Lab_BR

7/31/2019 Lab_BR

1/92

Gavrilu Ioan Barabs Tiberiu

Gacsdi Alexandru

BAZELE ROBOTICII

ndrumtor de laborator

Editura Universitii din Oradea2006

7/31/2019 Lab_BR

2/92

2

Descrierea CIP a Bibliotecii Naionale a Romniei

GAVRILU, IOANBazele roboticii : ndrumtor de laborator / Gavrilu Ioan,

Barabs Tiberiu, Gacsadi Alexandru. Oradea : Editura Universitii

din Oradea, 2006

Bibliogr.

ISBN (10) 973-759-214-X ; ISBN (13) 978-973-759-214-9

I. Barabs, Tiberiu

II. Gacsadi, Alexandru

621.865.8(075.8)

EDITURA UNIVERSITII DIN ORADEA ESTE ACREDITAT DE

CNCSIS COD 149.

7/31/2019 Lab_BR

3/92

3

Prefa

Prezentul ndrumtor este destinat studenilor de la seciile: Electronic

aplicat, Reele i Software de Telecomunicaii i Inginerie medical, servind

pentru pregtirea i efectuarea lucrrilor de laborator la disciplina Bazele

roboticii. n vederea aprofundrii i completrii cunotinelor teoretice de la

curs, lucrarea urmrete nsuirea temeinic a unor principii teoretice i

aplicative, prin participarea activ a studenilor la desfurarea activitii de

laborator.n prezent, roboii industriali sunt rspndii pe scar larg. Asimilarea

corect a principiilor de funcionare ale acestora, presupune nelegerea corect

nu doar a modului cum funcioneaz sistemul mecanic al roboilor respectiv

circuitele electronice de comand, ci i legtura strns care trebuie s existe

ntre ele. Astfel, sunt propuse spre studiu: structura unui mini-sistem de

fabricaie integrat informaional CIM, schema bloc a unui robot industrial,

modul de comand manual i automat a unui robot, integrarea robotuluiindustrial RV-M1 ntr-un sistem de fabricaie flexibil, analiza cinematic

direct i invers a unui robot. n final se prezint metoda cmpului potenial

artificial pentru planificarea traiectoriei roboilor precum i exemple de astfel

de planificri pe baza imaginii mediului cu obstacole, utiliznd mediul de

simulare Matlab.

Majoritatea lucrrilor de laborator se efectueaz practic pe baza mini-

sistemului de fabricaie integrat informaional CIM din dotarea laboratorului.

Ultimele patru lucrri vor fi efectuateprin simulare, folosind mediul Matlab.

Oradea Autorii

20.12.2006

7/31/2019 Lab_BR

4/92

7/31/2019 Lab_BR

5/92

5

CuprinsL. 1. Sistemul de fabricaie integrat informaional CIM 2000 ...5

L. 2. Sistemul micro-robot RV-M1................................................14

L. 3. Comanda manual a robotului RV-M1................................20

L. 4. Comanda punct cu punct a robotului RV-M1.....................27

L. 5. Integrarea robotului RV-M1 n sistemul de fabricaieflexibil FMS-2101 ................................................................ 38

L. 6. Comanda deplasrii robotului RV-M1 pe Slide ..................43

L. 7. Staia VISION-2000...............................................................52

L. 8. Comanda robotului RV-M1 pentru deservirea staieiVISION-2000 ....................................................................... 55

L. 9. Analiza cinematic direct n cazul roboilor industriali ...63

L. 10. Analiza cinematic invers a unui robot industrial ..........70

L. 11. Utilizarea metodei cmpului potenial artificial pentruprogramarea traiectoriei roboilor ....................................77

L. 12. Planificarea traiectoriei unui robot mobil cu metodacmpului potenial artificial ...............................................85

Bibliografie......................................................................................90

7/31/2019 Lab_BR

6/92

7/31/2019 Lab_BR

7/92

7/31/2019 Lab_BR

8/92

8

Calculator central

Calculator nivel 2 Calculator nivel 2 Calculator nivel 2

Comenzi

Stri

Figura 1.1. Structur de comand ierarhic.

Tendina actual este nlocuirea sistemelor flexibile de fabricaie cu aa

zise celule flexibile de fabricaie FMC (flexible cells manufacturing) care sunt,

de fapt, variante restrnse de FMS i sunt specializate fiecare pe un anumit

grup de operaii din totalitatea operaiilor executate asupra semifabricatelor.

2.2. Sistemul integrat de fabricaie CIM-2000

Sistemul CIM-2000 este un sistem de fabricaie integrat informaional,

realizat n scop educaional. Structura sistemului se prezint n figura 1.2.

CONVEIOR

portport

port

port

CIM-2000

PC

ST - 2000

PC

VI-2000

CAMERVIDEO

PC

PCRobot

pneumaticPN-2800

Staie deasamblareHYD-2800

RobotulelectricRV-M1

PCNCL2000

FMS-2101

Figura 1.2. Structura sistemului CIM-2000.

7/31/2019 Lab_BR

9/92

9

Fiecare staie din componena acestuia este comandat de ctre un

calculator (PC). Staiile ce compun acest sistem sunt:

- Staia de control central (CIM-2000);

- Staia pneumatic de alimentare cu semifabricate (PN-2800);- Staia de prelucrare flexibil (FMS-2101);

- Staia de control dimensional (VI-2000);

- Staia de asamblare (HYD-2800);

- Staia de nmagazinare automat (ST-2000).

Pe lng aceste staii, ansamblul CIM are: un sistem de transport n bucl

nchis (conveior), sisteme de identificare cu senzori i un sistem de

comunicare a datelor. Pe conveior se afl vagonei care se pot deplasa de la ostaie la alta. Numrul maxim de vagonei care pot fi n acelai timp pe

conveior este 32.

Sistemul CIM este dotat cu un robot industrial de tip RV-M1 montat pe

un sistem de transport local (Slide) i este utilizat pentru deservirea staiei de

prelucrare flexibil FMS-2101 i a staiei de inspecie vizual VI-2000.

Staia de control central CIM-2000Staia CIM-2000 supervizeaz i controleaz funcionarea tuturor staiilor

din componena mini-sistemului de fabricaie CIM.

