5.4.1 機(jī)器人碼垛工作站仿真(例5-3)

5.4.1機(jī)器人碼垛工作站仿真LOGO5.4.1機(jī)器人碼垛工作站仿真

碼垛機(jī)器人作業(yè)靈活準(zhǔn)確、快速高效、穩(wěn)定性高，大大節(jié)省了勞動(dòng)力和空間，在碼垛行業(yè)有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。

本任務(wù)以工業(yè)機(jī)器人碼垛工作站作為仿真對(duì)象，通過構(gòu)建機(jī)器人碼垛工作站模型，進(jìn)行IRB120機(jī)器人定義、平口手爪工具定義，設(shè)置工具坐標(biāo)系，利用PS軟件的物料流仿真功能，完成碼垛程序的仿真和優(yōu)化。5.4.1機(jī)器人碼垛工作站仿真

如圖5-29所示，本任務(wù)的機(jī)器人碼垛工作站主要由ABBIRB120機(jī)器人、母盤、平口手爪、快換裝置、傳輸線、工作臺(tái)和堆垛模塊組成。輸送線傳輸工件，機(jī)器人抓取工件，搬運(yùn)棋盤格上進(jìn)行碼垛。下面通過案例來說明工業(yè)機(jī)器人碼垛工作站仿真的方法和流程。圖5-29工業(yè)機(jī)器人碼垛工作站【例5-3】采用PS軟件進(jìn)行工件的傳輸和機(jī)器人碼垛工作過程仿真，長方形工件（60mm×30mm×12mm）實(shí)現(xiàn)前后共6個(gè)工件的上料，碼垛要求為3行、1列、2層。操作步驟如下。5.4.1機(jī)器人碼垛工作站仿真（1）雙擊桌面PS圖標(biāo)，打開PS軟件，在歡迎界面，單擊“系統(tǒng)根目錄”輸入框右側(cè)的瀏覽按鈕，更改文件路徑，設(shè)置系統(tǒng)根目錄（如“C:\temp5”），單擊“新建研究”按鈕，在彈出的“新建研究”對(duì)話框中單擊“創(chuàng)建”，單擊“確定”，完成新建研究的創(chuàng)建。將隨書數(shù)據(jù)文件目錄“...\Chapter5Example\RobotStacking”下的“Robot.cojt”

“Table.cojt”

“Conveyer.cojt”

“Gripperflat.cojt”

