《電子技術(shù)應(yīng)用》
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直角坐標(biāo)機器人在檢測行業(yè)上的應(yīng)用
摘要: 無損檢測是指在不破壞產(chǎn)品的形狀,、結(jié)構(gòu)和性能的情況下,為了了解產(chǎn)品及各種結(jié)構(gòu)物材料的質(zhì)量、狀態(tài),、性能及內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(chǎn)品的形狀、結(jié)構(gòu)和性能的情況下,,為了了解產(chǎn)品及各種結(jié)構(gòu)物材料的質(zhì)量,、狀態(tài)、性能及內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(yīng)用案例一:三坐標(biāo)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?fù)巷@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(zhuǎn)視覺像機,。相機可旋轉(zhuǎn)。 
    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(fù)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?qū)z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(zhuǎn),、特征提取,、將掃描結(jié)果打印或上傳給上位機、位置標(biāo)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(qū)動系統(tǒng),、末端檢測設(shè)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(shè)備的核心,,為德國bahr公司產(chǎn)品,, X,Y,Z三坐標(biāo)均選擇為高精密滾珠絲杠傳動,單坐標(biāo)重復(fù)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(qū)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(jié)構(gòu)要求,Y 軸是該運動結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)軸,。所有這些元件均安裝Y軸的滑塊上。 
    3,、伺服驅(qū)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(zhǔn)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(yīng)用案例二:直線伺服驅(qū)動機器人定位系統(tǒng)在圖像處理上的應(yīng)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?qū)z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(qū)動系統(tǒng)、末端檢測設(shè)備(相機),、控制系統(tǒng)等組成,。 
    1、機器人定位系統(tǒng) 
    因為該結(jié)構(gòu)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(nèi)底面兩側(cè),,直線電機的定子安裝在DS120定位型材內(nèi)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(qū)動來驅(qū)動,,由同一控制信號控制,,保證嚴(yán)格的同步。 
    Y軸選用一根DSM120定位單元,,為便于安裝負(fù)載,,DSM120 滑塊安裝面與工作臺面垂直。負(fù)載直接安裝在該軸的滑塊上,。 
    2,、伺服驅(qū)動系統(tǒng) 
    直線伺服電機作為驅(qū)動已經(jīng)與定位單元融為一體,不再需要其他的驅(qū)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(yīng)用案例三:三坐標(biāo)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(zhuǎn)超聲探頭,。探頭旋轉(zhuǎn)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(fù)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?qū)z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(zhuǎn),、特征提取,、將探傷結(jié)果打印或上傳給上位機、位置標(biāo)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(qū)動系統(tǒng),、末端檢測設(shè)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(fù)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(shè)備的核心,,為德國bahr公司產(chǎn)品, X,Y,Z三坐標(biāo)均選擇為同步齒形帶傳動,,單坐標(biāo)重復(fù)定位精度為0.05mm,,最快直線運動速度:1000mm/s。其中X坐標(biāo)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(qū)動,。出于驅(qū)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(jié)構(gòu)要求,,兩個定位單元上下并排放置。ELZ40為主驅(qū)動結(jié)構(gòu),,ELR40位輔助結(jié)構(gòu),。兩根定位系統(tǒng)由一臺400W伺服電機驅(qū)動,出于驅(qū)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(qū)動定位體的伺服電機驅(qū)動和滑塊安裝在一起,。。實際應(yīng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。 
    3,、伺服驅(qū)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?qū)?shù)據(jù)實時傳輸給以太網(wǎng),,能夠?qū)⒖刂浦噶钜钥偩€的方式發(fā)送給伺服系統(tǒng),使整個的運動相當(dāng)流暢,。該系統(tǒng)可預(yù)置多種工件的程序,,更換品種時可在觸摸屏上調(diào)用相應(yīng)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(zhǔn)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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