Staia pneumatic PN-2800Staia pneumatic PN-2800 este o staie utilizat pentru alimentarea

sistemului cu semifabricate. Staia este comandat de un automat programabil,

care comunic cu calculatorul ataat staiei. Prin intermediul calculatorului se

poate iniializa staia, se pot selecta modurile de lucru (manual, semiautomat

sau automat), respectiv se poate modifica dac este necesar, programul de

lucru al automatului.Manipulatoarele pneumatice din cadrul staiei, ncarc semifabricatele pe

palete-suport care la rndul lor sunt puse pe vagonei. Semifabricatele ajung la

staia care le-a solicitat, prin intermediul vagoneilor care sunt transportai de

ctre conveior.

Dispozitivul de prehensiune al manipulatorului (gripper-ul), care ncarc

cu semifabricate cilindrice, este prevzut cu un traductor Hall, prin intermediul

cruia se realizeaz controlul gradului de nchidere/deschidere al gripper-ului

i n acest fel sunt verificate diametrele semifabricatelor cilindrice.

7/31/2019 Lab_BR

10/92

10

Acele semifabricate care nu se ncadreaz din punct de vedere

dimensional ntre anumite limite prescrise (rebuturi) sunt eliminate prin

depozitarea lor ntr-un container special.

Staia pneumatic PN-2800 cuprinde:

- Magazie de palete de tip vertical echipat cu un manipulator de

ncrcare cu acionare pneumatic;

- Dou magazii pentru semifabricate cilindrice cu capacitatea de 10

cilindri fiecare, cu un manipulator, dispozitive de sens i numrtor pentru

cilindrii din stoc;

- Robot pneumatic utilizat pentru a ncrca sistemul cu palete,

semifabricate cilindrice i paralelipipedice;

- Container pentru depozitarea semifabricatelor cilindrice rebut;- Calculator mpreun cu un automat programabil care comunic cu

sistemul central CIM-2000.

Procesul de alimentare cu piese poate fi cerut de la oricare staie local

sau de ctre staia de control central CIM-2000. Prin ordinul de fabricaie se

definete ce cantitate din fiecare material este necesar. Staia alimenteaz cu o

palet goal, o ncarc cu materialul dorit, i o pune apoi ntr-un vagonet care

staioneaz n port. Sunt situaii n care se cere o palet goal, necesar uneorintr-o alt staie a sistemului de fabricaie, sau se cere descrcarea unei palete

goale de pe un vagonet.

Staia de prelucrare flexibil FMS-2101Staia FMS-2101 este practic un sistem flexibil de fabricaie care

nglobeaz: staia de prelucrare prin strunjire NCL-2000, staia de asamblare

pneumatic, staia de inspecie vizual VI-2000 i robotul electric RV-M1.

Sistemul CIM-2000 utilizeaz trei tipuri de semifabricate:- cilindric cu diametrul de 26 mm;

- cilindric cu diametrul de 20 mm;

- paralelipipedic, prevzut cu o gaur cu diametrul de 18 mm (n vederea

asamblrii cu cilindrul prelucrat).

Semifabricatele sunt transportate pe cte o palet. Paleta este conceput

astfel nct gripper-ul robotului de la oricare staie s o poat apuca, pentru

operaii de ncrcare/descrcare.

7/31/2019 Lab_BR

11/92

11

n cadrul staiei FMS sunt executate prelucrri cu ajutorul strungului.

Toate cele trei tipuri de semifabricate, menionate mai sus, pot fi prelucrate n

cadrul staiei FMS. Selectarea unui anumit ordin de fabricaie poate fi realizat

de ctre operatorul local, dac staia lucreaz n modul de operare manual, sau

de ctre operatorul staiei CIM-2000, dac staia este integrat n sistemul

global de fabricaie CIM.

Staia de control dimensional VI-2000Staia VI-2000 realizeaz inspecia vizual a semifabricatelor n scopul

verificrii acestora din punct de vedere dimensional. Aceasta dispune de

urmtoarele componente:

- Camer video, utilizat pentru captarea imaginii semifabricatelorcilindrice n urma prelucrrii acestora. Procesul de inspecie vizual este

controlat de ctre calculatorul ataat staiei care va lua decizia dac piesa

cilindric este bun sau este rebut prin comparaie cu imaginea unei piese de

dimensiuni standard memorate pe calculator;

- Robotul electric RV-M1, utilizat pentru ncrcarea i descrcarea

semifabricatelor cilindrice i a produselor asamblate pe i de pe vagonei

precum i pentru transportul semifabricatelor ntre staia de inspecie vizual i

presa pneumatic.

Staia de asamblare HYD-2800Staia de asamblare este realizat cu ajutorul unei prese pneumatice

HYD-2800. Un semifabricat cilindric gsit bun, n urma inspeciei vizuale, este

adus de ctre robot i asamblat cu un semifabricat paralelipipedic cu ajutorulpresei pneumatice. Aceast operaie definitiveaz fabricarea unui singur

ansamblu. Apoi robotul pune ansamblul ntr-un vagonet gol aflat n port,

urmnd s fie transportat i depozitat n magazia staiei ST-2000.Staia de nmagazinare ST-2000

Staia ST-2000 are drept scop nmagazinarea i regsirea automat

(AS/RS -Automated Storage and Retrieval System) a semifabricatelor care nu

sunt solicitate de alte staii i a produselor finite. Staia este comandat de un

automat programabil PLC. Cu ajutorul calculatorului ataat staiei se poate

iniializa magazia, se poate modifica programul PLC, se poate selecta

"algoritmul de nmagazinare" dorit sau se pot selecta modurile de lucru:manual, semiautomat sau automat.

7/31/2019 Lab_BR

12/92

12

Staia de nmagazinare este constituit din urmtoarele componente:

- Magazia de stocare, care conine 32 de celule de stocare aranjate sub

forma unei matrice cu patru linii i opt coloane;

- Un manipulator de nmagazinare utilizat pentru deplasarea paletelor dela i ctre celulele de stocare;

- Un manipulator care realizeaz mpingerea paletelor ntre standul

robotului i manipulatorul de nmagazinare;

- Calculatorul i automatul programabil care supervizeaz nmagazinarea

pieselor i sunt ataate n acelai timp reelei de comunicaie din sistemul CIM.

Dac staia de control central CIM cere un anumit material, ea va emite

codul ordinului de fabricaie iar controlerul staiei de nmagazinare va decidedac acest material este disponibil n magazie. Dac materialul este disponibil,

manipulatorul staiei de stocare ia materialul (ncrcat pe o palet), i l pune

pe un vagonet aflat n portul staiei.

