单元六 工业机器人自动生产线工作站的系统设计_图文.ppt
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工业机器人工作站系统集成PPT课件
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知识准备
二、数字式逆变焊接电源RD350
1．RD350弧焊电源额定规格
送丝速度
送丝速度减慢
编码器电缆 保护气体调整时间 预送气时间（起弧前的送气时 间） 滞后气时间（熄弧后的送气时 间） 粘丝防止时间 侦测电压（选型） 外形尺寸（宽×进深×高） 质量 焊接电压设定方法 接触起弧功能 使用者内容 电流、电压波形控制的调整 机器人接口
制造方便，省材料，空载损耗小，节能，噪声小，由电子控制的近代弧焊整流 器的控制与调节灵活方便，适应性强，技术和经济指标高。
适用范围：适用于各种弧焊。 (5) 脉冲型弧焊电源 特点：输出幅值大小周期变化的电流，效率高，可调参数多，调节范围宽而 均匀，热输入可精确控制，设备较复杂，成本高。 适用范围：TIG、MIG、MAG焊和等离子弧焊
知识准备
弧焊机器人一般较多采用熔化极气体保护焊（MIG 焊、MAG焊、CO2焊）或非熔化极气体保护焊（TIG焊、 等离子弧焊）方法。机器人弧焊系统主要包括弧焊电 源、送丝机、焊枪、等。
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知识准备
一、弧焊电源的选型
弧焊电源是用来对焊接电弧提供电能的一种专用设备。弧焊电源的负载是电 弧，它必须具有弧焊工艺所要求的电气性能，如合适的空载电压，一定形状的 外特性，良好的动态特性和灵活的调节特性等。
全功能逆变式脉冲气体保护焊机
V
AC 380V±10%，三相
HZ 50/60通用
KVA 18
KW 15
A
30～350（根据焊丝粗细而有所不同）
V
12～36（根据焊丝粗细而有所不同）
%
60（以10分为周期）
__ C02短路焊接、MAG/MIG短路焊接、脉冲焊接
《工业机器人自动化单元设计与应用开发》教学课件—07 机器人工作站组成及开发流程
由于市场上没有通用的机器人视觉照明装 置，所以需要针对每个特定的应用实例来 选择所需的照明装置，以达到最佳照明效 果。
光源
1.光源颜色选择 光源照射颜色应根据视觉对象的主要颜色
，以及相似颜色(或色系)混合变亮、相反颜 色混合变暗的原则来选择； 在色度学中，红、绿、蓝为三基色； 常用的互补色有：黄和蓝、红和青、绿和 品红；
件，它的种类和质量直接影响着采集到的 图像质量；
机器人视觉系统组成
工业相机将镜头传递来的光线转换为图像 图像处理单元将工业相机采集的图像进行
所需的变换，并将处理结果（如工件的位 置坐标、判断结果等）传输至工业机器人 工业机器人根据接收到的数据，按照既定 的要求进行工作。
光源
设计机器人视觉系统时，光源选择十分重 要，它直接影响采集图像的质量和应用效 果。
机器人视觉概述
机器人视觉、计算机视觉、图像处理、机 器视觉和图形识别之间的区别和联系
机器人视觉系统组成
一个完整的机器人视觉系统主要由光源、 光学镜头（如无特殊说明，下文将其简称 为镜头）、工业相机、图像处理单元和工 业机器人等组成。
光源为系统提供所需的照明亮度； 镜头则是相机为获取图像所必须的光学部
，物体和工业相机镜头前端的距离。 限制了视觉系统以及和视觉系统一起工作
的设备所需要的空间。 在极限范围内，通过镜头重新对焦，可以
改变工作距离。在实际应用中，可以根据 需要来设计相机镜头的工作距离。
镜头
2）焦距的选择
焦距是工业相机镜头的关键参数，为了在 CCD上完整成像，需要为目标的高度和宽 度计算焦距，较小的为镜头焦距。
宽度的焦距 = 工作距离 × CCD宽度÷目标宽度 + CCD宽度 高度的焦距 = 工作距离 × CCD高度÷目标高度 + CCD高度
光源
1.光源颜色选择 光源照射颜色应根据视觉对象的主要颜色
，以及相似颜色(或色系)混合变亮、相反颜 色混合变暗的原则来选择； 在色度学中，红、绿、蓝为三基色； 常用的互补色有：黄和蓝、红和青、绿和 品红；
件，它的种类和质量直接影响着采集到的 图像质量；
机器人视觉系统组成
工业相机将镜头传递来的光线转换为图像 图像处理单元将工业相机采集的图像进行
所需的变换，并将处理结果（如工件的位 置坐标、判断结果等）传输至工业机器人 工业机器人根据接收到的数据，按照既定 的要求进行工作。
光源
