基于WinCE碼垛機器人碼垛工具設計

董忠　童上高　李文藝　張昊　袁晗

摘要：該文通過嵌入式WinCE系統(tǒng)，使用C++編程語言，在Visual Studio 2008環(huán)境中開發(fā)了碼垛機器人垛型生成和編輯界面。該系統(tǒng)通過離線編程，根據(jù)產品的實際尺寸，以及系統(tǒng)相關設定參數(shù)，創(chuàng)建碼垛數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)能夠設計的碼垛數(shù)據(jù)，不僅能夠實現(xiàn)每次規(guī)則抓取的袋子和箱子類產品；還能實現(xiàn)每次不規(guī)則抓取的產品尺寸和數(shù)量。本碼垛工具的設計原則，采用基于終端客戶的思想，即可視化編輯界面、即見即所得的產品布局，最大程度地減輕客戶產品碼垛類型設計負擔，提高了客戶可應用性和生產效率。

關鍵詞：碼垛機器人；垛型生成器；WinCE

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）17-4104-05

Data Block Design based on WinCE for Palletizing Robot

DONG Zhong， TONG Shang-gao， LI Wen-yi， ZHANG Hao， YUAN Han

（Triowin Automation Equipment Co， Ltd.， Shanghai 201506， China）

Abstract： Designing and editing tool of stacking style for palletizing robot was developed in Visual Studio 2008 development environment and implemented on embedded hardware with a WinCE OS running on it. Based on this tool， data block was created by off-line programming with the actual size of product， and necessary system setting and parameters. Based on this tool， the data block can fulfill all kinds of products， including whether regular shape or non-regular， and whether fixed number of products for each picking or not. Based on this tool， the operational style was designed to adapt to the customers needs， such as visual-editor interface and palletizing layout of what you see and what you get， which reduces the pay the customer cost in stacking style design， and enhances the applicability and productivity of customers.

Key words： palletizing robot； designing and editing tool of Stacking style； WinCE

近 五年，工業(yè)機器人在中國市場上的應用得到迅速發(fā)展。隨著搬運機器人廣泛應用于飼料、化工、食品、家電等傳統(tǒng)勞動力集中行業(yè)，人力搬運已逐漸由機器人搬運替代，且發(fā)展迅速。這不僅提高了企業(yè)生產效率，同時降低工人作業(yè)強度，改善其工作環(huán)境。但是，隨著客戶產品的多樣性、復雜化，不管是種類，還是形狀，均超過了以往對搬運機器人的操作便攜性的要求。由于此原因，市場要求機器人能夠提供更加靈活的搬運解決方案，而機器人生產商為了縮短產品調試時間，迎合客戶需要，研究新的一代搬運解決方案迫在眉睫。

目前市面上存在的類似功能的解決方案也僅有國外專業(yè)機器人公司有，國內還沒有類似產品。該文正是根據(jù)客戶的需求，企業(yè)發(fā)展的角度，設計一種低成本、高效率的快速垛型生成解決方案—碼垛工具設計器，即能夠離線創(chuàng)建數(shù)據(jù)、編輯和監(jiān)控數(shù)據(jù)[1]。

本文首先介紹該工具的工作環(huán)境，如硬件工作環(huán)境，即基于嵌入式硬件處理器的cortex-A8處理器，和軟件設計環(huán)境，即基于visual studio的C++開發(fā)；接著介紹工具的設計原理及C++代碼實現(xiàn)；再對該工具的操作予以說明；最后對該工具的性能予以總結。

1 碼垛數(shù)據(jù)生成器的工作環(huán)境

1.1 硬件環(huán)境

本人機界面主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示以及錄入功能，故硬件系統(tǒng)主要由帶觸摸功能的顯示屏和控制板構成，其中控制板上的主控芯片采用三星的SMDK_S5PV510_CPU， 主頻為1GHz，內存256M，以及周邊電路構成；周邊電路包括GPIO、USB、Ethernet、存儲卡等接口，顯示屏的數(shù)據(jù)通過總線技術與控制系統(tǒng)通訊。具體實物如圖1所示。