Dac materialul nu este disponibil, CIM-2000 este ntiinat s

alimenteze cu semifabricate noi de la staia pneumatic. Cnd un vagonet

ncrcat ajunge n portul staiei i se cere stocarea, paleta este descrcat din

vagonet i depozitat ntr-o celul liber a staiei. Controlerul staiei ST-2000

utilizeaz diveri algoritmi pentru a selecta celula cea mai eficient pentrupalet.

Transportul semifabricatelor pe conveiorTransportul semifabricatelor pe conveior se realizeaz prin intermediul

vagoneilor care sunt plasai pe conveior. Identificarea vagoneilor i implicit a

ncrcturii lor (tipul de semifabricat) este o etap important n cadruloperaiilor realizate de ctre sistemul CIM. Fiecare staie este prevzut cu un

port n care se poate realiza procedura de ncrcare sau descrcare a paletelorpe i de pe vagonet.

Semifabricatele neprelucrate sau prelucrate i produsele finite se

deplaseaz secvenial pe conveior, care trece prin faa diferitelor staii i al

staiei de nmagazinare automat. Cnd un vagonet (gol sau ncrcat) ajunge n

portul unei staii, este identificat printr-un sistem de senzori care transmite

numrul de identificare la staia de control central. Aceasta lanseaz o

comand ctre staia respectiv fie cu ordinul de prelucrare dorit, fie s permit

vagonetului s se deplaseze mai departe pe conveior.

7/31/2019 Lab_BR

13/92

13

Dac staia trebuie s descarce vagonetul, va lua paleta cu semifabricatulde pe vagonet, utiliznd robotul de ncrcare-descrcare de care dispune,

lsnd vagonetul disponibil pentru o nou sarcin.

Vagonetul are dou modaliti de identificare:

- Un senzor de proximitate binar - anun staia de control central CIM-2000 cnd un vagonet a ajuns sau a plecat din portul staiei. Staia central

decide dac vagonetul va opri n acea staie sau dac se va deplasa spre staia

urmtoare.

- Un sistem de senzori utiliznd un cod binar - fiecare vagonet are unnumr individual de identificare pe cinci bii n cod binar natural, de la 1 la 32.

n fiecare port exist 5 senzori care identific acest numr iar informaia este

transmis ctre staia de control central CIM-2000 utiliznd o reea decomunicaie multiplexat. n acest mod, staia de control central este informat

despre dispunerea i starea vagoneilor de pe conveior.

3. Desfurarea lucrrii

3.1. Se vor identifica i localiza principalele staii din cadrul mini-

sistemului de fabricaie integrat informaional CIM-2000.3.2. Se va identifica sistemul de fabricaie flexibil FMS-2101.3.3. Se vor identifica tipurile de semifabricate utilizate i senzorii utilizai

n cadrul: staiei PN-2800, staiei ST-2000 i al conveiorului.

3.4. Se va nsui modul de punere n funciune a mini-sistemului CIM-2000.

7/31/2019 Lab_BR

14/92

14

Lucrarea nr. 2

SISTEMUL MICRO-ROBOT RV-M1

1. Scopul lucrrii

n aceast lucrare se prezint studenilor sistemul micro-robot RV-Ml dinlaboratorul CIM. n cadrul lucrrii se identific prile componente ale

sistemului, respectiv se prezint principalele caracteristici ale robotului.

2. Consideraii teoretice

Implementarea sistemelor flexibile de fabricaie (FMS) presupune

utilizarea manipulatoarelor i roboilor industriali. n principiu, ambele sunt

produse mecatronice, combinnd tehnologiile: mecanica, electronica i cea ainformaiei .

n general, roboii industriali au urmtoarele caracteristici:

- sunt realizai pentru a executa n principal operaii de manipulare,

deplasare i transport, care necesit vitez i exactitate, dar pentru fore

limitate;

- posed mai multe grade de libertate (26) astfel nct s poat executa

operaii complexe;- sunt autonomi, sau relativi autonomi;

- sunt dotai cu o memorie reprogramabil capabil s acumuleze date

necesare executrii operaiilor;

- sunt dotai cu capacitate logic, n general redus, astfel nct pot lua

decizii ntre diverse alternative.

n figura 2.1 se prezint schema bloc de principiu a unui robot industrial.

7/31/2019 Lab_BR

15/92

15

Sistemul de comand

Teaching Box

(Panou deprogramare)

Calculator(Sistem numeric de

comand)

Interfa operator

Surs deenergie

Motor Transmisie ifrn

Elementcu l cinem.

Senzoriinterni

Senzori externi

Sistemul mecanic

Sistemulde

acionare

Mediulde lucru

Circuite electronicede putere

Controler(Regulator

local)

Interfade

intrare

Figura 2.1. Schema bloc a unui robot industrial.

Dup cum se vede i din figur, un robot industrial se compune practic

din trei pri principale: sistemul de comand, sistemul de acionare i sistemulmecanic.

2.1. Sistemul micro-robot RV-M1

Sistemul micro-robot RV-M1 (figura 2.2) din laboratorul CIM se

compune practic dintr-un robot industrial staionar i echipamentele aferente

pentru funcionarea acestuia. Astfel, prile componente ale sistemului sunt:

- robotul industrial RV-M1;- unitatea de comand (Drive Unit);

- cutia de instruire (Teaching Box);

- calculatorul personal de tip PC.

Sistemul micro-robot poate fi comandat pentru executarea unor operaii

de manipulare a diverselor piese sau subansamble n regim manual, de la cutia

de instruire, sau n mod automat pe baza unui program.

7/31/2019 Lab_BR

16/92

16

Figura 2.2. Structura sistemului micro-robot RV-M1.

Robotul industrial RV-M1Robotul industrial RV-M1, n varianta de baz, are 5 cuple cinematice de

rotaie (J1, J2, J3, J4, J5) (figura 2.3), care sunt acionate cu servomotoare de

curent continuu. Aceste servomotoare sunt echipate cu traductoare de poziie arotorului (encodere de poziie). Cu ajutorul acestor traductoare se poate realiza

controlul poziiei robotului pe baza unghiurilor formate de articulaii.

Astfel, pe baza informaiilor cu privire la poziia momentan a cuplelor

cinematice conductoare i cunoscndu-se dimensiunile fizice ale articulaiilor,

se poate obine n orice moment coordonata punctului caracteristic, respectiv

poziia obiectului manipulat fa de o poziie de referin n sistemul decoordonate cartezian. Algoritmul pentru calculul poziiei punctului

caracteristic, precum i funciile de conducere utilizate, cu ajutorul crora sunt

generate micrile, sunt realizate i fixate de productor, i constituie o partedin programul aplicaie de baz al robotului.

