工業(yè)機(jī)器人取料放料實(shí)時(shí)在線智能檢測(cè)技術(shù)

車江濤，李順利，張黎燕，李亞萍

（河南機(jī)電職業(yè)學(xué)院，河南鄭州 451191）

0 引言

隨著科技的進(jìn)步以及現(xiàn)代化進(jìn)程加快，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣。取料、放料便是一種常見(jiàn)的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用方向，因其操作具有極高的重復(fù)性、所以工業(yè)機(jī)器人比起人工效率更高。當(dāng)下，人們對(duì)取料速度要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的人工取料、放料只能應(yīng)用在物料輕便、尺寸和形狀變化大、吞吐量小的場(chǎng)合，這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)需求，機(jī)器人的取料、放料應(yīng)運(yùn)而生。工業(yè)機(jī)器人可以代替人們?cè)谖ｋU(xiǎn)、有毒、低溫、高熱等惡劣環(huán)境中工作，幫助人們完成繁重、單調(diào)、重復(fù)的勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。但是，傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人取料、放料仍需一線技術(shù)人員在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)緊盯各個(gè)生產(chǎn)步驟和環(huán)節(jié)，以確保生產(chǎn)工作的有序進(jìn)行。取料、放料工作出現(xiàn)故障時(shí)，技術(shù)人員必須打開(kāi)檢測(cè)器深入探查才能發(fā)現(xiàn)故障所在，必須親臨生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)才能實(shí)時(shí)把握生產(chǎn)進(jìn)程。對(duì)于一線技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，一些危險(xiǎn)的生產(chǎn)場(chǎng)景，尤其是有毒、高溫、取、放易燃易爆物料等的生產(chǎn)車間無(wú)疑增加了人身安全風(fēng)險(xiǎn)。

基于此缺點(diǎn)設(shè)計(jì)出工業(yè)機(jī)器人取料放料實(shí)時(shí)在線智能監(jiān)測(cè)裝置GUI，旨在幫助工業(yè)機(jī)器人取料、放料生產(chǎn)線上一線技術(shù)人員（以下簡(jiǎn)稱用戶）監(jiān)測(cè)各個(gè)生產(chǎn)步驟、生產(chǎn)進(jìn)程、生產(chǎn)過(guò)程中的信號(hào)變化、機(jī)器人當(dāng)前位置、機(jī)器人當(dāng)前動(dòng)作、機(jī)器人取料與放料數(shù)量以及生產(chǎn)是否完成等生產(chǎn)過(guò)程中的各項(xiàng)信息。

1 GUI 設(shè)計(jì)及說(shuō)明

圖1 所示的是GUI 首頁(yè)，左側(cè)工業(yè)機(jī)器人的圖片喻示著本裝置適用的行業(yè)領(lǐng)域是工業(yè)機(jī)器人行業(yè)，使用對(duì)象是采用機(jī)器人進(jìn)行取料、放料生產(chǎn)的一線技術(shù)人員。右側(cè)是“信號(hào)監(jiān)測(cè)頁(yè)”、“位置監(jiān)測(cè)頁(yè)”“生產(chǎn)設(shè)定頁(yè)”3 個(gè)按鈕，用戶點(diǎn)擊相應(yīng)按鈕即可進(jìn)入如圖2、圖3、圖4 所示的相關(guān)操作界面。如圖4 所示，點(diǎn)擊首頁(yè)“生產(chǎn)設(shè)定頁(yè)”按鈕后，系統(tǒng)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)至該界面。

圖1 GUI 首頁(yè)

圖2 GUI 設(shè)計(jì)之信號(hào)監(jiān)測(cè)頁(yè)

圖3 GUI 設(shè)計(jì)之位置監(jiān)測(cè)頁(yè)

圖4 GUI 設(shè)計(jì)之生產(chǎn)設(shè)定頁(yè)

2 生產(chǎn)要求設(shè)定及進(jìn)程界

圖5 所示的是本軟件生產(chǎn)要求設(shè)定及進(jìn)程界面的操作說(shuō)明，編號(hào)為1 的是放料層數(shù)設(shè)定數(shù)字輸入框如圖6 所示，用戶點(diǎn)擊該數(shù)字輸入框，即可輸入放料層數(shù)。

圖5 生產(chǎn)要求設(shè)定及進(jìn)程界面用戶操作說(shuō)明

圖6 放料層數(shù)數(shù)字輸入框

編號(hào)為2 的是6 個(gè)機(jī)器人位置輸入按鈕，用戶點(diǎn)擊按鈕即可分別輸入機(jī)器人取料點(diǎn)、放料點(diǎn)1、放料點(diǎn)2、加工點(diǎn)、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)起始點(diǎn)等實(shí)際生產(chǎn)場(chǎng)景所要求的位坐標(biāo)。以其中一個(gè)點(diǎn)的位置坐標(biāo)設(shè)定為例，用戶點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的位置輸入按鈕，如圖7 所示，本軟件自動(dòng)彈出機(jī)器人位置X、Y、Z 坐標(biāo)值設(shè)定窗口。

