CN105511400B - 一种冲压机器人控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种冲压机器人控制系统，可解决多台冲压机器人不能有效配合完成各工序操作的技术问题。包括运动控制模块，示教显示模块，通信模块，电机驱动模块，还包括外围设备；所述运动控制模块用于接收示教显示模块的运动控制命令和外围设备信号，控制机器人运动到相应的目标位置，在运动过程中发送信号控制外围设备，以及将机器人当前所处的运动状态发送给示教显示模块；本发明将外接设备的信号控制与冲压流程的每一个步骤相结合，简化和集成了冲压流程，有效实现了多台冲压机器人联合操作，提高了工作节拍，能够满足工厂、车间的自动冲压需求。

Description

一种冲压机器人控制系统
技术领域
本发明涉及工业自动冲压领域，特别涉及一种冲压机器人控制系统。
背景技术
在工业生产中应用的机器人被称为工业机器人，它可以提高生产的自动化水平和劳动生产率，也可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产，尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。工业机器人虽然目前还不如人那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力量大的特点。因此，工业机器人已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。
控制系统是支配工业机器人按规定要求运动的系统，目前工业机器人的控制系统一般由程序控制系统和电气定位或机械挡块定位系统组成。控制系统支配着工业机器人按规定的程序运动，并记忆人们给予工业机器人的指令信息，如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间等，同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对工业机器人的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。
冲压机器人应用于自动冲压产线领域，该领域最显著的特点为冲压精度高，冲压工序复杂，速度快。其中冲压精度高和速度对冲压机器人的定位精度以及节拍数有较高的要求。另外，冲压工序复杂，则需要多台冲压机器人配合完成各工序的冲压操作，因此，如何有效使多台冲压机器人联合操作，也是一个关键问题。
发明内容
本发明提出的一种冲压机器人控制系统，可解决多台冲压机器人不能有效配合完成各工序操作的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
该冲压机器人控制系统，包含运动控制模块，示教显示模块，通信模块，电机驱动模块，其中：
运动控制模块接收示教显示模块的运动控制命令和外围设备信号，控制机器人运动到相应的目标位置，在运动过程中发送信号控制外围设备，以及将机器人当前所处的运动状态发送给示教显示模块，该模块用于机器人运动点解析，运动点之间路径选择，外围设备信号处理，运动控制命令处理，两点之间路径规划及运动插补处理；
运动点解析包括将示教显示模块保存的运动点，根据保存时的相应的语法格式进行解析，得到一个冲压回合的所有运动点的坐标值；
运动点之间路径选择用于根据外围设备的输出信号和运动控制命令，选择机器人的下一个运动目标点，并判断在下一个目标点机器人是否停止，机器人在目标点停止的条件为示教显示模块的单步，暂停，停止命令,等待时间参数不为0，以及外围设备未准备好信号，否则机器人在目标点不停止；
外围设备信号处理包括根据不同的外围设备，针对处理该设备的输出信号来控制机器人是否运行，其中，外围设备的输出信号为外围设备准备完成信号；并将机器人在运动过程中发出的控制外围设备信号，根据不同的设备，控制不同设备的相应操作；