“Momplate.cojt”“Stack.cojt”復(fù)制到系統(tǒng)根目錄下。在PS軟件中，單擊菜單欄“建?！薄敖M件”→“插入組件”，彈出“插入組件”對(duì)話框，在系統(tǒng)根目錄下，按住Ctrl鍵，單擊選中IRB120機(jī)器人（Robot.cojt）、工作臺(tái)（Table.cojt）、傳輸線（Conveyer.cojt）、平口手爪工具（Gripperflat.cojt）、母盤（Momplate.cojt）和碼垛模塊（Stack.cojt）,單擊“打開”，完成上述組件的插入，構(gòu)建機(jī)器人碼垛工作站。注意：插入組件后，相機(jī)對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真有遮擋，在對(duì)象樹中單擊選中“Conveyer.cojt”，單擊“設(shè)置建模范圍”，選擇相機(jī)及其連接件，將其隱藏，單擊“結(jié)束建模”。5.4.1機(jī)器人碼垛工作站仿真（2）在對(duì)象樹中，單擊“Robot”，單擊“設(shè)置建模范圍”，按照例3-4機(jī)器人定義的方法和步驟，對(duì)IRB120機(jī)器人進(jìn)行定義。機(jī)器人定義完成后，在對(duì)象樹中，單擊“Robot”，單擊“結(jié)束建?！?。在機(jī)器人模型上任意位置單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的工具列表中單擊“機(jī)器人調(diào)整”工具按鈕，彈出“機(jī)器人調(diào)整:Robot”對(duì)話框。按住鼠標(biāo)左鍵，沿著不同的軸拖動(dòng)，觀察機(jī)器人的姿態(tài)是否能夠做出相應(yīng)改變。5.4.1機(jī)器人碼垛工作站仿真（3）在對(duì)象樹中，單擊“Momplate”，單擊“設(shè)置建模范圍”，按照例3-6母盤定義的方法和步驟，對(duì)母盤進(jìn)行設(shè)備定義和工具定義。鼠標(biāo)右鍵單擊機(jī)器人本體，在彈出的菜單中單擊“安裝工具”，彈出“安裝工具-機(jī)器人Robot”對(duì)話框，單擊選中母盤工具，單擊“翻轉(zhuǎn)工具”調(diào)整工具的姿態(tài)，將母盤工具安裝到機(jī)器人上。5.4.1機(jī)器人碼垛工作站仿真（4）在對(duì)象樹中，單擊“Gripper”，單擊“設(shè)置建模范圍”，按照例3-5平口手爪工具定義的方法和步驟，對(duì)其進(jìn)行設(shè)備定義和工具定義。鼠標(biāo)右鍵單擊機(jī)器人本體，在彈出的菜單中單擊“安裝工具”，彈出“安裝工具-機(jī)器人Robot”對(duì)話框，單擊選中平口手爪工具，單擊“翻轉(zhuǎn)工具”調(diào)整工具的姿態(tài)，將平口手爪工具安裝到機(jī)器人上。5.4.1機(jī)器人碼垛工作站仿真（5）單擊菜單欄“建模”→“布局”→“創(chuàng)建坐標(biāo)系”→“在2點(diǎn)之間創(chuàng)建坐標(biāo)系”，如圖5-30所示，在傳輸帶的起點(diǎn)和終點(diǎn)處創(chuàng)建坐標(biāo)系fr1和fr2。重復(fù)創(chuàng)建新坐標(biāo)系操作，如圖5-31所示，創(chuàng)建坐標(biāo)系fr3、fr4、fr5，在對(duì)象樹“坐標(biāo)系”文件夾下，按Ctrl鍵，選中上述坐標(biāo)系，按“Ctrl+C”復(fù)制，單擊“坐標(biāo)系”文件夾，按“Ctrl+V”粘貼，獲得坐標(biāo)系fr3_1、fr4_1、fr5_1。