機器人在工件探傷中的應(yīng)用

1、機器人在工件探傷中的應(yīng)用     一、 直角坐標(biāo)機器人介紹    德國百格拉公司是世界上最著名的機器人供應(yīng)商之一，生產(chǎn)多種規(guī)格的直線運動單元 / 導(dǎo)軌、步進電機、交流伺服電機、直線電機和多軸數(shù)控系統(tǒng)。以此為基礎(chǔ)，在短時間內(nèi)可提供各種規(guī)格的線性導(dǎo)軌、二維、三維標(biāo)準機器人及用戶專用機器人和生產(chǎn)線。這些機器人可以裝備焊槍、通用手爪或?qū)Ｓ霉ぞ?，完成焊接、搬運、上下料、包裝、碼垛、拆垛、檢測、探傷、分類、裝配、貼標(biāo)、噴碼、打碼、（軟仿型）噴涂等一系列工作。由于百格拉的導(dǎo)軌、驅(qū)動電機、減速機和控制

2、系統(tǒng)等所有部件全部自己生產(chǎn)，使得機器人整體性能更加優(yōu)異。十多年來，出廠的機器人和生產(chǎn)線全部在正常工作。深受包裝機械、印刷機械、機械電子、汽車、食品、藥品和化妝品生產(chǎn)等行業(yè)新老用戶的厚愛。    百格拉公司的 120 多名專家及工程技術(shù)人員成功開發(fā)生產(chǎn)了各種規(guī)格的線性導(dǎo)軌，并在此基礎(chǔ)上與用戶密切合作開發(fā)通用及專用機器人，已為許多廠家提供了數(shù)千臺各種專用機器人及生產(chǎn)線。其中一個應(yīng)用領(lǐng)域是工件無損探傷。    在直角坐標(biāo)機器人中各個軸主要是做直線運動，而且運動方向通常是相互垂直的，所以叫直角坐標(biāo)機器人

3、。直角坐標(biāo)機器人可分為一維到多維很多種，每一維是一個運動軸，由一個直線運動單元組成。一臺噴涂用三維直角坐標(biāo)機器人由三個直線運動單元組成，而一臺碼垛機器人根據(jù)應(yīng)用要求通常由幾個一維，二維和三維直角坐標(biāo)機器人組合而成。百格拉公司直角坐標(biāo)機器人的主要技術(shù)數(shù)據(jù)是運動行程 0 到 18 米 ；負載 1180 公斤；重復(fù)定位精度 0.05mm ；每個軸運動速度最高可達 5 米 / 秒。    每個直線運動單元的主要部分是特制高強度高直線度

4、鋁型材，橫截面積可實現(xiàn) 40× 40mm 2 到 120× 120mm 2 ，也可以由多根組合成為一個大截面的導(dǎo)軌。型材內(nèi)部配有特殊的鋼軌來保證機械強度和長期保持平行度，同時也是運動滑塊的載體。配滾珠絲杠和密封軸承導(dǎo)軌的直線運動單元的特點是定位精度高，帶負載能力強，速度最大到 1 米 / 秒；滑動方式分為光杠滾輪軸承導(dǎo)軌和密封軸承導(dǎo)軌；優(yōu)點是鋼性好、磨擦系數(shù)小、阻力低、精度高；傳動方式主要有齒型帶、齒條和滾珠絲杠傳動；驅(qū)動電機主要分為步進電機和伺服電機兩種

5、，有時驅(qū)動電機配 NEUGART 精密行星減速機來增大出力和減少負載的轉(zhuǎn)動慣量。 根據(jù)機器人所要完成的工作，首先確定機器人的結(jié)構(gòu)組成?？梢允驱堥T式，掛壁安裝式等。再按工作要求所給出各軸的運動行程、負載、運動速度、加速度，動作周期來選每個運動軸直線運動單元的型號，所配驅(qū)動電機及所配 NEUGART 精密行星減速機的型號。下圖是一個典型三維直角坐標(biāo)機器人。 600)this.width=600" border=0>二、百格拉公司機器人在無損檢測中的應(yīng)用案例 1、在航天飛船部件無損檢測中的應(yīng)用 (1)&#

6、160;任務(wù)：采用超聲無損探傷對航天飛船上的許多 部件進行無損掃描。 (2) 機器人型號及設(shè)備  選用百格拉三維直角坐標(biāo)機器人 PR 6/3 , X ， Y ， Z 軸的有效行程分別為 5400mm ， 5400mm 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 0360° 。 最大可以被測物體是

7、60;5400*5400* 400 mm 。  可對部件從上到下 360° 無損探傷掃描。 掃描密度幾乎沒有限制，可以非常精密， 也可以僅對部件的幾個關(guān)鍵部位進行無損 探傷掃描。  右圖是對儀表板進行無損探傷掃描。 (3) 任務(wù)描述：控制系統(tǒng)使用百格拉公司 TLCC ，驅(qū)動電機是百格拉公司智能伺服控制系統(tǒng) TLC612 ， TLC411 實現(xiàn)定位控制。 TLCC 是一

