工业机器人力觉视觉控制高级应用PDF电子书下载

第1篇 力觉控制在工业机器人上的应用 2

第1章 力觉控制在工业机器人上的应用范围 2

1.1 机器人现场应用出现的问题 2

1.2 什么是力觉控制功能 2

1.3 力觉控制技术规格及技术术语 2

第2章 力觉控制器的硬件配置及连接 4

2.1 机器人及力觉控制系统的构成 4

2.2 力觉控制器产品型号及构成（1F-FS001-W200） 4

2.3 力觉控制器的技术规格 5

2.3.1 力觉控制器各部位名称 5

2.3.2 力觉控制器的技术规格 5

2.4 力觉传感器技术规格 6

2.5 力觉传感器的安装 7

2.5.1 适配器安装 7

2.5.2 传感器安装 7

2.5.3 安装角度 8

2.6 连接与配线 8

2.6.1 力觉控制器与机器人控制器的连接 8

2.6.2 力觉传感器与力觉控制器的连接 9

2.6.3 电源的连接 9

第3章 力觉控制的坐标系及参数设置 10

3.1 坐标系的定义 10

3.1.1 力觉坐标系（机械接口） 10

3.1.2 力觉坐标系（工具） 10

3.1.3 力觉坐标系（直交） 11

3.1.4 力觉传感器坐标系 11

3.2 初始参数的设置 12

3.2.1 初始参数一览 12

3.2.2 力觉控制器识别参数 12

3.2.3 校正参数的设置 13

3.2.4 力觉传感器允许值 16

3.2.5 力觉控制补偿限制 17

3.2.6 力觉传感器数据滤波器设定 17

3.2.7 力觉传感器最小控制力设定 17

3.3 连接设定的检查与确认 18

3.3.1 确认力觉传感器通信数据 18

3.3.2 确认力觉传感器的安装及坐标系校准 18

第4章 力觉控制的相关指令及状态变量 20

4.1 力觉控制指令 20

4.1.1 力觉控制功能启动指令——Fsc On 20

4.1.2 Fsc Off 22

4.1.3 FsGChg 22

4.1.4 切换控制特性指令—FsCTrg 23

4.2 力觉控制的状态变量 24

4.2.1 状态变量一览表 24

4.2.2 设置/存储当前使用的“力觉控制坐标系”——M＿FsCodO、M＿FsCod1 25

4.2.3 设置/存储当前各轴的力觉控制模式——P＿FsModO、P＿FsMod1 26

4.2.4 设置/存储当前各轴的刚度系数——P＿FsStfO、P＿FsStf1 26

4.2.5 设置/存储当前各轴的阻尼系数——P＿FsDmpO、P＿FsDmp1 27

4.2.6 设置/存储各轴的“作用力指令值”——P＿FsFCdO、P＿FsFCd1 28

4.2.7 设置/存储“速度指令值”——P＿FsSpdO、P＿FsSpd1 28

4.2.8 设置/存储各轴的“模式切换判定值”——P＿FsSwFO、P＿FsSwF1 29

4.2.9 P＿FsGnO、P＿FsGn1 30

4.2.10 设置/存储“作用力检测设定值”——P＿FsFLmO、P＿FsFLm1 30

4.3 力觉检测功能指令 31

4.3.1 力觉检测指令一览表 31

4.3.2 定义一个“Mo组合条件”——Def MoTrg 31

4.3.3 设置“Mo组合条件”的有效/无效指令——SetMoTrg 32

4.4 力觉检测功能的状态变量 33

4.4.1 与力觉检测功能有关的状态变量 33

4.4.2 “Mo组合条件”状态——M＿MoTrg 33

4.4.3 判定“作用力当前值”是否超过“检测设定值”——M＿FsLmtS 34

4.4.4 表示“实际值的变化状态”——P＿FsLmtR 34

4.4.5 表示“实际值”是否超过“设定值”——P＿FsLmtX 35

4.4.6 表示“实际值”第1次超过“检测值”时的位置——P＿FsLmtP 35

4.4.7 表示超过“检测设定值”时的“作用力实际数据”——P＿FsLmtD 36

4.4.8 表示“作用力实测数据最大值”——P＿FsMaxD 36

4.4.9 “当前作用力”实测数值——P＿FsCurD 37

4.4.10 力觉指令位置——P＿FsCurP 37

4.4.11 表示力觉控制的ON/OFF状态——M＿FsCSts 38

4.5 力觉日志功能指令 38

4.5.1 与力觉日志功能有关的指令 38

4.5.2 数据采集指令——FsLog On 38

4.5.3 数据采集结束指令——FsLog Off 39

4.5.4 FsOutLog 39

4.6 其他指令 40

4.7 样例程序 42

4.7.1 样例程序1 42

4.7.2 样例程序2 43

4.7.3 样例程序3 44

4.7.4 样例程序4 47

第5章 力觉控制中的作用力控制 48

5.1 作用力控制的种类 48

5.1.1 作用力控制 48

5.1.2 刚度控制 48

5.1.3 位置控制 48

5.1.4 补偿 48

