《電子技術應用》
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直角坐標機器人在檢測行業(yè)上的應用
摘要: 無損檢測是指在不破壞產品的形狀,、結構和性能的情況下,,為了了解產品及各種結構物材料的質量,、狀態(tài),、性能及內部結構所進行的各種檢測叫做無損檢測,;常用的無損檢測方法有:射線檢測(RT),、超聲波檢測(UT),、磁粉檢測(MT),、滲透檢測(PT),、渦流檢測(ET)和目視檢測(VT),。
Abstract:
Key words :

    無損檢測是指在不破壞產品的形狀、結構和性能的情況下,,為了了解產品及各種結構物材料的質量,、狀態(tài)、性能及內部結構所進行的各種檢測叫做無損檢測,;常用的無損檢測方法有:射線檢測(RT),、超聲波檢測(UT)、磁粉檢測(MT),、滲透檢測(PT),、渦流檢測(ET)和目視檢測(VT)。 

 

    應用案例一:三坐標壁掛機器人對液晶顯示器的檢測

一,、 工作要求: 

    1,、采用視覺系統(tǒng)對地撓顯示器進行檢測。 
    2,、檢測范圍: 
    X ,, Y , Z 軸的有效行程分別為2500mm ,,600mm 和 400mm ,。在 Z 軸下端裝配 可旋轉視覺像機。相機可旋轉,。 
    3,、 工件形狀: 
    工件為電腦液晶顯示器,該顯示器有大有小,,工作臺每次安裝10個顯示器,,以備檢測。 
    4,、 定位位精度及分辨率: 
    重復定位度為±0.025mm,系統(tǒng)分辨率0.01 mm 
    5,、控制系統(tǒng): 
    系統(tǒng)要求能夠對檢測數(shù)據(jù)要進行分析處理,包括顯示出探傷掃描圖像,、濾波,、增強、放大,、旋轉,、特征提取、將掃描結果打印或上傳給上位機,、位置標記 等,。 

二、機器人組成: 

  該機器人由安裝架及顯示器工作臺、機器人定位系統(tǒng),、伺服驅動系統(tǒng),、末端檢測設備(相機)、控制系統(tǒng)等組成,。 

    1,、安裝架及顯示器工作臺
    2、機器人定位系統(tǒng) 
    機器人定位系統(tǒng)是整臺設備的核心,,為德國bahr公司產品,, X,Y,Z三坐標均選擇為高精密滾珠絲杠傳動,單坐標重復定位精度為0.025mm,。 
X軸選用DLK200定位單元,由一臺1000W伺服電機驅動,。伺服電機與滾珠絲杠直接連接,。 
    Y軸選用DLK160定位系統(tǒng)單元,由于結構要求,,Y 軸是該運動結構的最末端,。伺服電機與滾珠絲杠直接連接。 
    Z軸選用DLK160定位系統(tǒng)單元,,Z軸的下端安裝電機,,上端安裝Y軸,其滑塊與X軸滑塊。伺服電機與滾珠絲杠直接連接,。 
    一臺微型伺服電機帶動一臺精密行星減速機,,行星減速機輸出端安裝視覺系統(tǒng),形成旋轉軸,。所有這些元件均安裝Y軸的滑塊上,。 
    3、伺服驅動系統(tǒng) 
    選用具有通用功能的伺服電機,。每個運動軸配有一臺伺服電機及一臺減速機,,四個運動軸,共四套伺服電機和四臺減速機,,其中垂直運動軸為帶抱閘伺服電機,。 
    4、視覺系統(tǒng) 
    該部分由光源,、鏡頭等組成,。功能是時時將圖像傳輸給控制中心。 
    5,、控制系統(tǒng) 
    控制系統(tǒng)由大型PLC,、觸摸屏組成。 
    6、安全防護裝置 
    該機具有故障提示及報警功能,,并且每次出現(xiàn)故障時都能準確的反映出故障具體位置,,便于迅速排除故障,主要包括:機器人碰撞保護功能,;工件安裝到位檢測,;光幕安全保護。 
    
    應用案例二:直線伺服驅動機器人定位系統(tǒng)在圖像處理上的應用

一,、 工作要求: 

    1,、采用視覺系統(tǒng)對圖像進行檢測。 
    2,、檢測范圍: 
    X ,, Y 的有效行程分別為500mm 和 400mm 。在 Y 軸下端裝配 視覺像機,。 
    3,、工件形狀: 
    工件為電腦液晶顯示器,該顯示器有大有小,,工作臺每次安裝10個顯示器,,以備檢測。 
    4,、 定位位精度及分辨率: 
    定位度為0.01mm 
    5,、控制系統(tǒng): 
    系統(tǒng)要求能夠對檢測數(shù)據(jù)要進行分析處理。 
    
二,、機器人組成: 