8、個專用工控機，通過 CAN 總線控制 TLC 伺服控制系統(tǒng)。 TLCC 可以預(yù)存很多部件的幾何數(shù)據(jù)，用于引導(dǎo)超聲探頭等距離或多方位、多角度的無損探傷掃描。得到的測量數(shù)據(jù)可以存儲在 TLCC 中，可以給出分析探傷的結(jié)果，可以打印或上傳給上位機，以便進一步保存和分析，也可以顯示出探傷掃描圖象及對應(yīng)濾波，增強、放大、旋轉(zhuǎn)、特征提取及分析等。 2、(1) 任務(wù)：航天飛船圓柱類部件無損探傷掃描 (2) 機器人型號及設(shè)備  選用百格拉二維直角坐標(biāo)機器人 LP

9、-4/2 ，  x 軸行程為 500mm ， z 軸行程為 1300mm ， 在 Z 軸上裝配掃描頭，通過可旋轉(zhuǎn)軸可對 儀表板由上到下每一個部位進行 360° 掃 描。  旋轉(zhuǎn)軸采用 BERGER LAHR 步進電機 VRDM31117 驅(qū)動加 NEUGART 精密 行星減速機 PLS90/8 ?？?/p>

10、制系統(tǒng)使用 百格拉公司專用工控機 TLCC 。 (3) 任務(wù)要求：整個過程需要機器人的動作 保持高重復(fù)性，并且要求定位極其精確， 可簡便地完成自動和手動操作等功能的轉(zhuǎn)換。這里探頭不轉(zhuǎn)，可以上下和前后精密運動。被測部件要轉(zhuǎn)動，其它功能類同前面 1 ）中所描述的。 3、(1) 任務(wù)：超大型圓柱類鋼件無損探傷掃描。 (2) 機器人型號及設(shè)備  選用二維直角坐標(biāo)機器人 LP-8/2 ，  完成 X

11、0;軸和 Z 軸方向上的動作。 X 軸驅(qū)動電機采用 BERGER LAHR 伺服電機 SER31122 ， SER31122 驅(qū)動一個德國 NEUGART 公司精密行星減速機 PLS90HP 。 Z 軸驅(qū)動電機采用 BERGER LAHR 步進電機 VRDM3913 ， VRDM3913 驅(qū)動一個德國 NEUGART 公司精密行星減速機&

12、#160;PLS70/64HP 。  被測物體是 8m 長，直徑 600mm 的柱類鋼件，放在一個大型液體容器里。大型容器的兩端各有一個夾具，用于水平固定柱類鋼件。鋼件作為轉(zhuǎn)動軸由一臺 BERGER LAHR 伺服電機 SER31122 配德國 NEUGART 公司精密行星減速機 PLS115/64HP 驅(qū)動。 (3) 任務(wù)要求：    旋轉(zhuǎn)軸帶動長約 8m 

13、;的鋼件每旋轉(zhuǎn)一個角度 X1 后靜止， Z 軸下到鋼件表面 X2 毫米高后停止。這時 X 軸開始運動，每移動 X3 毫米探頭掃描一次，完成 X 軸方向 8m 長的掃描后 X 軸和 Z 軸都處于靜止?fàn)顟B(tài)。旋轉(zhuǎn)軸再按原轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)動 X1 度停止， X 軸開設(shè)掃描運動。這一過程要反復(fù)進行到整個鋼件表面被均勻掃描一次。 所以整個過程需要機器人的動作保持高重復(fù)性，平穩(wěn)性，并且要

14、求定位極其精確。 X 軸的定位精度如下：電機每轉(zhuǎn)為 16384 點，經(jīng)行星減速機 64 倍減速后為 16384*64 。 X 軸的驅(qū)動軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)， X 軸行走 175mm , 電機每轉(zhuǎn)一步 X 軸走 175000/16384/64 =0.167 m. X 軸的定位精度如下：電機每轉(zhuǎn)為 16384 點，經(jīng)行星減速機 64 倍減速后為

15、0;16384*64 。旋轉(zhuǎn)軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)對應(yīng)的周長是 600*3.14 = 1884mm , 電機每轉(zhuǎn)一步旋轉(zhuǎn)軸表面轉(zhuǎn)過 1884000/16384/64 =1.797 m 。實際上用不著這樣高的精度，而用精密行星減速機的目的是為了大量減少驅(qū)動電機與負載的轉(zhuǎn)動慣量比，來保證各軸的精確平穩(wěn)運行。 控制系統(tǒng)使用百格拉公司專用工控機 TLCC ，其功能同前面的兩個應(yīng)用。 600)this.width=600" border=0>600)this.width=600" border=0>三、結(jié)束語：    本文講述了德國百格拉公司的直角坐標(biāo)機器人配套超聲波掃描儀，在工件探傷中的三例應(yīng)用。此外，德國百格拉公司的直角坐標(biāo)機器人還被打量用于 X 射線探傷掃描。類似的應(yīng)用還有配備 CCD 攝像機來檢驗和識別一些印刷品的質(zhì)量。配備激光高度測量儀來對超大物體的三維形狀進行測量和檢驗，如大型鑄件和飛機