5.2 力觉控制功能有效/无效指令 49

5.3 控制模式及控制特性概述 49

5.3.1 “控制模式/控制特性”技术参量的定义 50

5.3.2 力觉控制坐标系 51

5.3.3 力觉控制模式 52

5.3.4 刚度系数 52

5.3.5 阻尼系数 52

5.4 控制特性 53

5.4.1 作用力指令值 53

5.4.2 速度指令值 53

5.4.3 模式切换判定值 54

5.4.4 力觉控制增益 55

5.4.5 作用力检测设定值 55

5.5 传感器数据清零 55

5.6 改变控制特性的指令 56

5.6.1 更改“控制特性”指令——FsGChg 56

5.6.2 根据“Mo组合条件”执行切换“控制特性”的指令——FsCTrg 56

5.7 应用案例 57

5.7.1 应用案例1——作用力控制 58

5.7.2 应用案例2——“速度优先模式”与“作用力模式”的切换 59

5.7.3 刚度控制 60

5.7.4 控制特性变更1 61

5.7.5 控制特性变更2（Mo组合条件） 63

第6章 力觉检测 65

6.1 概述 65

6.2 Mo组合条件 66

6.3 作用力检测状态 66

6.3.1 M＿FsLmtS 66

6.3.2 P＿FsLmtR 66

6.4 数据锁存 66

6.5 数据（储存） 66

6.6 应用案例 66

6.6.1 应用案例1 66

6.6.2 应用案例2 67

6.6.3 应用案例3 69

第7章 力觉日志功能及应用 71

7.1 力觉日志采集的数据对象和技术指标 71

7.2 力觉日志功能相关参数的设置 72

7.3 采集力觉数据的指令 73

7.4 力觉数据的传送 73

7.5 应用案例 74

7.5.1 传送应用案例1 74

7.5.2 传送应用案例2 75

第8章 力觉控制的相关参数 77

8.1 力觉功能关联参数 77

8.2 参数设置 79

8.2.1 初始参数设置 79

8.2.2 控制模式参数设置 79

8.2.3 控制特性参数设置 80

8.2.4 力觉日志参数设置 82

第9章 示教操作 83

9.1 使用示教单元能够执行的力觉控制功能 83

9.1.1 力觉控制 83

9.1.2 作为力觉监视器 87

9.1.3 接触检查 88

9.1.4 使用案例 90

9.2 示教操作 92

9.2.1 关于示教位置的注意要点 92

9.2.2 使用案例（示教操作） 94

第10章 工程应用案例 97

10.1 零部件装配 97

10.2 相位对准推入 98

第11章 力觉控制中故障检测与报警 101

11.1 报警一览表 101

11.2 报警及对策的详细说明 102

11.3 力觉控制单元的报警 107

11.4 机器人故障及对策 108

第2篇 视觉控制在工业机器人的应用 110

第12章 视觉控制在工业机器人的应用 110

12.1 概述 110

12.2 前期准备及通信设置 110

12.2.1 基本设备配置及连接 110

12.2.2 通信设置 111

12.3 工具坐标系原点的设置 113

12.3.1 操作方法 113

12.3.2 求TOOL坐标系原点的程序TLXY 114

12.4 坐标系标定 114

12.4.1 前期准备 114

12.4.2 坐标系标定步骤 114

12.5 视觉传感器程序制作 116

12.6 视觉传感器与机器人的通信 116

12.7 调试程序 116

12.8 动作确认 118

12.9 与视觉功能相关的指令 118

12.10 视觉功能指令详细说明 118

12.10.1 NVOpen（Network vision sensor line open） 118

12.10.2 NVClose——关断视觉传感器通信线路指令 120

12.10.3 NVLoad——加载程序指令 121

12.10.4 NVPst——启动视觉程序获取信息指令 122

12.10.5 NVIn——读取信息指令 125

12.10.6 NVRun——视觉程序启动指令 126

12.10.7 NVTrg——请求拍照指令 126

12.10.8 P＿NvS1～P＿NvS8——“位置型变量” 127

12.10.9 M＿NvNum——状态变量（存储视觉传感器检测到的工件数量的状态变量） 128

12.10.10 M＿NvOpen——状态变量（存储视觉传感器的连接状态的状态变量） 128

12.10.11 M＿NvS1～M＿NvS8——视觉传感器识别的数值型变量 129

12.10.12 EBRead（Easy Builder Read）——读数据指令（康奈斯专用） 130

12.11 应用案例 132

12.11.1 案例1：抓取及放置工件 132

12.11.2 案例2：工件安装 136

第13章 工业机器人的视觉追踪功能及应用 139

