工業(yè)機器人雙線碼垛工藝與程序設計*

范紹平

(四川信息職業(yè)技術學院，四川廣元 628017)

0 引言

碼垛機器人［1］可以代替人工可以進行重復性的物料搬運工作，在自動生產(chǎn)線上具有廣闊的應用與發(fā)展前景。碼垛工藝是指通過對垛的外形尺寸、垛數(shù)、層數(shù)基本參數(shù)設置，對垛的擺放位置進行簡單確認后就能實現(xiàn)所有垛的整齊擺放。碼垛工藝中，托盤用于放置碼垛的物品(區(qū)域)，碼垛工藝指令數(shù)量能支持托盤個數(shù);排樣數(shù)可實現(xiàn)多種不同的排放方式，通常1層1種排樣;參考點是指第一個垛的擺放位置，以后每個垛的坐標以其為基準進行偏移。筆者以卡諾普機器人CRP－S80碼垛工作單元為例進行工藝分析與程序設計。

1 工業(yè)機器人雙線碼垛現(xiàn)場布局圖設計

圖1 工業(yè)機器人雙線碼垛現(xiàn)場布局圖

圖1 為工業(yè)機器人雙線碼垛現(xiàn)場布局圖。

排布為雙線(A線、B線)雙垛(A托盤、B托盤)，每個托盤碼10層，每層碼3包。A托盤(工藝1)，排樣1為奇數(shù)層，排樣2為偶數(shù)層。B托盤(工藝2)，排樣1為奇數(shù)層，排樣2為偶數(shù)層。按上述排布，在碼每個工藝的垛1時，第4軸(機器人)都基本不轉(zhuǎn)動;在碼每個工藝的垛2、垛3時，第4軸轉(zhuǎn)正90°或負90°，這樣會在碼垛時保證較高的運動效率(其他軸最在運動也在90°左右，這樣將能讓每個軸都達到其最大速度)。

2 機器人外部接口信號地址設計

2．1 輸入信號

X00:手抓夾緊檢測信號;

X01:A托盤檢測信號;

X02:B托盤檢測信號;

X03:A線檔板信號檢測(表示A線有料可以抓了);

X04:B線檔板信號檢測(表示B線有料可以抓了);

X05:A線線體號檢測(表示A線有料來了可以準備抓了);

X06:B線線體號檢測(表示B線有料來了可以準備抓了);

X07:防護1(A托盤)檢測，無效時表示有物體或人員干涉，不能對該托盤碼垛;

X08:防護2(B托盤)檢測，無效時表示有物體或人員干涉，不能對該托盤碼垛;

X09:線體開關控制信號，當該信號有效時線體才能轉(zhuǎn)動。

2．2 輸出信號

Y00:抓手控制，有效夾緊，無效松開。受面板M160控制;

Y01:抓手輥A轉(zhuǎn)動控制。系統(tǒng)內(nèi)部PLC控制，X03信號有效時停止該信號，同時受X05控制;

Y02:A線線體轉(zhuǎn)動控制，當X03、X05都有效時停止該信號(來料太多);

Y03:抓手輥B轉(zhuǎn)動控制。系統(tǒng)內(nèi)部PLC控制，X04信號有效時停止該信號，同時受X05控制;

Y04:B線線體轉(zhuǎn)動控制，當X04、X06都有效時停止該信號(來料太多);

Y13:A線裝滿指示;

Y14:B線裝滿指示;

Y15:碼垛指示燈控制，該信號有效表示正在碼垛。

2．3 M輔助繼電器

M350:A線滿標示ON表示滿;

M351:B線滿標示ON表示滿;

M352:A線托盤移動標示ON表示移開;

M353:B線托盤移動標示ON表示移開;

M354:A線清托盤;

M355:B線清托盤;

M356:B線有料但是沒托盤標志。

3 梯形圖設計

控制抓手梯形圖如圖2，托盤移走梯形圖如圖3。

圖2 控制抓手梯形圖程序

圖2 中，M160用來控制抓手，當總停(X009)開啟時，A檔信號(X03)沒來時，A抓手輥控制(Y01)有效，反之來料后停止轉(zhuǎn)動;總停(X009)開啟時，A檔信號(X03)、A線體檢測信號(X05)沒來時，A線體轉(zhuǎn)動控制(Y02)有效，反之兩種感應都有效，則停線體;總停(X009)開啟時，B檔信號(X05)沒來時，B抓手輥控制(Y03)有效，反之來料后停止轉(zhuǎn)動;當總停(X09)開啟時，B檔信號(X04)、B線體檢測信號(X06)沒來時，B線體轉(zhuǎn)動控制(Y04)有效，反之兩種感應都有效，則停線體。