單擊選中坐標(biāo)系fr3_1，按“Alt+P”，彈出“放置操控器”對(duì)話框，單擊平移“Z”軸，輸入12，按回車，將坐標(biāo)系fr3_1抬高12mm。同樣操作，分別將坐標(biāo)系fr4_1和fr5_1沿Z方向抬高12mm。圖5-30創(chuàng)建坐標(biāo)系fr1和fr2圖5-31創(chuàng)建碼垛放置坐標(biāo)系5.4.1機(jī)器人碼垛工作站仿真（6）單擊菜單欄“建?！薄敖M件”→“插入組件”，在彈出的“打開”對(duì)話框中，雙擊“Rectangle.cojt”，插入長方形工件（類型應(yīng)為“零件”）。在對(duì)象樹中，單擊選中“Rectangle”，按“Alt+R”，彈出“重定位”對(duì)話框，“從坐標(biāo)系”設(shè)為“自身”，“到坐標(biāo)系”設(shè)為“fr1”，將長方形工件移動(dòng)到傳輸線的起點(diǎn)。5.4.1機(jī)器人碼垛工作站仿真（7）單擊菜單欄“操作”→“創(chuàng)建操作”→“新建操作”→“新建復(fù)合操作”，新建復(fù)合操作“CompOp”。在操作樹中單擊選中“CompOp”，單擊菜單欄“操作”→“創(chuàng)建操作”→“新建操作”→“新建非仿真操作”，“名稱”修改為“Start”，單擊“確定”。再次新建非仿真操作，“名稱”修改為“Createpart”，單擊“確定”。在操作樹中，右擊“Createpart”，在彈出的菜單中單擊“操作屬性”，彈出“操作屬性”對(duì)話框，如圖5-32所示。單擊“產(chǎn)品”選項(xiàng)，單擊“產(chǎn)品實(shí)例”，在對(duì)象樹中單擊“Rectangle”，將其添加到“產(chǎn)品實(shí)例”。圖5-32“屬性”對(duì)話框5.4.1機(jī)器人碼垛工作站仿真（8）在操作樹中選中“CompOp”，單擊“操作”→“創(chuàng)建操作”→“新建操作”→“新建對(duì)象流操作”，彈出“新建對(duì)象流操作”對(duì)話框，如圖5-33所示，“對(duì)象”選擇“Rectangle”，“起點(diǎn)”設(shè)為“fr1”,“終點(diǎn)”設(shè)為“fr2”,“持續(xù)時(shí)間”設(shè)為“5”，單擊“確定”。圖5-33新建對(duì)象流操作5.4.1機(jī)器人碼垛工作站仿真（9）在操作樹中單擊選中“CompOp”，單擊菜單欄“操作”→“創(chuàng)建操作”→“新建操作”→“新建拾放操作”，彈出“新建拾放操作”對(duì)話框，如圖5-34所示，“握爪”選擇“Gripper”，“拾取”設(shè)為“fr2”,“放置”設(shè)為“fr3”，單擊“確定”。圖5-34新建拾放操作5.4.1機(jī)器人碼垛工作站仿真（10）在操作樹中單擊選中“拾取”，單擊菜單欄“操作”→“添加位置”→“在前面添加位置”→“新建拾放操作”，彈出“機(jī)器人調(diào)整”對(duì)話框，如圖5-35所示，單擊平移“Z”軸，輸入“50”，單擊“確定”，添加過渡點(diǎn)via。重復(fù)添加位置操作，如圖5-36所示，在“拾取”后添加位置via（可通過復(fù)制、粘貼、在路徑編輯器中調(diào)整順序，或者通過添加位置后重命名來實(shí)現(xiàn)）。在“放置”前添加位置via1、via2，via1比“放置”位置Z軸方向高50，via2比via1位置Z軸方向高150。在“放置”位置后添加位置via2和home。注意：home為機(jī)器人初始位置，在圖形窗口右擊機(jī)器人，在彈出的菜單中單擊“初始位置”，待機(jī)器人回到初始位置后，單擊菜單欄“操作”→“添加位置”→“添加當(dāng)前位置”。