设计机器人视觉系统时，光源选择十分重 要，它直接影响采集图像的质量和应用效 果。
机器人视觉概述
机器人视觉、计算机视觉、图像处理、机 器视觉和图形识别之间的区别和联系
机器人视觉系统组成
一个完整的机器人视觉系统主要由光源、 光学镜头（如无特殊说明，下文将其简称 为镜头）、工业相机、图像处理单元和工 业机器人等组成。
光源为系统提供所需的照明亮度； 镜头则是相机为获取图像所必须的光学部
，物体和工业相机镜头前端的距离。 限制了视觉系统以及和视觉系统一起工作
的设备所需要的空间。 在极限范围内，通过镜头重新对焦，可以
改变工作距离。在实际应用中，可以根据 需要来设计相机镜头的工作距离。
镜头
2）焦距的选择
焦距是工业相机镜头的关键参数，为了在 CCD上完整成像，需要为目标的高度和宽 度计算焦距，较小的为镜头焦距。
宽度的焦距 = 工作距离 × CCD宽度÷目标宽度 + CCD宽度 高度的焦距 = 工作距离 × CCD高度÷目标高度 + CCD高度
《工业机器人自动化单元设计与应用开发》教学课件—04 托盘生产线
当其靠近托盘生产线时，AGV小车和托盘生 产线进行通信，从而触发托盘生产线开始 工作。
托盘生产线的工作原理
托盘生产线通过链式输送机构接收托盘并 计数，当所有托盘接收完毕后AGV小车返回 立体仓库方向，而托盘生产线继续工作
托盘由⑥工位进入生产线，并由光电开关1 计数；
当托盘通过⑤工位进入④工位时，由光电 开关2检测其位置，当其完全进入④工位后 ，拍照气缸伸出，将其阻挡在④工位，由 视觉检测装置对其进行检测；
4
电机额定电流
5
电机额定功率
6
电机额定转速
P0304=380 P0305=0.65 P0307=0.4 P0311=1350
设定电机的额定电压为380V 设定电机的额定电流为0.65A 设定电机的额定功率为0.4KW 设定电机的额定转速为1350r/min
7
电机检测和转速测量 P1900=0
8
宏文件驱动设备
减速器的输出轴驱动链传动机构，不仅改 变了传动方向，而且减小了传动机构的安 装空间尺寸。
链传动机构的输出轴与链式传送带的驱动 轴共轴，驱动链式传送带工作
托盘生产线的结构
链式传送带安装于托盘生产线上部，由托 盘导向装置、驱动轴、链条、从动轴和链 条支撑机构等五部分构成
托盘生产线的结构
托盘导向装置由两个悬空安装的导向轴承 和导向挡板组成
托盘生产线的结构
托盘生产线使用了3个光电开关来检测托盘 在生产线中的位置
安装于①②工位交界处、④⑤工位的交界 处和⑥工位的入口处
托盘生产线运动方向
光
托盘入口
电 开
关
1
⑥工位
⑤工位
④工位
光
拍
电 开
视觉检测工位
托盘生产线的工作原理
托盘生产线通过链式输送机构接收托盘并 计数，当所有托盘接收完毕后AGV小车返回 立体仓库方向，而托盘生产线继续工作
托盘由⑥工位进入生产线，并由光电开关1 计数；
当托盘通过⑤工位进入④工位时，由光电 开关2检测其位置，当其完全进入④工位后 ，拍照气缸伸出，将其阻挡在④工位，由 视觉检测装置对其进行检测；
4
电机额定电流
5
电机额定功率
6
电机额定转速
P0304=380 P0305=0.65 P0307=0.4 P0311=1350
设定电机的额定电压为380V 设定电机的额定电流为0.65A 设定电机的额定功率为0.4KW 设定电机的额定转速为1350r/min
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电机检测和转速测量 P1900=0
8
宏文件驱动设备
减速器的输出轴驱动链传动机构，不仅改 变了传动方向，而且减小了传动机构的安 装空间尺寸。
链传动机构的输出轴与链式传送带的驱动 轴共轴，驱动链式传送带工作
托盘生产线的结构
链式传送带安装于托盘生产线上部，由托 盘导向装置、驱动轴、链条、从动轴和链 条支撑机构等五部分构成
托盘生产线的结构
托盘导向装置由两个悬空安装的导向轴承 和导向挡板组成
托盘生产线的结构
托盘生产线使用了3个光电开关来检测托盘 在生产线中的位置
安装于①②工位交界处、④⑤工位的交界 处和⑥工位的入口处
托盘生产线运动方向
光
托盘入口
电 开
关
1
⑥工位
⑤工位
④工位
光
拍
电 开
视觉检测工位
工业机器人工装设计课件06焊接机器人工作站工装设计
• 焊接时形成的连接两个被连接体的接缝称为焊缝。 焊缝的两侧在焊 接时, 会受到焊接热作用而发生组织和性能变化, 这一区域被称作为热 影响区。 焊接时因工件材料、焊接材料、焊接电流等方面的不同会 恶化焊接性。 这就需要调整焊接的条件, 焊前对焊件接口处的预热、 焊时保温和焊后热处理, 可以改善焊件的焊接质量。