13.1 概述 139

13.1.1 什么是追踪功能 139

13.1.2 一般应用案例 139

13.1.3 追踪功能技术术语和缩写 140

13.1.4 可构成的追踪应用系统 140

13.2 硬件系统构成 141

13.2.1 传送带追踪用部件构成 141

13.2.2 视觉追踪系统部件构成 141

13.2.3 传送带追踪系统构成案例 142

13.2.4 视觉追踪系统构成案例 143

13.3 技术规格 144

13.4 追踪工作流程 144

13.5 设备连接 145

13.5.1 设备连接 145

13.5.2 编码器电缆与控制器的连接 146

13.5.3 抗干扰措施 147

13.5.4 与光电开关的连接 147

13.6 参数的定义及设置 148

13.7 追踪程序结构 149

13.7.1 传送带追踪程序结构 149

13.7.2 视觉追踪程序结构 149

13.8 A程序——传送带运动量与机器人移动量关系的标定 150

13.8.1 示教单元运行A程序的操作流程 151

13.8.2 设置及操作 152

13.8.3 确认A程序执行结果 153

13.8.4 多传送带场合 153

13.8.5 A程序流程图 153

13.8.6 实用A程序 154

13.9 B程序——视觉坐标与机器人坐标关系的标定 155

13.9.1 示教单元的操作 155

13.9.2 现场操作流程 156

13.9.3 操作确认 158

13.9.4 实用B程序 158

13.9.5 2D——标定操作 159

13.10 C程序——抓取点标定 159

13.10.1 用于传送带追踪的程序 159

13.10.2 用于视觉追踪的C程序 162

13.11 1#程序——自动运行程序 165

13.11.1 示教 165

13.11.2 设置调节变量 165

13.11.3 1#程序流程图 168

13.11.4 实用1#程序 173

13.12 CM1程序——追踪数据写入程序 179

13.12.1 用于传送带追踪的程序 179

13.12.2 用于视觉追踪的CM1程序 180

13.13 自动运行操作流程 186

13.14 追踪功能指令及状态变量 187

13.14.1 追踪功能指令及状态变量一览 187

13.14.2 追踪功能指令说明 188

13.15 故障排除 191

13.15.1 报警号在9100～9900的故障 191

13.15.2 其他故障报警 192

13.15.3 调试故障及排除 193

13.16 参数汇总 196

第3篇 附加伺服轴在机器人系统中的应用 198

第14章 机器人附加轴的功能及技术规格 198

14.1 什么是“附加轴功能” 198

14.2 附加轴功能的系统构建示例 198

14.3 附加轴功能 199

14.4 附加轴功能技术规格 200

14.5 术语 200

第15章 连接及配线 202

15.1 使用前对产品的确认 202

15.2 机器人CPU和伺服驱动器的连接 202

15.3 伺服驱动器和伺服电动机的连接示例 204

第16章 伺服系统设置 205

16.1 伺服驱动器的设置 205

16.2 伺服驱动器的参数设置 205

第17章 机器人附加轴的设置、操作、指令说明 207

17.1 参数的说明 207

17.1.1 参数一览 207

17.1.2 伺服轴在机器人系统中的连接位置及参数的对应关系 208

17.1.3 参数详细说明 209

17.1.4 使用线性伺服电动机 212

17.2 连接的检查和确认 213

17.3 使用机器人附加轴 214

17.3.1 上电 215

17.3.2 使机器人附加轴动作 215

17.3.3 设置原点 216

17.3.4 创建程序 216

17.3.5 执行程序 216

17.3.6 结束 216

17.4 机器人附加轴的操作说明 217

17.4.1 制动器ON/OFF 217

17.4.2 原点设置 217

17.4.3 伺服的ON/OFF 217

17.4.4 JOG操作 217

17.4.5 位置变量的操作 218

17.4.6 附加轴的MDI（Manual Data Input）手动数据输入 218

17.4.7 运行 219

17.4.8 停止 220

17.4.9 报警复位 220

17.5 机器人附加轴的指令说明 220

17.5.1 关于插补指令 220

17.5.2 机器人附加轴（行走轴）的同步控制 221

17.5.3 设置位置变量 224

17.6 机器人附加轴的系统构建示例 224

17.6.1 行走轴系统 224

17.6.2 程序编制 227

第18章 “用户机械轴”的设置、操作、指令说明 229

18.1 “用户机械轴”的参数设置 229