Pe lng cele 5 grade de mobilitate, robotul studiat n laborator are

ataat o ax suplimentar, numit Slide (ghidaj), folosit pentru deplasarea

robotului de-a lungul axei Y n sistemul de coordonate cartezian. Comanda

deplasrilor robotului pe Slide se realizeaz separat, cu ajutorul unui controler

(KV24).

7/31/2019 Lab_BR

17/92

17

Figura 2.3. Cuplele cinematice respectiv gradele de mobilitate

ale robotului industrial RV-M1.

Acest controler (automat programabil) primete comenzi, pentru

poziionarea robotului ntr-unul din punctele memorate anterior, fie de la cutia

de instruire a Slide-ului, fie de la unitatea de comand a robotului prin

intermediul interfeei intrare/ieire (I/O). Deplasarea robotului pe Slide este

realizat cu ajutorul unui servomotor de curent continuu prevzut cu un

traductor de poziie. Senzorii de proximitate LS1 i LS2 sunt utilizai pentru

sincronizarea iniial a micrii (LS1), respectiv ca limitatoare de curs.Robotul poate fi echipat cu diferite tipuri de mecanisme de prehensiune

pentru apucarea obiectelor i care poart denumirea de SCUL sau GRIPPER.

Avnd n vedere faptul c la diferite tipuri de scule poate diferi distana dintre

suprafaa de montare a "minii" i captul acesteia (figura 2.4), precum i

faptul c aceast distan este unul din parametrii care definesc poziia

punctului caracteristic n spaiu, exist posibilitatea modificrii n programul

aplicaie a valorii date de lungimea sculei TL (Tool Lenght).

7/31/2019 Lab_BR

18/92

18

Figura 2.4. Situarea punctului caracteristic al robotului.

nchiderea i deschiderea gripper-ului se realizeaz cu ajutorul unui

servomotor de curent continuu. Starea nchis sau deschis a gripper-ului nueste confirmat, iar valoarea forei de strngere se poate regla din program n

trepte de la 0 la 9.

Unitatea de comandCu ajutorul unitii de comand se realizeaz conducerea nemijlocit a

robotului. Astfel, ea constituie interfaa dintre calculator i robot, respectivdintre cutia de instruire i robot. Legtura dintre unitatea de comand i robot

se face paralel prin dou cabluri, unul pentru date i cellalt pentru alimentarea

servomotoarelor robotului. Aadar, unitatea de comand conine i sursele de

alimentare cu tensiune continu pentru alimentarea servomotoarelor care

comand cuplele cinematice.Unitatea de comand conine i un inscriptor de memorii de tip EPROM.

Astfel, se poate salva programul de comand, precum i coordonatele poziiilor

memorate, ntr-un EPROM de 32 Koctei. Coninutul memoriei EPROM poate

fi transferat oricnd napoi n memoria RAM, prin comenzile date de la cutia

de instruire, sau prin macroinstruciunile specifice unitii de comand. Dupce programul de comand este definitivat i s-a fcut memorarea n EPROM a

programului, respectiv a poziiilor utilizate, sistemul micro-robot poate fi

utilizat n regim de sistem autonom (sistem independent de calculator). n acest

caz lansarea, oprirea respectiv resetarea programului din memoria RAM sepoate realiza prin intermediul butoanelor de comand de pe panoul frontal al

unitii de comand, prezentat n figura 2.5.

7/31/2019 Lab_BR

19/92

19

MOVEMASTEREXPOWER

EMG. STOPERROR

EXECUTESTART

STOP

RESETMITSUBISHI

Figura 2.5. Panoul frontal al unitii de comand.

Cu butonul STOP se poate opri execuia programului dar nu se poatesuspenda comanda care este n curs de execuie, iar cu butonul EMG.STOP

(Stop de urgen) se poate opri n orice moment execuia programului

(respectiv a comenzii date de la cutia de instruire). Ledul ERROR indic

apariia unei erori n preluarea sau execuia unei comenzi, iar ledul EXECUTE

indic faptul c o comand dat de la cutia de instruire (sau un program din

memorie) este n curs de execuie.

Prin modul n care este setat unitatea de comand din laborator, butonulde comand START este inactiv iar lansarea programului se realizeaz de la

calculator. Schimbul de semnale ntre sistem i echipamentul periferic

(ntreruptoare, relee, leduri i controlere programabile) sunt efectuate prin

interfaa I/O a unitii de comand.

Cutia de instruireCutia de instruire se utilizeaz pentru comanda manual a sistemului

micro-robot i pentru memorarea poziiilor prin care trece punctul caracteristic

al robotului. Prin ea pot fi realizate:

- sincronizarea robotului (deplasarea axelor n originea lor mecanic);

- memorarea poziiilor n care este situat robotul;

- transferul programului i a poziiilor memorate din EPROM n memoriaRAM a unitii de comand;

- nscrierea n EPROM a programului i a poziiilor memorate, ce se afl

la un moment dat, n memoria RAM a unitii de comand;

- rularea programului n regim pas cu pas (Step by Step).

7/31/2019 Lab_BR

20/92

20

Calculatorul personal de tip PCCalculatorul este utilizat n scopuri de programare. Programul scris pe

calculator este transferat n memoria RAM a unitii de comand, care este

susinut prin intermediul unei baterii-acumulator, urmnd a fi rulat. Pentrutransfer de programe i comenzi se utilizeaz comunicaia serial, dup

standardul RS232C.

2.2. Sincronizarea robotului RV-M1

Dup fiecare punere sub tensiune a sistemului micro-robot, robotultrebuie adus n poziia de origine mecanic pentru sincronizare axelor de

rotaie. n lipsa acestei sincronizri, comenzile de deplasare la o poziie

memorat, sau dat prin coordonate, precum i memorarea poziiilor nu pot fiefectuate. Aceast sincronizare poate fi realizat utiliznd cutia de instruire,

sau utiliznd macroinstruciuni predefinite, transmise de la calculator ctre

unitatea de comand, astfel:

- n cazul cutiei de instruire sincronizarea se realizeaz apsnd succesiv

butoanele NST (Nest) i ENT (Enter);- n cazul calculatorului se utilizeaz macroinstruciunea NT (Nest) care

se transfer n memoria RAM a unitii de comand unde este lansat i

executat imediat.

n ambele cazuri nti se deplaseaz axele J2, J3, i J4 spre originile lor,

dup care urmeaz micarea axelor Jl i J5.