• ６.３.５ 安全措施
• 现代焊接的能量来源有很多种, 包括气体焰、电弧、激光、电子束、 摩擦和超声波等。
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６.３ 知识准备
• 除了在工厂中使用外, 焊接还可以在多种环境下进行, 如野外、水下和 太空。 无论在何处,焊接都可能给操作者带来危险, 所以在进行焊接时 必须采取适当的防护措施。 焊接给人体可能造成的伤害包括烧伤、 触电、视力损害、吸入有毒气体、紫外线照射过度等。
• 焊接种类中, 属熔焊最为常见, 应用最广。 • 在熔焊的过程中, 如果大气与高温的熔池直接接触, 则大气中的氧就会
氧化金属和各种合金元素。 大气中的氮、水蒸气等进入熔池, 还会在 随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷, 恶化焊缝的 质量和性能。
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６.３ 知识准备
• 为了提高焊接质量, 人们研究出了各种保护方法。 例如, 气体保护电 弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气, 以保护焊接时的电弧和熔 池率; 又如钢材焊接时, 在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进 行脱氧, 就可以保护焊条中有益元素锰、硅等免于氧化而进入熔池, 冷 却后获得优质焊缝。
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６.３ 知识准备
• 另外, 焊接是一个局部的迅速加热和冷却过程, 焊接区由于受到四周工 件本体的拘束而不能自由膨胀和收缩, 冷却后在焊件中便产生焊接应 力和变形。 重要产品焊后都需要消除焊接应力, 矫正焊接变形。
• ６.３.５ 安全措施
• 现代焊接的能量来源有很多种, 包括气体焰、电弧、激光、电子束、 摩擦和超声波等。
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６.３ 知识准备
• 除了在工厂中使用外, 焊接还可以在多种环境下进行, 如野外、水下和 太空。 无论在何处,焊接都可能给操作者带来危险, 所以在进行焊接时 必须采取适当的防护措施。 焊接给人体可能造成的伤害包括烧伤、 触电、视力损害、吸入有毒气体、紫外线照射过度等。
• 焊接种类中, 属熔焊最为常见, 应用最广。 • 在熔焊的过程中, 如果大气与高温的熔池直接接触, 则大气中的氧就会
氧化金属和各种合金元素。 大气中的氮、水蒸气等进入熔池, 还会在 随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷, 恶化焊缝的 质量和性能。
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６.３ 知识准备
• 为了提高焊接质量, 人们研究出了各种保护方法。 例如, 气体保护电 弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气, 以保护焊接时的电弧和熔 池率; 又如钢材焊接时, 在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进 行脱氧, 就可以保护焊条中有益元素锰、硅等免于氧化而进入熔池, 冷 却后获得优质焊缝。
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６.３ 知识准备
• 另外, 焊接是一个局部的迅速加热和冷却过程, 焊接区由于受到四周工 件本体的拘束而不能自由膨胀和收缩, 冷却后在焊件中便产生焊接应 力和变形。 重要产品焊后都需要消除焊接应力, 矫正焊接变形。
《工业机器人自动化单元设计与应用开发》教学课件—05 工件盒生产线
工业机器人方向
2
1
4
3
6
5
8
7
⑦工位
2
1
4
3
6
5
8
7
⑧工位
2
1
4
3
6
5
8
7
⑨工位
工件盒生产线的工作原理
主控PLC发送启动信号到机器人，机器人响 应启动信号并启动
主控PLC将视觉检测系统测量的工件信息处 理后，发送至机器人