圖7 位置坐標(biāo)設(shè)定

編號(hào)為3 的是機(jī)器人取料數(shù)的統(tǒng)計(jì)顯示框，當(dāng)機(jī)器人在輸送鏈上每取走一次物料數(shù)值自動(dòng)加1，以此來(lái)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)機(jī)器人取料總數(shù)的多少，借此反映生產(chǎn)進(jìn)程。此數(shù)值，用戶僅可觀察，不能修改。編號(hào)為4 的是生產(chǎn)進(jìn)程柱狀圖，該圖用于顯示機(jī)器人工作完成量和剩余量，柱狀圖上方數(shù)字為百分?jǐn)?shù)。編號(hào)為5 的是生產(chǎn)是否完成的檢查框，當(dāng)生產(chǎn)進(jìn)程完成時(shí)，生產(chǎn)進(jìn)程柱狀圖顯示100%，檢查框中亮起如圖8 所示的對(duì)勾。

圖8 檢查框的使用

用戶點(diǎn)擊生產(chǎn)要求設(shè)定及進(jìn)程界面左下角的“上一頁(yè)”按鈕，本裝置屏幕自動(dòng)跳轉(zhuǎn)至上圖3 所示的位置監(jiān)測(cè)頁(yè)界面，點(diǎn)擊“回到首頁(yè)”按鈕，屏幕自動(dòng)跳轉(zhuǎn)至圖1 所示的GUI 首頁(yè)。

3 生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)在線—信號(hào)智能監(jiān)測(cè)頁(yè)

本裝置分界面之生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)在線—信號(hào)智能監(jiān)測(cè)頁(yè)（以下簡(jiǎn)稱信號(hào)監(jiān)測(cè)頁(yè)），該界面中共有6 個(gè)信號(hào)燈，充分對(duì)應(yīng)生產(chǎn)工藝中PLC 設(shè)備及工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的各個(gè)信號(hào)，涵蓋機(jī)器人從運(yùn)動(dòng)開(kāi)始到結(jié)束的所有系統(tǒng)間傳遞的信號(hào)。用戶借助這些信號(hào)燈的亮起與否即可判斷機(jī)器人處于何種工作狀態(tài)、生產(chǎn)是否出現(xiàn)停止和故障，以及故障出現(xiàn)在何處。采用本裝置進(jìn)行生產(chǎn)操作，可以為用戶節(jié)省大量時(shí)間和精力。

生產(chǎn)進(jìn)行時(shí)系統(tǒng)中信號(hào)的變化如圖9 所示，從圖9 可以判斷出機(jī)器人工作站中輸送鏈，機(jī)器人末端執(zhí)行器等外部設(shè)備正常啟動(dòng)，機(jī)器人已成功抓取物料，即將進(jìn)行放料操作。用戶點(diǎn)擊本界面左下方“上一頁(yè)”按鈕，本裝置屏幕自動(dòng)跳轉(zhuǎn)至圖1 所示的GUI 首頁(yè)，點(diǎn)擊“下一頁(yè)”按鈕，屏幕跳轉(zhuǎn)至圖3 所示的位置監(jiān)測(cè)界面。

圖9 生產(chǎn)過(guò)程信號(hào)變化

4 生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)在線—位置智能監(jiān)測(cè)頁(yè)

圖3 為本裝置分界面之生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)在線—位置智能監(jiān)測(cè)頁(yè)。在界面中，左側(cè)為生產(chǎn)工藝中各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的文字注釋說(shuō)明，右側(cè)是各個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的實(shí)時(shí)坐標(biāo)值。隨著生產(chǎn)場(chǎng)景的不斷變化，操作者設(shè)定的各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)值實(shí)時(shí)顯示在屏幕中。用戶可根據(jù)顯示的當(dāng)前設(shè)定坐標(biāo)值與理論值的對(duì)比，不斷調(diào)試生產(chǎn)工藝，提高機(jī)器人工作效率。用戶點(diǎn)擊該界面左下方“上一頁(yè)”按鈕，本軟件屏幕自動(dòng)跳轉(zhuǎn)至圖2 所示的信號(hào)監(jiān)測(cè)頁(yè)，點(diǎn)擊“下一頁(yè)”按鈕，屏幕自動(dòng)跳轉(zhuǎn)至圖4 所示的生產(chǎn)設(shè)定頁(yè)。

5 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)當(dāng)前工業(yè)機(jī)器人工作環(huán)境的限制開(kāi)發(fā)了工業(yè)機(jī)器人取料放料實(shí)時(shí)在線智能監(jiān)測(cè)裝置，并且設(shè)計(jì)出人機(jī)對(duì)話的窗口，降低了一些非專業(yè)人員的操做難度。根據(jù)不同工作環(huán)境的狀況，使得傷及人員事故的概率降到最低。而且將信號(hào)監(jiān)測(cè)應(yīng)用到機(jī)器人的工作情況中，能夠更好的判斷機(jī)器人在工作中出現(xiàn)的故障，使得維修成本更低。能后滿足企業(yè)對(duì)機(jī)器人的要求，具有一定的實(shí)用性。