Sincronizarea axelor se realizeaz cu ajutorul micro-ntreruptoarelor

existente la nivelul articulaiilor, care sunt acionate independent n momentul

n care axa respectiv a ajuns n originea sa mecanic. Odat cu sincronizarea

axelor are loc i aducerea gripper-ului n starea deschis.

2.3. Caracteristicile robotului RV-M1

Principalele caracteristici ale robotului RV-M1 sunt:

- Cursele i vitezele maxime:

- ax J1 (rotirea corpului robotului)..300 (max. 120/sec);

- ax J2 (rotirea umrului).................130 (max. 72/sec);

- ax J3 (rotirea cotului)....................110 (max. 109/sec);

- ax J4 (articulaia de rostogolire)....90 (max. 100/sec);- ax J5 (articulaia de rotire)...........180 (max. 163/sec);

7/31/2019 Lab_BR

21/92

21

- Numrul treptelor de viteze.................................10;

- Viteza maxim de deplasare a punctului caracteristic..1000 [mm/sec];- Greutatea maxim a corpului manipulat............600 [g];

- Precizia de repetabilitate a poziionrii...............0,3 [mm];

- Puterea servomotoarelor:

- pentru axele Jl, J2, i J3....................30 [W];

- pentru axele J4 i J5..........................11 [W];

- Numrul maxim de poziii memorate..................629.

3. Desfurarea lucrrii:

3.1. Se identific componentele sistemului micro-robot RV-M1 dinlaboratorul CIM.3.2. Se va realiza sincronizarea robotului cu ajutorul cutiei de instruire.3.3. Se vor identifica i aciona, prin intermediul cutiei de instruire,

cuplele cinematice ale robotului.

7/31/2019 Lab_BR

22/92

22

Lucrarea nr. 3

COMANDA MANUAL A ROBOTULUI RV-M1

1. Scopul lucrrii

Lucrarea are drept obiectiv familiarizarea studenilor cu comandamanual a robotului RV-M1, prin intermediul cutiei de instruire, n vederea

manipulrii unor obiecte aflate n spaiul su de lucru.


Comanda manual a unui robot se realizeaz de regul cu ajutorul unei

cutii de instruire (Teaching Box), prin intermediul creia operatorul uman

transmite ctre unitatea de comand a robotului, comenzi de deplasarerespectiv de memorare a poziiilor. De asemenea, cutia de instruire, denumit

uneori i panou de programare, se utilizeaz pentru sincronizarea robotului i

pentru comanda strii (nchis sau deschis) a gripper-ului.

n figura 3.l se prezint panoul cutiei de instruire, folosit pentru

comanda robotului RV-M1. Aceasta comunic cu unitatea de comand a

robotului printr-un cablu cu lungimea de 3 metri, pentru a exista posibilitateaefecturii de comenzi de la o distan optim de robot i de obiectul manipulat.

Activarea cutiei de instruire, respectiv a tastelor de pe ea se realizeazprin punerea n poziia ON a comutatorului din partea superioar a cutiei.Lng acest comutator se afl un buton pentru STOP general imediat

(Emergency Stop) care se apas n caz de avarie sau n cazul prevenirii unei

posibile ciocniri cu unele obiecte din mediu, situaie ce poate aprea n cazul

unei programri sau comenzi eronate. Acest buton poate fi acionat indiferent

de poziia comutatorului de activare a cutiei i oprete pe loc robotul.

7/31/2019 Lab_BR

23/92

23

Figura 3.l. Panoul cutiei de instruire a robotului RV-M1.

Comutatorul de activare a cutiei de instruire trebuie s fie n poziia

OFF, atunci cnd sunt date comenzi de la calculator sau cnd se ruleaz un

program n regim automat.

2.1. Funciile tastelor de pe cutia de instruire

PTPSelecteaz operaia de micare articulat (n sistemul de coordonate al

robotului). Dac s-a apsat aceast tast urmat de apsarea uneia din tastele

(B+, B-, S+, S-, E+, E-, P+, P-, R+, R-) robotul va efectua o micare de rotaie

la nivelul cuplelor cinematice conductoare: J1, J2, J3, J4, sau J5 n sensul

specificat de semnul "+" sau "-" (figura 3.2). Micarea pe fiecare ax are loc

atta timp ct este inut apsat tasta i pn la atingerea micro-ntreruptorului de capt de curs.

7/31/2019 Lab_BR

24/92

24

Figura 3.2. Sensurile axelor de rotaie ale robotului RV-M1.

"Regimul" PTP este implicit n sensul c este selectat automat cnd se

activeaz cutia de instruire prin punerea comutatorului pe ON.

XYZSelecteaz operaia de micare paralel cu axele sistemului de coordonate

cartezian i invalideaz regimurile PTP i TOOL. Dac s-a apsat aceast tast,vrful sculei (punctul caracteristic) se va putea mica paralel cu axele

sistemului cartezian dup direciile X+, X-, Y+, Y-, Z+, Z-, prin micarea

simultan a mai multor cuple cinematice ale robotului (J1, J2, J3, J4, J5). Din

acest motiv, micarea robotului este mult mai lent dect n cazul PTP i are

loc atta timp ct punctul caracteristic al robotului poate fi meninut pe o

direcie paralel cu axa sistemului de coordonate cartezian, aleas. n acest

regim rmn active tastele P+, P-, R+, R- prin care se realizeaz micarea de

rostogolire (P) respectiv de rotaie (R) a obiectului manipulat.

7/31/2019 Lab_BR

25/92

25

Originea sistemului de referin cartezian este fixat la baza robotului.

Poziia de referin corespunde cu poziia "0" a robotului fa de care sunt

calculate coordonatele carteziene ale poziiilor punctului caracteristic. Fixarea

acestei poziii este realizat la punerea n funciune a sistemului micro-robot dectre productor la cererea i indicaiile beneficiarului, lund n considerare i

lungimea sculei (TL = 107 mm). n figura 3.3 este prezentat configuraia

robotului cnd acesta se afl n poziia de referin a sistemului cartezian. Se

observ c axele de rotaie J2, J3, J4, J5 se gsesc pe o dreapt paralel cu baza

robotului respectiv cu axa Y a sistemului de referin cartezian.