1.2 軟件環(huán)境

軟件開發(fā)環(huán)境基于Visual Studio 2008，采用C++語言開發(fā)，并結合硬件系統(tǒng)帶有的SDK函數(shù)，開發(fā)基于WinCE嵌入式系統(tǒng)的人機操作系統(tǒng)。

2 碼垛數(shù)據(jù)生成器軟件設計原理及實現(xiàn)

本節(jié)將重點介紹該工具的設計流程，包括產品初始化生成功能、產品位置調整功能、特殊抓取屬性設置功能、以及碼垛數(shù)據(jù)生成功能。

2.1 產品初始化生成功能

根據(jù)碼垛系統(tǒng)必要參數(shù)的設置，如系統(tǒng)屬性、產品尺寸等等，生成初始位置位于默認位置的產品布局，如圖2所示。

具體產品的動態(tài)生成可采用VS系統(tǒng)的SDK函數(shù)構造，部分代碼如下：endprint

CRect tRect（m_Cx-W_pro，m_Cy-L_pro， m_Cx， m_Cy）；

//本條指令根據(jù)產品尺寸，坐標統(tǒng)一化處理后，設置產品的顯示區(qū)域；

pStep=new CMyStatic[step*num]；

//創(chuàng)建控件的句柄空間；

for （int i=0； i < step*num ； i++ ）

{if （ step*num <= 9 ）

{ （pStep+i）→Create（WORDS[1+i]，WS_CHILD | WS_VISIBLE | SS_CENTER| SS_NOTIFY，tRect，this，320+i）；}

else

{ （pStep+i）→Create（WORDS[i/10] +WORDS[i%10]，WS_CHILD | WS_VISIBLE | SS_CENTER| SS_NOTIFY， tRect，this，320+i）；}}

//根據(jù)每層產品的數(shù)量，決定采用不同的分支語句

m_Total=step*num；//記錄當前層的產品數(shù)量

2.2 產品位置調整功能

根據(jù)前一階段得出的初始位置，此時的位置不能用于碼垛過程，可以通過移動產品，微調位置得出準確的布局，常規(guī)產品的布局實現(xiàn)如圖3所示：

結合式2、3、4、5、6，再根據(jù)獲取圖4中的點1，點2，點3，點4 坐標，由上式旋轉變換得到1'，2'，3'，4' 坐標，以及1'，2'，3'，4' 絕對坐標系坐標，由此可以得出規(guī)則抓取的各碼垛產品的數(shù)據(jù)。

2.3 特殊抓取屬性設置功能

根據(jù)客戶產品的需求，有時碼垛過程是不規(guī)則，如有時候一次抓取3包，有時候一次抓取2包或1包，對于這樣的碼垛要求，特別設計可以任意調整過程參數(shù)的功能塊[2][3]。

采用的流程圖如圖5所示。首先需要單擊響應，記錄當前響應狀態(tài)，這可以通過繼承控件類，增加相關屬性獲得，然后給出標志量。

如圖6所示，接著讀取各控件的ID號，并記錄需要組合或刪除的產品編號，判斷該編號屬性，如果不存在，則編號加1，

實現(xiàn)代碼如下：

Int j=1；

CWnd* pWnd=NULL；

For （ int i=tName+1； i

{

pWnd=GetDlgItem（i）；//獲取控件ID號

If （ NULL == pWnd ） continue；

else

{

If （ i == tName+j ）

{

J++；

Continue；

}

else

{

pWnd→SetDlgCtrlID（tname+j）；

//重新設置并更改ID號

pWnd→SetWingdowText（tName+j-319）；

//設置控件文本

J++；

}

}

}

2.4 碼垛數(shù)據(jù)生成功能

如圖7所示，編號12、21、32、42實現(xiàn)了四種產品的抓取，分別為一次抓取2個產品，方向90度；一次抓取一個產品，方向0度，但占據(jù)兩個產品位置；一次抓取一個產品，方向90度；一次抓取兩個產品，方向0度，但占據(jù)兩個位置。通過本實例，可以實現(xiàn)不同產品、不同抓取規(guī)則的碼垛工藝要求。

3 結束語

本文基于嵌入式硬件系統(tǒng)，以及WinCE系統(tǒng)，詳細設計了碼垛機器人垛型工具設計器。通過介紹垛型編輯原理、坐標關系變換、以及程序代碼，實現(xiàn)不同產品抓取規(guī)則，最終完成屬于沃迪裝備的碼垛機器人碼垛工具設計器的設計。

參考文獻：

[1] 張海平，陳彥.Wincc在打包機人機界面中的設計與應用[J]. HMI與工業(yè)軟件，2012（3）：70-72.