圖3 托盤移走梯形圖

圖3 中，X01無效(托盤移走)5 s后將A線托盤移動標志M352置位，M354由程序復位托盤移動標志;X02無效(托盤移走)5 s后將B線托盤移動標志M353置位，M355由程序復位托盤移動標志。

4 機器人移動點位分布設計

(1)A線點位如下:

GP0:A線取件點;

GP1:A線準備取件點;

GP2:過渡點備份(先記錄，之后進入工藝在工藝里過渡點)。

(2)B線變量如下:

GP10:B線取件點;

GP11:B線準備取件點;

GP12:過渡點備份(先記錄，之后進入工藝在工藝里過渡點)。

(3)A線、B線GP點分布。圖4為A線、B線GP點分布圖側(cè)視圖，圖4A線、B線為GP點位置俯視圖。

圖4 A、B線GP點分布圖側(cè)視圖

取件點即能抓袋的位置，準備取件在在取點的正上方(只有Z方向有偏移)，為了確保速度的連貫性，取件點與準備取件點在Z方向距離要大于300 mm。過渡點應該在準備取件點上面，X、Y方向的坐標可適當向托盤做些量偏移，方便過渡。過渡點是每層提高一個袋的厚度，所以在取點時要注意確保在碼到最高層時不要超過機器人運行高度。準備放件點在放件點的正上方，準備放件點是每層提高一個袋的厚度，所以在取點時要注意確保在碼到最高層時不要超過機器人運行高度。

圖5 GP點位置俯視圖

5 機器人控制程序設計

5．1 主程序

通過上面分析得知B線要比A線快很多，所以B線優(yōu)先。主程序如下:

IFM356==OFF 7 上次B線有料但是沒托盤

IF X04==ON 0 B左線有料

IF X#(2)==ON 1 判斷是否有托盤

IFM#(353)==ON 2 B托盤被移開過5秒

SETGI#(92)1 把碼垛數(shù)置為1

MOVJVJ=65%GP#11 PL=9 運動到準備取

件點

DOUTM#(355)=ON 清除托盤移動標志

Time 200

DOUTM#(355)=OFF 清除托盤移動標志

CALL right調(diào)用B托盤工藝文件

Else 2 B托盤沒被被移開過

IFM#(351)==OFF 3 B托盤是否已碼垛，ON

的碼滿

MOVJVJ=65%GP#11 PL=9 運動到準備取

件點

CALL right 調(diào)用B托盤工藝文件

Else 3

DOUTM#(356)=ON

ENDIF 3

ENDIF 2

Else 1

DOUTM#(356)=ON

ENDIF 1

Elsif X03==ON 0 A線有料

IF X#(1)==ON 4 判斷是否有托盤

IFM#(352)==ON 5 A托盤被移開過5秒

SETGI#(91)1把碼垛數(shù)置為1

MOVJVJ=65%GP#1 PL=9 運動到準備取件

點

DOUTM#(354)=ON 清除托盤移動標志

Time 200

DOUTM#(354)=OFF 清除托盤移動標志

CALL left調(diào)用A托盤工藝文件

Else 5 A托盤沒被被移開過

IFM#(350)==OFF 6 A托盤是否已碼垛，ON

的碼滿

MOVJVJ=65%GP#1 PL=9 運動到準備取件

點

CALL left 調(diào)用A托盤工藝文件

ENDIF 6

ENDIF 5

ENDIF 4

ENDIF 0

Else 7 上次B線有料但是沒托盤，就判斷A

線是否需搬

DOUTM#(356)=OFF 清上次B線有料但是沒

托盤標志

Endif 7

Main1:用于當B線條件不滿足時，再判斷一次

A線，因為主程序IF太多所

以獨立一個程序

IF X03==ON 1 A線有料

IF X#(1)==ON 2 判斷是否有托盤

IFM#(352)==ON 3 A托盤被移開過5秒

SETGI#(91)1 把碼垛數(shù)置為1

MOVJVJ=65%GP#1 PL=9 運動到準備取件

點

DOUTM#(354)=ON 清除托盤移動標志

Time 200

DOUTM#(354)=OFF 清除托盤移動標志

CALL left 調(diào)用A托盤工藝文件

Else 3 A 托盤沒被被移開過

IFM#(350)==OFF 0 A 托盤是否已碼垛，ON

的碼滿

MOVJVJ=65%GP#1 PL=9 運動到準備取

件點

CALL left 調(diào)用A托盤工藝文件

ENDIF 0

ENDIF 3

ENDIF 2

ENDIF 1

5．2 A托盤子程序

A托盤子程序如下:

DOUTM#(350)=OFF 清除碼垛標志

DOUT Y#(13)=OFF 滅碼滿指示燈。

DOUT Y#(15)=ON 點亮碼垛中指示燈。

DOUTM#(160)=OFF 打開手抓

WTAIT X#(0)==OFF T=0 檢測手抓是否打

開到位

MOVJVJ=65%GP#1 PL=9 運動到準備取件

點

WAIT X#(3)==ON T=0 檢測抓手輥上是否

有料

MOVL VL=500．0MM/SGP#0 PL=0 運動到取

件點

TIME T=50延時50ms 確保手抓準確到位

DOUTM#(160)=ON 夾緊手抓

PALLET#1 執(zhí)行1號工藝，計算擺放位置做準

備

WTAIT X#(0)==ON T=0 檢測手抓是否夾緊

到位

WTAIT X#(1)==ON T=0 判斷是否有左托盤

MOVL VL=1200．0MM/SGP#1 PL=9 提起

WAIT X#(14)==ON T=0 確認總起動信號有

效

WAIT X#(7)==OFF T=0 確認沒有人員進入

機器人工作區(qū)

MOVJVJ=100%GP#81 PL=9 運動過渡點

MOVJVJ=100%GP#90 PL=9 運動準備放件

點

MOVL VL=2000．0MM/SGP#91 PL=0 運動到放

件點

TIME T=50 延時50ms確保手抓準確到位

DOUTM#(160)=OFF 打開手抓

WTAIT X#(0)==OFF T=0 檢測手抓是否打

開到位

INC GI#(91) 放完1件，把垛數(shù)加1。

TIME T=50 延時50ms確保手抓打開準確到

位，(可以不要)

MOVL VL=2000．0MM/SGP#90 PL=9 運動到

放件點

MOVJVJ=100%GP#81 PL=9 運動到過渡點

IF GI#(91)==31 1

DOUT Y#(15)=OFF 已碼滿，清除碼垛指示

燈。

DOUT Y#(13)=ON 點亮碼滿指示燈。

DOUTM#(350)=ON 置碼滿標志

SETGI#(91)1把碼垛數(shù)置為1

ENDIF 1

RET返回主程序

5．3 B托盤子程序

B托盤子程序如下:

DOUTM#(351)=OFF 清除碼垛標志

DOUT Y#(14)=OFF 滅碼滿指示燈。

DOUT Y#(15)=ON 點亮碼垛中指示燈。

DOUTM#(160)=OFF 打開手抓

WTAIT X#(0)==OFF T=0 檢測手抓是否打

開到位

MOVJVJ=100%GP#11 PL=9 運動到準備取

件點

WAIT X#(04)==ON T=0 檢測抓手輥上是否

有料

MOVL VL=500．0MM/SGP#10 PL=0 運動到

取件點

TIME T=50 延時50ms確保手抓準確到位

DOUTM#(160)=ON夾緊手抓

PALLET#2執(zhí)行2號工藝，計算擺放位置做準備

X#(0)==ON T=0 檢測手抓是否夾緊到位

WTAITX#(2)==ON T=0 判斷是否有右托盤

MOVL VL=1200．0MM/SGP#11 PL=9 提起

WAIT X#(14)==ON T=0確認總起動信號有效

WAIT X#(08)==OFF T=0確認沒有人員進入

機器人工作區(qū)

MOVJVJ=100%GP#82 PL=9 運動到過渡點

MOVJVJ=100%GP#90 PL=9 運動到準備放

件點

MOVL VL=2000．0MM/SGP#91 PL=9 運動到

放件點

TIME T=50延時50ms確保手抓準確到位

DOUTM#(160)=OFF 打開手抓

WTAIT X#(0)==OFF T=0 檢測手抓是否打

開到位

INC GI#(92) 放完1件，把垛數(shù)加1。

TIME T=50延時50ms確保手抓打開準確到位，

(可以不要)

MOVL VL=2000．0MM/SGP#90 PL=9 運動到

放件點

MOVJVJ=100%GP#81 PL=9 運動到過渡點

IFGI#(92)==31 1如果已經(jīng)碼滿

DOUT Y#(15)=OFF 已碼滿，清除碼垛指示

燈。

DOUT Y#(14)=ON 點亮碼滿指示燈。

DOUTM#(351)=ON置碼滿標志

SETGI#(92)1把碼垛數(shù)置為1

ENDIF 1

RET返回主程序

6 結(jié)語

工業(yè)機器人是工業(yè)和服務業(yè)的重大生產(chǎn)和服務性設備，也是先進制造技術領域不可缺少的自動化設備。工業(yè)機器人代替人工可以進行重復性的物料搬運工作，在自動生產(chǎn)線上具有廣闊的應用，所以工業(yè)機器人在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的應用將大大的提升企業(yè)產(chǎn)品的競爭力，對國家經(jīng)濟產(chǎn)生巨大的推動作用。

［1］ 徐元宣．工業(yè)機器人［M］．北京:中國輕工業(yè)出版社，1999．