Figura 3.3. Configuraia robotului n situaia n care punctulcaracteristic se afl n originea sistemului de referin

cartezian.

Dup cum se arat i n figura 3.4, axa Z corespunde cu deplasarea pe

vertical a punctului caracteristic; axa Y este paralel, iar axa X este

perpendicular pe ghidajul pe care se deplaseaz robotul (slide).

TOOLSelecteaz operaia de micare n sistemul de referin legat de "scul"(gripper) i invalideaz regimurile PTP i XYZ. n acest regim este posibil omicare de avansare i de retragere a gripper-ului de-a lungul direciei

momentane a axei sculei (figura 3.5). Sunt active tastele: Z+ i Z-. Micarea

are loc att timp ct sunt apsate tastele Z+ sau Z-, i pn cnd punctul

caracteristic poate fi meninut pe dreapta definit de axa sculei.

7/31/2019 Lab_BR

26/92

26

Figura 3.4. Sistemul de coordonate cartezian i punctulcaracteristic al robotului.

Figura 3.5. Direcia momentan a axei sculei.

7/31/2019 Lab_BR

27/92

27

Alte comenzi utilizate pentru comanda manual a robotului RV-M1 sunt:

NST+ENT Comand pentru deplasarea robotului n poziia de

origine mecanic n vederea sincronizrii cuplelor

cinematice.

ORG+ENT Comand pentru deplasarea robotului n poziia dereferin a sistemului de coordonate cartezian.

O (Open) Comand pentru deschiderea gripper-ului (eliberareapiesei).

C (Close) Comand pentru nchiderea gripper-ului (apucarea

piesei).

INC+ENT Comand pentru deplasarea robotului ntr-o poziiememorat, avnd numr de ordine mai mare i totodat

cel mai apropiat de cel al poziiei

curente.

DEC+ENT Comand pentru deplasarea robotului ntr-o poziiememorat, avnd numr de ordine mai mic i totodat cel

mai apropiat de cel al poziiei curente.

TRN+ENT Comand pentru transferul coninutului EPROM-uluiutilizat (programul de comand i datele poziiilor

memorate) n memoria RAM a unitii de comand.

WRT+ENT Comand pentru nscrierea programului de comand i a

datelorpoziiilor memorate (aflate n memoria unitii de

comand) n EPROM.PS+numr+ENT Memoreaz coordonatele punctului curent din spaiu,

unde se afl punctul caracteristic al robotului, atandu-i

un numr de ordine. Dac pentru dou poziii diferite se

ataeaz acelai numr, ultima definit rmne

memorat.

PC+numr+ENT Elimin din memorie datele poziiei cu numrul

specificat.

7/31/2019 Lab_BR

28/92

28

MOV+numr+ENT Comand pentru deplasarea robotului, respectiv apunctului caracteristic ntr-o poziie specificat. Micareaare loc doar dac poziia specificat a fost memorat

anterior.

STEP+numr+ENT Comand pentru execuia programului n regim pas cupas ncepnd cu linia indicat prin "numr".


3.1. Se activeaz cutia de instruire a robotului prin punerea comutatorului

pe ON.

3.2. Se realizeaz sincronizarea robotului.3.3. Se studiaz cu ajutorul cutiei de instruire micarea robotului n:

- Sistemul de coordonate al robotului;

- Sistemul de coordonate cartezian;- Sistemul de coordonate legat de scul (gripper).

3.4. Se vor efectua manipulri ale diferitelor piese cilindrice i prismatice

utiliznd cutia de instruire a robotului. n acest scop se vor memora diverse

poziii prin care trece punctul caracteristic al robotului.

7/31/2019 Lab_BR

29/92

29

Lucrarea nr. 4

COMANDA PUNCT CU PUNCT A ROBOTULUI RV-M1

1. Scopul lucrrii

Lucrarea urmrete familiarizarea studenilor cu modul de realizare acomenzii punct cu punct (P.T.P. - Point To Point), n cazul unui robot

industrial, utiliznd metoda nvrii (teaching). n cadrul lucrrii, studenii vor

realiza un program aplicaie de tip punct cu punct pentru efectuarea uneioperaii de manipulare, i vor verifica funcionarea corect a programului

respectiv a operaiei de manipulare dorite.


Comanda automat a roboilor industriali presupune executarea de ctre

acetia de operaii, a cror caracteristici i succesiune au fost stabilite sub

forma unui program.

Programul este compus dintr-o succesiune de macroinstruciuni cu

privire la operaiile ce trebuie executate de ctre robot. Prin aceste linii de

program sunt transmise succesiv comenzi ctre robot, prin intermediul unitii

de comand cu privire la: poziiile unde trebuie s se deplaseze robotul,

temporizri, salturi la anumite subrutine, comenzi pentru starea gripper-uluietc. Dup modul de lucru al robotului, programul poate fi: comand punct cu

punct, comand multipunct sau comand pe o traiectorie continu.

Stabilirea traiectoriei descris de punctul caracteristic, n cazul comenzii

de tip punct cu punct, se realizeaz prin definirea punctului de start, punctului

"int", i a unui numr minim de puncte intermediare prin care trebuie s

treac acest punct, pentru evitarea coliziunilor cu diverse obiecte ce se pot gsi

n mediul de lucru al robotului. Singura condiie impus n cazul comenzii detip punct cu punct este ca traiectoria s fie una fr coliziuni.

7/31/2019 Lab_BR

30/92

30

Deoarece micrile robotului ncep, se desfoar i se termin simultan

pe fiecare ax, ntre dou puncte consecutive, traiectoria nu este controlat,

astfel c, punctul caracteristic nu se deplaseaz de-a lungul dreptei definite de

cele dou puncte. Aceast traiectorie depinde de sistemul de conducere al

robotului care caut s aleag, de regul, drumul cel mai scurt.

n cazul metodei programrii prin nvare, punctul caracteristic al

robotului este deplasat prin comand manual n poziia dorit, iar

coordonatele poziiei respective sunt memorate indicnd numrul de ordine

dorit pentru acea poziie. n acest caz, la realizarea programului aplicaie se va

folosi doar numrul de ordine al poziiei memorate, fr a se specificacoordonatele carteziene corespunztoare acestei poziii.