[2] 高磊，王洪濱.Windows CE系統(tǒng)開發(fā)高級編程與典型實例[M].北京：中國電力出版社，2011.

[3] 莫雨.Windows CE大排檔[M].北京：北京航空航天大學出版社，2011.

CRect tRect（m_Cx-W_pro，m_Cy-L_pro， m_Cx， m_Cy）；

//本條指令根據(jù)產品尺寸，坐標統(tǒng)一化處理后，設置產品的顯示區(qū)域；

pStep=new CMyStatic[step*num]；

//創(chuàng)建控件的句柄空間；

for （int i=0； i < step*num ； i++ ）

{if （ step*num <= 9 ）

{ （pStep+i）→Create（WORDS[1+i]，WS_CHILD | WS_VISIBLE | SS_CENTER| SS_NOTIFY，tRect，this，320+i）；}

else

{ （pStep+i）→Create（WORDS[i/10] +WORDS[i%10]，WS_CHILD | WS_VISIBLE | SS_CENTER| SS_NOTIFY， tRect，this，320+i）；}}

//根據(jù)每層產品的數(shù)量，決定采用不同的分支語句

m_Total=step*num；//記錄當前層的產品數(shù)量

2.2 產品位置調整功能

根據(jù)前一階段得出的初始位置，此時的位置不能用于碼垛過程，可以通過移動產品，微調位置得出準確的布局，常規(guī)產品的布局實現(xiàn)如圖3所示：

結合式2、3、4、5、6，再根據(jù)獲取圖4中的點1，點2，點3，點4 坐標，由上式旋轉變換得到1'，2'，3'，4' 坐標，以及1'，2'，3'，4' 絕對坐標系坐標，由此可以得出規(guī)則抓取的各碼垛產品的數(shù)據(jù)。

2.3 特殊抓取屬性設置功能

根據(jù)客戶產品的需求，有時碼垛過程是不規(guī)則，如有時候一次抓取3包，有時候一次抓取2包或1包，對于這樣的碼垛要求，特別設計可以任意調整過程參數(shù)的功能塊[2][3]。

采用的流程圖如圖5所示。首先需要單擊響應，記錄當前響應狀態(tài)，這可以通過繼承控件類，增加相關屬性獲得，然后給出標志量。

如圖6所示，接著讀取各控件的ID號，并記錄需要組合或刪除的產品編號，判斷該編號屬性，如果不存在，則編號加1，

實現(xiàn)代碼如下：

Int j=1；

CWnd* pWnd=NULL；

For （ int i=tName+1； i

{

pWnd=GetDlgItem（i）；//獲取控件ID號

If （ NULL == pWnd ） continue；

else

{

If （ i == tName+j ）

{

J++；

Continue；

}

else

{

pWnd→SetDlgCtrlID（tname+j）；

//重新設置并更改ID號

pWnd→SetWingdowText（tName+j-319）；

//設置控件文本

J++；

}

}

}

2.4 碼垛數(shù)據(jù)生成功能

如圖7所示，編號12、21、32、42實現(xiàn)了四種產品的抓取，分別為一次抓取2個產品，方向90度；一次抓取一個產品，方向0度，但占據(jù)兩個產品位置；一次抓取一個產品，方向90度；一次抓取兩個產品，方向0度，但占據(jù)兩個位置。通過本實例，可以實現(xiàn)不同產品、不同抓取規(guī)則的碼垛工藝要求。

3 結束語

本文基于嵌入式硬件系統(tǒng)，以及WinCE系統(tǒng)，詳細設計了碼垛機器人垛型工具設計器。通過介紹垛型編輯原理、坐標關系變換、以及程序代碼，實現(xiàn)不同產品抓取規(guī)則，最終完成屬于沃迪裝備的碼垛機器人碼垛工具設計器的設計。

參考文獻：

[1] 張海平，陳彥.Wincc在打包機人機界面中的設計與應用[J]. HMI與工業(yè)軟件，2012（3）：70-72.