圖5-35“機(jī)器人調(diào)整”對(duì)話框圖5-36操作樹5.4.1機(jī)器人碼垛工作站仿真（11）單擊菜單欄“操作”→“創(chuàng)建操作”→“新建操作”→“新建非仿真操作”，“名稱”修改為“Time”，“持續(xù)時(shí)間”輸入“10000000”（最大時(shí)間），確保長方形工件碼垛后不會(huì)消失。（12）在操作樹中單擊選中“CompOp”，單擊菜單欄“操作”→“創(chuàng)建操作”→“新建操作”→“新建拾放操作”，彈出“新建拾放操作”對(duì)話框，“握爪”選擇“Gripper”，“拾取”設(shè)為“fr2”,“放置”設(shè)為“fr4”，單擊“確定”，新建拾放操作“Robot_PNP_Op1”。再創(chuàng)建4個(gè)拾放操作，“拾放”均設(shè)為“fr2”，拾放操作“Robot_PNP_Op2”的“放置”設(shè)為“fr5”，拾放操作“Robot_PNP_Op3”的“放置”設(shè)為“fr5_1”，拾放操作“Robot_PNP_Op4”的“放置”設(shè)為“fr4_1”，拾放操作“Robot_PNP_Op5”的“放置”設(shè)為“fr3_1”。參考步驟（10）的方法，為各個(gè)拾放操作添加過渡點(diǎn)，如圖5-36所示。5.4.1機(jī)器人碼垛工作站仿真（13）保存研究，單擊菜單欄“主頁”→“研究”→“生產(chǎn)線仿真模式”，將仿真從“標(biāo)準(zhǔn)模式”切換為“生產(chǎn)線仿真模式”。在操作樹中右擊“Createpart”，在彈出的菜單中單擊“生成外觀”，將長方形工件顯示出來。在圖形窗口空白處，右擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中單擊“選項(xiàng)”（或按F6），彈出“選項(xiàng)”對(duì)話框，如圖5-37所示，單擊“PLC”選項(xiàng)，在“仿真”中單擊“CEE（周期事件評(píng)估）”，單擊“確定”（或按回車鍵）。圖5-37選項(xiàng)面板5.4.1機(jī)器人碼垛工作站仿真（14）單擊菜單欄“主頁”→“查看器”→“物料流查看器”，打開“物料流查看器”，如圖5-38所示，在操作樹中，分別單擊“Createpart”“Flow”“Robot_PNP_Op”“Time”，按住鼠標(biāo)左鍵，拖動(dòng)到物料查看器。單擊“新建物料流連接”，按住鼠標(biāo)左鍵在不同方框拖動(dòng)，建立物料流連接。圖5-38物料流查看器5.4.1機(jī)器人碼垛工作站仿真（15）單擊菜單欄“主頁”→“查看器”→“信號(hào)查看器”，打開“信號(hào)查看器”，如圖5-39所示。在操作樹中單擊“Createpart”，單擊菜單欄“控件”→“操作信號(hào)”→“創(chuàng)建非仿真起始信號(hào)”，則在信號(hào)查看器中增加新信號(hào)“Createpart_start”。在操作樹中單擊“Flow”，單擊菜單欄“控件”→“操作信號(hào)”→“創(chuàng)建所有流起始信號(hào)”，則在信號(hào)查看器中增加新信號(hào)“Flow_start”。圖5-39信號(hào)查看器5.4.1機(jī)器人碼垛工作站仿真（16）單擊菜單欄“控件”→“資源”→“創(chuàng)建邏輯資源”，彈出“資源邏輯行為編輯器-LB”對(duì)話框。單擊“入口”選項(xiàng)，如圖5-40所示，添加布爾型變量“Createpart”，單擊其右側(cè)“連接的信號(hào)”列，單擊“創(chuàng)建信號(hào)”下拉列表框，單擊“Output”，自動(dòng)創(chuàng)建連接的信號(hào)“LB_Createpart”。繼續(xù)添加布爾型變量“EndCreatepart”，單擊其右側(cè)“連接的信號(hào)”列，在“信號(hào)查看器”中單擊“Createpart_end”，將其設(shè)為連接信號(hào)。單擊“出口”選項(xiàng)，如圖5-41所示，創(chuàng)建布爾型變量“Partcreate”，單擊其右側(cè)“連接的信號(hào)”列，在“信號(hào)查看器”中單擊“Createpart_start”，在“值表達(dá)式”中輸入“SR（Createpart，Endcreatepart）”，單擊“確定”。圖5-40創(chuàng)建入口信號(hào)及連接信號(hào)圖5-41創(chuàng)建出口變量及連接信號(hào)5.4.1機(jī)器人碼垛工作站仿真（17）單擊菜單欄“控件”→“調(diào)試”→“仿真面板”，打開仿真面板。在信號(hào)查看器中單擊選中“LB_Createpart”，在仿真面板中單擊“添加信號(hào)到查看器”，將信號(hào)LB_Createpart添加仿真面板中，如圖5-42所示，勾選“強(qiáng)制”。圖5-42仿真面板5.4.1機(jī)器人碼垛工作站仿真（18）操作加入序列編輯器，按Shift鍵或Ctrl鍵，單擊選中各個(gè)操作，單擊“鏈接”按鈕，如圖5-43所示，建立仿真順序。鼠標(biāo)左鍵雙擊“Start”后過渡標(biāo)志，彈出“過渡編輯器-Start”對(duì)話框，如圖5-44所示，單擊“編輯條件”，輸入“RE(LB_Createpart)”，單擊“確定”。圖5-43序列編輯器圖5-44過渡編輯器5.4.1機(jī)器人碼垛工作站仿真注意：建立鏈接的具體操作為按住Ctrl鍵，按順序單擊“Start”和“Createpart”，單擊“鏈接”按鈕；按住Ctrl鍵，按順序單擊“Createpart”和“Flow”，單擊“鏈接”按鈕；按住Ctrl鍵，按順序單擊“Flow”和“Robot_PNP_Op”，單擊“鏈接”按鈕；按住Ctrl鍵，按順序單擊“Robot_PNP_Op”和“Time”，單擊“鏈接”按鈕；按住Ctrl鍵，按順序單擊“Robot_PNP_Op”和“Robot_PNP_Op1”，單擊“鏈接”按鈕；按住Ctrl鍵，按順序單擊“Robot_PNP_Op1”和“Robot_PNP_Op2”，單擊“鏈接”按鈕；按住Ctrl鍵，按順序單擊“Robot_PNP_Op2”和“Robot_PNP_Op3”，單擊“鏈接”按鈕；按住Ctrl鍵，按順序單擊“Robot_PNP_Op3”和“Robot_PNP_Op4”，單擊“鏈接”按鈕；按住Ctrl鍵，按順序單擊“Robot_PNP_Op4”和“Robot_PNP_Op5”，單擊“鏈接”按鈕。5.4.1機(jī)器人碼垛工作站仿真（19）在序列編輯器中，單擊“正向播放仿真”按鈕，在“仿真面板”中，連續(xù)兩次單擊LB_Createpart信號(hào)右側(cè)“強(qiáng)制值”列的小方框，檢測到LB_Createpart上升沿信號(hào)后，長方形工件開始在輸送線上傳輸，到達(dá)傳輸線終點(diǎn)后，機(jī)器人夾取工件，并將其放置在碼垛模塊上。當(dāng)長方形工件被機(jī)器人拾取后，再次單擊兩次LB_Createpart信號(hào)右側(cè)“