2.1. Memorarea i verificarea poziiilor robotului RV-M1

n cazul robotului RV-Ml din laboratorul CIM, deplasarea manual a

robotului i memorarea poziiilor dorite se face cu ajutorul cutiei de instruire.Pentru memorare se apas tasta PS apoi se introduce numrul de ordine ce va

indica ulterior poziia respectiv i care trebuie s fie n intervalul (1...629). O

poziie odat memorat rmne n memoria RAM a unitii de comand pn

la tergerea cu tasta PC sau pn la memorarea unei alte poziii cu acelai

numr de ordine.Cu ajutorul cutiei de instruire, punctul caracteristic poate fi deplasat n

toate poziiile memorate utiliznd tasta MOV specificnd i numrul de ordineal poziiei. La fel se pot utiliza tastele INC i DEC cu ajutorul crora robotulse poate deplasa n poziia memorat care are numr de ordine mai mare (INC- incrementare) sau mai mic (DEC - decrementare) dect cel al poziieiactuale. n acest fel se poate verifica faptul c poziiile au fost memorate corect

sau nu.

Poziiile memorate cu ajutorul cutiei de instruire, dac nu sunt nscrise n

EPROM, se pierd n cazul "actualizrii" memoriei RAM cu coninutul

memoriei EPROM, (cnd se transfer n RAM programul i poziiile nscrise

n EPROM, utiliznd tasta TRN de pe cutia de instruire).Memoria RAM poate fi "iniializat" utiliznd macroinstruciunea NEW.

n acest caz se pierde programul i toate poziiile memorate. Prin

macroinstruciunea DL se poate terge doar programul din memorie.

Cnd este memorat o poziie, se memoreaz i starea (nchis saudeschis) a gripper-ului. Astfel, dac se indic o deplasare a punctului

7/31/2019 Lab_BR

31/92

31

caracteristic ntr-o poziie n care gripper-ul a fost memorat cu starea nchis

(deschis), atunci odat cu nceperea deplasrii n acea poziie are loc i

nchiderea (deschiderea) gripper-ului dac anterior era n stare deschis

(nchis).

2.2. Etapele de realizare ale unui program aplicaie de tip punct cupunct

La realizarea programelor de tip punct cu punct trebuie parcurse

urmtoarele etape:

Stabilirea traiectoriilorDup cum sa menionat i mai sus, realizarea unui program de tip punct

cu punct, presupune stabilirea traiectoriei prin definirea punctelor de start,punctelor int, i a unui numr minim de puncte intermediare prin care

punctul caracteristic este obligat s treac n vederea evitrii coliziunilor cu

obiectele din mediu. Se stabilesc numerele de ordine pentru fiecare poziie de

pe traiectorie, respectiv starea nchis sau deschis a gripper-ului n acestepoziii.

n general, prima micare a robotului dup sincronizare este ntr-o poziie

de "ateptare". De regul, poziia de ateptare, coincide cu poziia de "start",

iar dup parcurgerea traiectoriei programate cu poziia "final".

Stabilirea succesiunii micrilorSuccesiunea micrilor se face n funcie de operaia de manipulare ce

trebuie executat. Spre exemplu: dup sincronizare robotul este deplasat n

poziia nr. l (poziie de start), dup care are loc o deplasare n poziia nr. 2 undese realizeaz apucarea piesei, apoi urmeaz o deplasare n poziia int (poziia

nr. 6) cu trecerea prin poziiile intermediare: 3, 4 i 5. n poziia nr. 6 piesa este

eliberat (gripper deschis) dup care robotul este readus n poziia nr. 1 deateptare (aceeai cu poziia de start). n acest fel apare posibilitatea relurii

ciclului.

Astfel, rezult urmtoarea succesiune a micrilor: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 1.Aceast succesiune va trebui respectat la realizarea programului.

Memorarea i verificarea poziiilorOperaia de memorare a poziiilor se face cu ajutorul cutiei de instruire,

inndu-se cont i de starea gripper-ului n aceste poziii. Dup memorarea

poziiilor se face verificarea acestora, prin deplasarea succesiv a robotului n

7/31/2019 Lab_BR

32/92

32

aceste poziii. Dac ele au fost corect memorate, respectiv n timpul micrilor

nu apar coliziuni, se trece la realizarea programului, n caz contrar se repet

memorarea poziiilor care nu aparin traiectoriei prestabilite.

Realizarea programuluiProgramul aplicaie se scrie cu ajutorul calculatorului utiliznd editoruldin Qbasic. Programul conine o succesiune de instruciuni prin care sunt

transmise: comenzi de deplasare, temporizri, salturi, comenzi pentru starea

gripper-ului, etc. Succesiunea micrilor i operaiilor ce vor fi executate de

ctre robot sunt date de succesiunea acestor instruciuni. n cadrul programului

fiecare linie este numerotat, ceea ce permite utilizarea instruciunilor de tip

salt condiionat i de tip salt necondiionat. Dac n program nu sunt

instruciuni de tip salt condiionat sau salt necondiionat, executareainstruciunilor se face n succesiunea n care apar n cadrul programului. n

cazul utilizrii instruciunilor de salt condiionat sau salt necondiionat,

succesiunea operaiilor depinde i de execuia acestor instruciuni.

Este recomandabil ca numerotarea liniilor din program s se fac din 5 n

5 sau din 10 n l0, pentru a exista posibilitatea intercalrii ulterioare de noi linii

n program, ntre dou linii consecutive existente.

Transferul programului n memoria unitii de comandTransferul programului din memoria calculatorului n memoria unitiide comand se realizeaz fraz cu fraz cu ajutorul instruciunii PRINT din

limbajul Qbasic. De exemplu:

10 OPEN "COM1:9600,E,7,2" FOR RANDOM AS #1

20 PRINT #1, "10 MO 1, C"

30 PRINT #1, "l5 MO 2, C"

.

.

110 PRINT #1, "80 ED"

120 END

n linia 10, cu ajutorul instruciunii OPEN, se deschide linia de

comunicaie serial (portul de comunicaie COM1) ori de cre ori n program

apare semnul #1. Tot n aceast linie se specific caracteristicile transmisiei de

date: viteza de transmisie 9600 Bauds; paritatea Even (par); numrul biilor

7/31/2019 Lab_BR

33/92

33

de date: 7; numrul biilor de stop: 2. n linia 20 cu ajutorul instruciunii

PRINT este transmis linia 10 din programul robotului. n memoria unitii de

comand vor fi nmagazinate liniile de program 10, 15, . , 80. Ultima

instruciune este cea de sfrit de program "robot" ED. Programul aplicaie

"Qbasic" se termin cu instruciunea END din linia 120.

n timpul transferului, programul este verificat de unitatea de comand

din punct de vedere sintactic iar eventualele greeli de sintax sunt semnalizate

cu aprinderea ledului ERROR de pe panoul frontal al unitii de comand,

respectiv prin intermediul unui semnal sonor. Dup corectarea erorilor din

program, transferul trebuie repetat deoarece n acest caz programul nu rmne

memorat.