    該機器人由安裝架及顯示器工作臺,、機器人定位系統(tǒng)、伺服驅動系統(tǒng),、末端檢測設備(相機),、控制系統(tǒng)等組成。 
    1,、機器人定位系統(tǒng) 
    因為該結構要求的定位精度很高,,用一般的傳動方式,如滾珠絲杠傳動,,很難實現(xiàn),,我們選者了直線伺服電機定位單元。 
    X軸選用兩根DSM120定位單元,。該定位系統(tǒng)的軌道是由兩排直線滾珠軌道組成的,,軌道并排安裝在DS120定位型材的內底面兩側,直線電機的定子安裝在DS120定位型材內底面的中部,,直線電機的動子安裝在DS120的滑塊上,,滑塊與軌道安裝在一起,,在軌道上運動。兩個電機分別由兩臺伺服驅動來驅動,,由同一控制信號控制,,保證嚴格的同步。 
    Y軸選用一根DSM120定位單元,,為便于安裝負載,,DSM120 滑塊安裝面與工作臺面垂直。負載直接安裝在該軸的滑塊上,。 
    2,、伺服驅動系統(tǒng) 
    直線伺服電機作為驅動已經與定位單元融為一體,不再需要其他的驅動,。 
    3,、視覺系統(tǒng) 
    該部分由光源、鏡頭等組成,。功能是時時將圖像傳輸給控制中心,。 
    4、控制系統(tǒng) 
    控制系統(tǒng)由大型PLC,、觸摸屏組成,。
    
    應用案例三:三坐標龍門機器人對飛機零件的檢測,。

一,、 工作要求: 

    1、采用超聲無損探傷對飛機的許多 小部件進行無損掃描,。 
    用超聲波檢測(UT)方法進行探傷檢測: 
    2,、探傷范圍: 
    X , Y ,, Z 軸的有效行程分別為800mm ,,600mm 和 400mm 。在 Z 軸下端上裝配 可旋轉超聲探頭,。探頭旋轉角度是 0~360° ,; 
    5、 件形狀: 
    工件形狀包含圓弧,、直線,、曲面等各種元素,所以要求機器人能夠方便實現(xiàn)空間插補,; 
    6,、 位精度及分辨率: 
    重復定位度為±0.05mm,系統(tǒng)分辨率0.01 mm 
    5、控制系統(tǒng): 
    系統(tǒng)要求能夠對檢測數(shù)據(jù)要進行分析處理,,包括顯示出探傷掃描圖像,、濾波,、增強、放大,、旋轉,、特征提取、將探傷結果打印或上傳給上位機,、位置標記 等,。同時要求系統(tǒng)能夠根據(jù)工件的圖紙生成可執(zhí)行的運動控制文件。 
    
二,、 機器人組成: 

    該機器人由安裝架,、機器人定位系統(tǒng)、伺服驅動系統(tǒng),、末端檢測設備(相機),、控制系統(tǒng)等組成。 
    1,、機器人安裝架 
    檢測室的運動速度較慢,,負載較輕,使用鋁型支架就可以了,。 
    2,、機器人定位系統(tǒng) 
    機器人定位系統(tǒng)是整臺設備的核心,為德國bahr公司產品,, X,Y,Z三坐標均選擇為同步齒形帶傳動,,單坐標重復定位精度為0.05mm,最快直線運動速度:1000mm/s,。其中X坐標軸為兩根長度為1200mm,,跨度為800mm的定位系統(tǒng)ELZ40,由同步傳輸器保證兩根定位系統(tǒng)運動的同步,,由一臺400W伺服電機驅動,。出于驅動扭矩及慣量的匹配,需要配一臺行星減速機,。 
    Y軸選用ELZ40和ELR40定位單元,,由于結構要求,兩個定位單元上下并排放置,。ELZ40為主驅動結構,,ELR40位輔助結構。兩根定位系統(tǒng)由一臺400W伺服電機驅動,,出于驅動扭矩及慣量的匹配,,需要配一臺行星減速機。 
    Z軸選用ELSZ40定位系統(tǒng)單元,,出于安裝考慮,,滑塊需要延長,,并與Y軸滑塊固定在一起。,,驅動定位體的伺服電機驅動和滑塊安裝在一起,。。實際應用中我們選擇了一臺400W帶抱閘的伺服電機,,匹配了一臺行星減速機,。 
    旋轉軸安裝在Z軸的末端,于一臺微型伺服電機帶動一臺精密行星減速機形成,,相機安裝在減速機的輸出端,,隨減速機的旋轉而旋轉。 
    3,、伺服驅動系統(tǒng) 
    選用具有通用功能的伺服電機,。每個運動軸配有一臺伺服電機及一臺減速機,四個運動軸,,共四套伺服電機和四臺減速機,,其中垂直運動軸為帶抱閘伺服電機。 
    4,、視覺系統(tǒng) 
    該部分由光源,、鏡頭等組成。功能是時時將圖像傳輸給控制中心,。 
    5,、控制系統(tǒng) 
    控制系統(tǒng)由大型PLC、觸摸屏組成,。該系統(tǒng)擁有強大的Profibus通訊功能,。能夠將數(shù)據(jù)實時傳輸給以太網,,能夠將控制指令以總線的方式發(fā)送給伺服系統(tǒng),,使整個的運動相當流暢。該系統(tǒng)可預置多種工件的程序,,更換品種時可在觸摸屏上調用相應程序,。 
    6、安全防護裝置 
    該機具有故障提示及報警功能,,并且每次出現(xiàn)故障時都能準確的反映出故障具體位置,,便于迅速排除故障,主要包括:機器人碰撞保護功能,;工件安裝到位檢測,;光幕安全保護。

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