[2] 高磊，王洪濱.Windows CE系統(tǒng)開發(fā)高級編程與典型實例[M].北京：中國電力出版社，2011.

[3] 莫雨.Windows CE大排檔[M].北京：北京航空航天大學出版社，2011.

CRect tRect（m_Cx-W_pro，m_Cy-L_pro， m_Cx， m_Cy）；

//本條指令根據(jù)產品尺寸，坐標統(tǒng)一化處理后，設置產品的顯示區(qū)域；

pStep=new CMyStatic[step*num]；

//創(chuàng)建控件的句柄空間；

for （int i=0； i < step*num ； i++ ）

{if （ step*num <= 9 ）

{ （pStep+i）→Create（WORDS[1+i]，WS_CHILD | WS_VISIBLE | SS_CENTER| SS_NOTIFY，tRect，this，320+i）；}

else

{ （pStep+i）→Create（WORDS[i/10] +WORDS[i%10]，WS_CHILD | WS_VISIBLE | SS_CENTER| SS_NOTIFY， tRect，this，320+i）；}}

//根據(jù)每層產品的數(shù)量，決定采用不同的分支語句

m_Total=step*num；//記錄當前層的產品數(shù)量

2.2 產品位置調整功能

根據(jù)前一階段得出的初始位置，此時的位置不能用于碼垛過程，可以通過移動產品，微調位置得出準確的布局，常規(guī)產品的布局實現(xiàn)如圖3所示：

結合式2、3、4、5、6，再根據(jù)獲取圖4中的點1，點2，點3，點4 坐標，由上式旋轉變換得到1'，2'，3'，4' 坐標，以及1'，2'，3'，4' 絕對坐標系坐標，由此可以得出規(guī)則抓取的各碼垛產品的數(shù)據(jù)。

2.3 特殊抓取屬性設置功能

根據(jù)客戶產品的需求，有時碼垛過程是不規(guī)則，如有時候一次抓取3包，有時候一次抓取2包或1包，對于這樣的碼垛要求，特別設計可以任意調整過程參數(shù)的功能塊[2][3]。

采用的流程圖如圖5所示。首先需要單擊響應，記錄當前響應狀態(tài)，這可以通過繼承控件類，增加相關屬性獲得，然后給出標志量。

如圖6所示，接著讀取各控件的ID號，并記錄需要組合或刪除的產品編號，判斷該編號屬性，如果不存在，則編號加1，

實現(xiàn)代碼如下：

Int j=1；

CWnd* pWnd=NULL；

For （ int i=tName+1； i

{

pWnd=GetDlgItem（i）；//獲取控件ID號

If （ NULL == pWnd ） continue；

else

{

If （ i == tName+j ）

{

J++；

Continue；

}

else

{

pWnd→SetDlgCtrlID（tname+j）；

//重新設置并更改ID號

pWnd→SetWingdowText（tName+j-319）；

//設置控件文本

J++；

}

}

}

2.4 碼垛數(shù)據(jù)生成功能

如圖7所示，編號12、21、32、42實現(xiàn)了四種產品的抓取，分別為一次抓取2個產品，方向90度；一次抓取一個產品，方向0度，但占據(jù)兩個產品位置；一次抓取一個產品，方向90度；一次抓取兩個產品，方向0度，但占據(jù)兩個位置。通過本實例，可以實現(xiàn)不同產品、不同抓取規(guī)則的碼垛工藝要求。

3 結束語

本文基于嵌入式硬件系統(tǒng)，以及WinCE系統(tǒng)，詳細設計了碼垛機器人垛型工具設計器。通過介紹垛型編輯原理、坐標關系變換、以及程序代碼，實現(xiàn)不同產品抓取規(guī)則，最終完成屬于沃迪裝備的碼垛機器人碼垛工具設計器的設計。

參考文獻：

[1] 張海平，陳彥.Wincc在打包機人機界面中的設計與應用[J]. HMI與工業(yè)軟件，2012（3）：70-72.

[2] 高磊，王洪濱.Windows CE系統(tǒng)開發(fā)高級編程與典型實例[M].北京：中國電力出版社，2011.

[3] 莫雨.Windows CE大排檔[M].北京：北京航空航天大學出版社，2011.