18.2 参数的说明 229

18.2.1 参数一览 229

18.2.2 伺服轴的连接及其在参数中的位置 230

18.2.3 伺服轴参数的详细说明 231

18.2.4 使用线性伺服电动机时的参数设置 236

18.3 连接的确认 237

18.4 手动操作“用户机械轴” 238

18.4.1 接通电源 238

18.4.2 使“用户机械轴”动作 238

18.4.3 设置原点 239

18.4.4 创建程序 241

18.4.5 执行程序 241

18.4.6 结束 241

18.5 “用户机械轴”的操作说明 241

18.5.1 制动器解除 241

18.5.2 位置变量的操作 241

18.5.3 运行 242

18.5.4 停止 242

18.6 “用户机械轴”的指令说明 242

18.6.1 关于位置变量 242

18.6.2 关于指令 243

18.7 “用户机械轴”的系统构建 245

18.7.1 旋转台系统 245

18.7.2 多轴的系统 251

第19章 附加轴使用中的故障报警及排除 258

19.1 附加轴常见故障的处理方法 258

19.2 报警故障一览 258

第20章 伺服系统的技术规格及选型 260

20.1 伺服系统的基本性能指标 260

20.2 控制模式及性能指标 262

20.2.1 位置控制模式 262

20.2.2 速度控制模式 262

20.2.3 转矩控制模式 262

20.2.4 保护功能 262

20.3 基本功能说明 262

20.4 伺服驱动器与伺服电动机组合使用 264

第21章 伺服系统连接及配线 265

21.1 主电源回路/控制电源回路接线 265

21.2 接通电源的步骤 266

21.3 位置控制模式接线图 267

21.3.1 接线说明 267

21.3.2 信号详细说明 268

21.4 速度控制模式 271

21.4.1 概述 271

21.4.2 设置 272

21.5 转矩控制模式 273

21.5.1 概述 273

21.5.2 设置 273

21.6 位置/速度控制切换模式 276

21.7 速度/转矩控制工作模式 277

21.8 转矩/位置控制切换模式 277

21.9 报警发生时的时序图 278

21.10 带电磁制动器的伺服电动机 279

21.11 接地 282

第22章 伺服驱动器输入输出信号及配线 283

22.1 输入信号 284

22.2 对输入信号的详细说明 285

22.3 输出信号 288

22.4 对输出信号的详细说明 288

22.5 第2类输入信号 289

22.6 第2类输出信号 290

22.7 电源端子 290

22.8 I/O端子使用详细说明 290

22.8.1 开关量输入输出 291

22.8.2 脉冲输入 291

22.8.3 脉冲输出 292

22.8.4 模拟量输入 293

22.8.5 模拟量输出 293

第23章 伺服系统的参数 294

23.1 参数组分类 294

23.2 基本参数 295

23.3 增益及滤波器参数 303

23.4 速度控制和转矩控制模式使用参数 313

23.5 定义输入输出端子功能的参数 327

第24章 伺服系统的调试 333

24.1 伺服调试的理论基础 333

24.1.1 伺服系统调试的“三环理论” 333

24.1.2 伺服系统的一般调节方法 334

24.1.3 速度控制特性及整定 334

24.1.4 位置控制特性及整定 335

24.1.5 过象限误差 335

24.2 通用伺服系统的调试 336

24.2.1 调试模式的选择 336

24.2.2 各调节模式功能概述 337

24.3 自动调整模式下的调试方法 338

24.3.1 自动调整模式1 338

24.3.2 自动调整模式2 339

24.3.3 自动调整模式的动作 339

24.3.4 调试注意事项 340

24.3.5 自动调整模式的调整顺序 340

24.3.6 伺服系统响应性设置 341

24.4 手动模式的调试方法 342

24.4.1 速度控制模式的调整 342

24.4.2 位置控制模式的调整 344

24.5 插补模式的调试方法 345

24.5.1 相关参数 345

24.5.2 调整顺序 346

第25章 消除振动的方法 347

25.1 可能发生的振动类型 347

25.2 滤波器的设置和使用 348

25.2.1 机械系统共振的处理对策——消振滤波器设置 348

25.2.2 高频共振的处理对策——高频消振滤波器设置 350

25.2.3 滚珠丝杠类振动及处理对策 351

25.2.4 工件振动及支架晃动的处理对策 352

25.2.5 对工件振动支架晃动的处理对策2——指令型陷波滤波器 355

参考文献 358