工件信息主要包括工件的中心点坐标（X， Y）、工件相对于标准工件的旋转角度A、 每种工件的数目以及高度信息等
工件盒生产线的结构
链板传送带上安装有限位挡块，用来限定 工件盒的位置。
将链板传送带人为划分为三个工位，从工 业机器人一侧来观察，分别为⑦工位、⑧ 工位和⑨工位
工业机器人方向
⑦工位
⑧工位
⑨工位
限位挡块
工件盒生产线的结构
链板传送带上的三个工位，可以放置三个 工件盒，每个工件盒被分为8个格子，这些 格子是为了存放不同类型的工件。
进电机，故其驱动器可以选择数字式两相
序号 步信号名进称 驱动器DM86信0号功能
1
PUL+ （+5V）
脉冲控制信号；脉冲上升沿有效；PUL高电平是4～5V，低
电平是0～0.5V。为了可靠相应脉冲信号，脉冲宽度应大于
2 PUL-（PUL） 1.2us。如果采用+12V或者+24V信号时，需要串联限流电阻。
工业机器人自动化单元设计与应在机器人工作站中，工件盒生产线为加工 完毕的工件提供等待装盒的工位，或为即 将装配的工件提供等待装配的工位
此处以机器人对工件进行分拣装盒为例来 介绍工件盒生产，而工件的装配与此类似
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⑦工位
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⑧工位
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⑨工位
工件盒生产线的工作原理
主控PLC发送启动信号到机器人，机器人响 应启动信号并启动
主控PLC将视觉检测系统测量的工件信息处 理后，发送至机器人
工件信息主要包括工件的中心点坐标（X， Y）、工件相对于标准工件的旋转角度A、 每种工件的数目以及高度信息等
工件盒生产线的结构
链板传送带上安装有限位挡块，用来限定 工件盒的位置。
将链板传送带人为划分为三个工位，从工 业机器人一侧来观察，分别为⑦工位、⑧ 工位和⑨工位
工业机器人方向
⑦工位
⑧工位
⑨工位
限位挡块
工件盒生产线的结构
链板传送带上的三个工位，可以放置三个 工件盒，每个工件盒被分为8个格子，这些 格子是为了存放不同类型的工件。
进电机，故其驱动器可以选择数字式两相
序号 步信号名进称 驱动器DM86信0号功能
1
PUL+ （+5V）
脉冲控制信号；脉冲上升沿有效；PUL高电平是4～5V，低
电平是0～0.5V。为了可靠相应脉冲信号，脉冲宽度应大于
2 PUL-（PUL） 1.2us。如果采用+12V或者+24V信号时，需要串联限流电阻。
工业机器人自动化单元设计与应在机器人工作站中，工件盒生产线为加工 完毕的工件提供等待装盒的工位，或为即 将装配的工件提供等待装配的工位
此处以机器人对工件进行分拣装盒为例来 介绍工件盒生产，而工件的装配与此类似
工业机器人技术基础课件8.3工业机器人生产线
8.3工业机器人生产线
8.3.2 机加工自动生产线-刹车盘CNC加工机床自动上下料机
器人自动生产线
本项目包含两条刹车盘自动化生产线。依靠机器人来完成钻孔、精车、
动平衡、镗磨、甩油、检测及钢印等工序的上下料，取代传统的人工上下
料方式，从而达到提升产品质量、降
低人工成本以及提高生产效益的目的。
每条线装备了2台机器人来完成对
图8-25补焊检验工位
8.3工业机器人生产线
8.3.1焊接机器人生产线——车用横梁焊接总成机器人焊接生 产线介绍
3. 生产节拍和日产量计算 （4）补焊检验工位 焊接自动化生产线完成一个工件生产所需的标准节拍估算： 工作站1的工作时间为90秒，工作站2的工作时间为158秒，工作站3的工 作时间为46秒，若补焊检验时间以30秒计算，则焊接生产线的最长加工工 序时间为324秒，按两班工作制，单班工作12小时，每天工作24小时，则每 天的产量为：24*3600/324=267个。
1 . 刹车盘CNC加工机床自动上下料机器人自动生产线项目概 述
图8-28刹车盘尺寸图
8.3工业机器人生产线
8.3.2 机加工自动生产线-刹车盘CNC加工机床自动上下料机
器人自动生产线 1 . 刹车盘CNC加工机床 自动上下料机器人自动
工艺 序号
零件名 称
工艺
有效节拍（S） 设备型号
刹车盘 上料
环形料仓
功能
生产节拍（s）备 注
两套相同工装完 成工序1
90
两套相同工装完 成工序3和5
158
两套相同工装完 成工序4
46
非标设计 非标设计 非标设计
工位4 单工位配置
补焊、检验工位
非标设计