运动控制命令处理模块处理接收的示教显示模块的运动控制命令，这些控制命令包括运行，带料运行，单步，暂停，停止命令，针对不同的控制命令，机器人有相应的响应操作，其中，带料运行命令，是指机器人在第一回合的冲压过程中不需要询问外围设备的输出信号，即可运行，但在第二回合的冲压过程中会继续询问外围设备的输出信号，才能运行；
两点之间路径规划模块根据用户在示教显示模块设定的机器人运动的速度和加速度，计算机器人运行到目标点所需的时间，以及机器人每个轴的运动轨迹曲线，该曲线采用多次多项式曲线，并保证机器人平滑的，以及各轴同步的运动到目标点；
运动插补模块将两点之间路径规划计算得到的机器人各轴的运动轨迹曲线，根据一定的插值周期，该插值周期为8ms,将该段插值周期内的各轴位移值发送给电机驱动模块，并判断各位移值是否均满足要求，否则报错。
示教显示模块用于用户示教一个冲压回合的所有运动点，通过运动控制命令控制机器人运动，显示机器人运动控制模块反馈的机器人运动控制信息，以及显示机器人运动控制模块和电机驱动模块反馈的错误信息，该模块包含机器人运动点示教与保存，机器人零点设置，机器人运动命令设置，机器人运动状态显示，以及错误信息显示。
通信模块包含示教显示模块与运动控制模块，运动控制模块与外围设备，运动控制模块与电机驱动模块之间的通信；
电机驱动模块用于将运动控制模块发送的每个插值周期内的位移转换成脉冲个数，并将脉冲个数转换成波形信号驱动电机，以及电机数据反馈过程。
本发明的有益效果是：
其一，本发明将冲压机器人本体运动控制与外围设备信号控制，有效结合，在机器人运动过程中实现了与外围设备的信号交互，并将外围设备的信号控制与冲压流程的每一个步骤相结合，简化和集成了冲压流程，有效实现了多台冲压机器人联合操作，提高了工作节拍，实际工作节拍在10次/min之上；
其二，本发明有较高的定位精度，实际重复定位精度在0.05mm之内；
其三，本发明优化了用户显示和交互界面，用户只需点击运动控制按钮即可控制机器人进行冲压工作，且用户对冲压机器人所处的冲压步骤一目了然，提高了用户的可操作性和可视性。
综上所述，本发明能够满足工厂、车间的自动冲压需求。
附图说明
图1是本发明的逻辑结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1所示，本发明公开一种冲压机器人控制系统，包含运动控制模块，示教显示模块，通信模块，电机驱动模块；其中，
运动控制模块包含机器人运动点解析，运动点之间路径选择，外围设备信号处理，运动控制命令处理，两点之间路径规划，运动插补等模块；
示教显示模块用于机器人运动点示教与保存，机器人零点设置，机器人运动命令设置，机器人运动状态显示，以及错误信息显示等功能；
通信模块用于示教显示模块与运动控制模块、运动控制模块与外围设备、运动控制模块与电机驱动模块之间的通信；
电机驱动模块用于将物理数据转换成脉冲个数，脉冲个数转换成波形信号驱动电机，以及电机数据反馈等过程。
具体的操作过程如下：
步骤(1)确认冲压机器人接线准确，以及配置文件设置准确；
步骤(2)首先打开摇杆功能，用摇杆操作机器人，将冲压机器人各轴移动到机械上标定的机械零点，然后点击示教显示模块中的较零按钮，将电机位置设置为0，则此位置即为该冲压机器人的零点，该步骤在机器人零点准确的情况下，可以忽略；
步骤(3)首先点击示教显示模块中的设置页面，选择冲压机器人的前接外围设备和后接外围设备，并选择冲压机器人的轴数；
步骤(4)点击示教显示模块中的示教页面，打开摇杆功能，用摇杆操作机器人，示教冲压回合中的各个目标点，并输入目标点的等待时间，点击保存按钮；
步骤(5)点击示教显示模块中的运行界面，点击单步按钮，查看步骤(4)中示教的冲压回合中的各个目标点是否正确；
步骤(6)点击示教显示模块中的运行界面，首先查看机器人前后设备上是否有冲压件，以及界面上显示的外围设备输出信号是否正常，如果机器人前接设备上没有冲压件，则点击运行按钮，如有前接设备上有冲压件，则点击带料运行按钮；
