4. Выделить нужную маску и нажать программируемую клавишу OK.

5. Ввести имя новой программы и нажать программируемую клавишуOK.

Переименование файла

На дисплее отображается навигатор.

Порядок действий

1. В структуре каталогов выделить с помощью клавиш КУРСОР ВВЕРХ/ КУРСОР ВНИЗ папку, в которой находится файл.Закрытые папки можно открыть с помощью клавиши ввода.

2. С помощью клавиши КУРСОР ВПРАВО перейти в список файлов.

Выделить нужный файл.

3. Выбрать последовательность меню Файл> Переименовать.

4. Поверх имени файла написать новое имя файла и нажать программируемую клавишу OK.

После того, как выбрана программа, можно переключиться нанавигаторбез отмены программы. Затем можно снова вернуться к программе.

Порядок действий

- Переключение с программы в навигатор: нажать программируемую

клавишу НАВИГАТОР.

- Переключение с навигатора в программу: нажать программируемую клавишу ПРОГРАММА.

Выбор и отмена программы

Чтобы запустить или отредактировать программу, ее необходимо вначале выбрать. После прохождения программы или послередактирования ее необходимо отменить.

Порядок действий

1. Выделить программу в навигаторе. Если программа отображается в виде файла SRC или DAT, можновыделить файл SRC или DAT.

2. Нажать программируемую клавишу Выбрать.

3. Выполнить или отредактировать программу.

4. Выбрать последовательность меню Редактировать >

Аннулировать программу.

На рис. 14 представлена структура программы KRL.

Рис.14 Структура программы KRL.

В таблице 4 представлены команды движения в программе KRL.

Таблица 4 - Команды движения в программе KRL.

Строка

Описание

1

Строка DEF показывает имя программы. Если

программа представляет собой функцию, строка DEF

начинается с "DEFFCT" и содержит также другие

сведения.

Строка DEF может быть отображена или затемнена.

Для этого выбрать последовательность меню

Конфигурация> Дополнения > Редактор > DEF-строка. Эта функция в группе "Пользователь"отсутствует.

2

Строка INI содержит инициализации для внутренних

переменных и параметров.

4

Позиция HOME

8

Движение LIN

14

Движение РТР

20

Позиция HOME

22

Строка END – это последняя строка в каждойпрограмме. Если программа является функцией, строкаEND имеет вид "ENDFCT". Удалять строку ENDзапрещено!

Первая команда движения в программе KRL должна содержать однозначное определение исходного положения.

Это условие выполняется в позиции HOME, которая введена в систему управления

роботом по умолчанию.

Если первой командой движения не является позиция Default-HOME или она была изменена, необходимо выполнить следующие команды:

- полностью команду PTP типа POS или E6POS

- полностью команду PTP типа AXIS или E6AXIS

"Полностью" означает, что должны быть указаны все компоненты целевой точки.

Позиция HOME действительна для всех программ. Онаиспользуется в качестве первой и последней позиции в программе, таккак она однозначно определена и некритична.

Позиция HOME по умолчанию сохранена в системе управления роботом со следующими значениями:

Возможно заучить также другие позиции HOME. Позиция HOME должна удовлетворять следующим условиям:

- Удобная исходная позиция для выполнения программы

- Удобная позиция останова. Например, остановленный робот не должен являться препятствием.

Строка DEF затемнена по умолчанию. Объявления в программе возможны только, если строка DEF выделена.

Строка DEF отдельно выделяется и затемняется при каждом открывании и выборе программ. Если включен детальный вид, то строка DEF видна и выделять ее отдельно не требуется.

Необходимоеусловие

- Группа пользователей "Эксперт"

- Программа выбрана или открыта.

Порядок действий: Выбрать последовательность меню Конфигурация > Дополнения >

Редактор> Строка DEF.

В меню поставлена галочка: строка DEF выделена.

Галочка в меню не поставлена : строка DEF затемнена

Программирование для группы "Пользователь" (встроенные формуляры)

В KSS имеются встроенные формуляры для часто используемых команд. Они облегчают программирование.

Во встроенных формулярах можно ввести имена для записей данных. К ним относятся, например, имена точек, имена записей данных движения и т. п.

Для имен имеются следующие ограничения:

- Максимальная длина 23 знака

- Не допускаются специальные знаки кроме $.

- На первом месте не допускается цифра.

Ограничения не действительны для имен выходов.

Программирование движений (со встроенными формулярами)

Программирование движения РТР

Описание Программирование движения PTP включает в себя следующее:

- Сохранение координат целевой точки.

- Настройка различных параметров, например, скорости.

Сохранение координат точек называется "Обучением".

Точка запуска движения всегда является целевой точкой предыдущего движения.

Условие: Программа выбрана.

- Режим работы T1 или T2

Порядок действий:

1. Переместить TCP в позицию, которая должна быть заучена в качестве целевой точки.

2. Установить курсор в строку, после которой должна быть вставлена команда движения.

3. Выбрать последовательность меню Команды > Движение > PTP.

4. Во встроенном формуляре установить параметры.

5. Сохранить команду программируемой клавишей Команда OK. Встроенный формуляр движения PTP.

На рис. 15 представлен Встроенный формуляр движения PTP

Рис. 15 Встроенный формуляр движения PTP

В таблице 5 представлено описание движения РТР.

Таблица 5 - Описание команд движения РТР.

Позиция

Описание

1

Вид движения

2

Имя целевой точки

Система автоматически задает имя. Имя может быть переписано.

Для редактирования данных точки установить курсор внутрь поля.

Открывается соответствующее окно опций.

3

 

Просмотров работы: 16