步骤(7)在冲压机器人运行的状态下，可以点击示教显示模块中的暂停或者停止按钮，停止机器人。点击暂停之后继续运行机器人，机器人会按暂停之前的冲压步骤继续运行，点击停止之后继续运行机器人，机器人会重新从冲压的第一个步骤开始运行；
步骤(8)在冲压机器人运行的过程中，点击示教显示模块中的修改速度和加速度按钮，可以改变机器人的运行节拍数；
步骤(9)冲压机器人在有报错的情况下，要首先确认清除相应错误之后，才能继续运行机器人；
步骤(10)更换了冲压机器人的前接或者后接外围设备之后，需要重新从步骤(3)之后开始操作。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种冲压机器人控制系统，包括运动控制模块，示教显示模块，通信模块，电机驱动模块，其特征在于：还包括外围设备；其中：
所述运动控制模块用于接收示教显示模块的运动控制命令和外围设备信号，控制机器人运动到相应的目标位置，在运动过程中发送信号控制外围设备，以及将机器人当前所处的运动状态发送给示教显示模块；
所述示教显示模块用于用户示教一个冲压回合的所有运动点，通过运动控制命令控制机器人运动，显示机器人运动控制模块反馈的机器人运动控制信息，以及显示机器人运动控制模块和电机驱动模块反馈的错误信息；
所述通信模块用于示教显示模块与运动控制模块之间的通信、运动控制模块与外围设备之间的通信及运动控制模块与电机驱动模块之间的通信；
所述电机驱动模块用于将运动控制模块发送的每个插值周期内的位移转换成脉冲个数，并将脉冲个数转换成波形信号反馈给驱动电机，以及电机数据的反馈过程；
所述运动控制模块用于机器人运动点解析，运动点之间路径选择，外围设备信号处理，运动控制命令处理，两点之间路径规划以及运动插补处理；其中，
所述机器人运动点解析包括将示教显示模块保存的运动点，根据保存时的相应的语法格式进行解析，得到一个冲压回合的所有运动点的坐标值；
所述运动点之间路径选择包括根据外围设备的输出信号和运动控制命令，选择机器人的下一个运动目标点，并判断在下一个目标点机器人是否停止；
所述外围设备信号处理为根据不同的外围设备，针对该外围设备的输出信号来控制机器人运行，并根据机器人在运动过程中发出的控制外围设备信号，控制相应操作；
所述运动控制命令处理包括接收示教显示模块的运动控制命令，并控制机器人做相应操作；
所述两点之间路径规划包括根据用户在示教显示模块设定的机器人运动的速度和加速度，计算机器人运行到目标点所需的时间，以及机器人每个轴的运动轨迹曲线，保证机器人平滑的，各轴同步的运动到目标点；
所述运动插补包括将两点之间路径规划计算得到的机器人各轴的运动轨迹曲线，根据插值周期，将该段插值周期内的各轴位移值发送给电机驱动模块，并判断各位移值是否都满足要求，否则报错。
2.根据权利要求1所述的冲压机器人控制系统，其特征在于：所述示教显示模块用于机器人运动点示教与保存，机器人零点设置，机器人运动命令设置，机器人运动状态显示，以及错误信息显示。
3.根据权利要求2所述的冲压机器人控制系统，其特征在于：所述外围设备的输出信号和示教显示模块的运动控制命令同时控制机器人的运动状态。
4.根据权利要求3所述的冲压机器人控制系统，其特征在于：机器人在目标点停止的条件为示教显示模块的单步，暂停，停止命令,等待时间参数不为0，以及外围设备未准备好信号，否则机器人在目标点不停止。
5.根据权利要求4所述的冲压机器人控制系统，其特征在于：所述运动控制命令包括运行，带料运行，单步，暂停，停止命令；所述带料运行命令，是指机器人在第一回合的冲压过程中不需要询问外围设备的输出信号，即可运行，但在第二回合的冲压过程中会继续询问外围设备的输出信号，才能运行。
6.根据权利要求5所述的冲压机器人控制系统，其特征在于：所述机器人各轴的运动轨迹曲线采用多次多项式曲线。
7.根据权利要求6所述的冲压机器人控制系统，其特征在于：所述插值周期为8ms。
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