Verificarea programului n regim pas cu pasnaintea lansrii n execuie, programul se verific n regim pas cu pas

(linie cu linie), adic se lanseaz i se verific execuia separat a fiecrei linii

din program, utiliznd n acest scop cutia de instruire.Se apas tasta STEP, dup care se tasteaz numrul primei linii din

program (10) i se confirm cu tasta ENT. Dup execuia liniei tastate, peafiajul cutiei de instruire apare numrul de ordine al liniei urmtoare din

program (n cazul programului de mai sus, 15). Astfel, pentru lansarea n

execuie a liniei urmtoare este suficient apsarea succesiv a tastelorSTEP i

ENT. Dup execuia ultimei linii din program, pe afiajul cutiei de instruire vaaprea numrul "0" ce indic sfritul programului. n regimul pas cu pas nu se

pot ns verifica, temporizrile din cadrulprogramului.

Lansarea programului n regim automatLansarea n execuie a programului se face prin transferul de la calculator

ctre unitatea de comand a unei instruciuni de start "RN linie", (n cazul

nostru RN 10). Avnd n vedere c aceast instruciune nu este precedat de unnumr (care se utilizeaz pentru numerotarea liniilor din program), esteconsiderat ca i o instruciune de comand i este executat imediat. Exemplu

de program:

10 OPEN "COM1:9600,E,7,2" FOR RANDOM AS #l

20 PRINT #1, "RN 10"

30 END

7/31/2019 Lab_BR

34/92

34

Dup lansarea programului n regim automat se urmrete realizarea

tuturor micrilor i operaiilor programate. Se verific i durata corect a

temporizrilor introduse i la nevoie se corecteaz programul.

2.3. Principalele macroinstruciuni utilizate la realizareaprogramelor de tip punct cu punct

NT (Nest) - Determin deplasarea robotului n poziia de origine

mecanic n vederea sincronizrii axelor. Efectul instruciunii este identic cu

apsarea tastelor NST+ENT de pe cutia de instruire.

Formatul instruciunii: NT

Instruciunile NT sau NST+ENT trebuie efectuate obligatoriu nainte de

execuia oricrei comenzi de micare.

MO (Move) - Determin deplasarea punctului caracteristic n poziiaspecificat, prin interpolare articulat. Se poate specifica i starea gripper-ului

(nchis / deschis) indiferent de starea acestuia n momentul memorrii poziiei.

Dac starea gripper-ului a fost specificat, atunci micarea de poziionare va

avea loc dup executarea instruciunii de nchidere/ deschidere a gripper-ului.

Formatul instruciunii: MO , ||,

unde: 1 numr poziie 629, iar stare gripper = O (Open - deschis) sau

C (Close - nchis).Aceast instruciune este executat numai dac poziia specificat n

instruciune a fost memorat anterior. n caz contrar apare eroare i

instruciunea, respectiv programul nu vor fi executate.

DP (Decrement Position) - Este comanda pentru deplasarea punctuluicaracteristic al robotului ntr-o poziie memorat avnd numrul de ordine mai

mic i n acelai timp cel mai apropiat de cel al poziiei curente.

Formatul instruciunii: DP

Instruciunea va fi executat doar n situaia n care exist cel puin o

poziie memorat cu numr de ordine mai mic dect cel al poziiei curente.

7/31/2019 Lab_BR

35/92

35

IP (Increment Position) - Reprezint comanda pentru micarea

robotului ntr-o poziie memorat, avnd numrul de ordine mai mare i n

acelai timp cel mai apropiat de cel al poziiei curente.

Formatul instruciunii: IP

Instruciunea va fi executat doar n situaia n care exist cel puin o

poziie memorat avnd numrul de ordine mai mare dect cel al poziiei

curente.

GO (Gripper Open) - Determin deschiderea gripper-ului.Formatul instruciunii: GO

Instruciunea este executat, chiar dac gripper-ul a fost deschis naintealansrii acestei comenzi. Deschiderea gripper-ului nu este controlat i n

consecin se recomand utilizarea acestei instruciuni mpreun cu o

instruciune de temporizare. Durata minim de temporizare este de 0.7[s].

GC (Gripper Close) - Determin nchiderea gripper-ului.

Formatul instruciunii: GC

Instruciunea este executat chiar dac gripper-ul a fost nchis naintealansrii acestei comenzi. i aici, nchiderea gripper-ului nu este controlat i n

consecin se recomand utilizarea acestei instruciuni mpreun cu o

instruciune de temporizare. Durata minim de temporizare este i n acest caz

de 0.7[s].

TI (Timer) Introduce o anumit temporizare n timpul rulrii

programului.

Formatul instruciunii: TI < numr>,

unde: 1 numr 32767

Durata temporizrii = numr * 0.1 [s].

GT (Go To) Determin un salt necondiionat la linia din program

specificat.

Formatul instruciunii: GT ,

7/31/2019 Lab_BR

36/92

36

unde 1 numr linie 2048.

Instruciunea va fi executat doar dac linia specificat n instruciune

exist. n caz contrar instruciunea, respectiv programul nu vor fi executate.


3.1. Se vor identifica etapele de realizare ale programului de tip punct cupunct conform subcapitolului 2.2.

3.2. Se va realiza un program de tip punct cu punct pentru luarea uneipiese cilindrice de pe vagonetul "A" i aezarea ei pe vagonetul "B" conform

schiei din figura 4.1 n timpul manipulrii, punctul caracteristic al robotului,

respectiv piesa se va deplasa din poziia 3 n poziia 6 prin poziiile

intermediare 2, 4 i 5. Aceste poziii intermediare sunt necesare n vederea

evitrii coliziunilor cu obiectul "C" i cu marginile vagonetului. Dup

sincronizare, gripper-ul va fi deplasat n poziia 1, care reprezint poziia de

start.

poz. 3

poz. 2

poz. 7

poz. 1

poz. 6

poz. 5

poz. 4

BA

Poziia desincronizare

C

Figura 4.1. Poziiile prin care trebuie s treac punctulcaracteristic al robotului pentru executarea unei operaii de

manipulare.

Dup aezarea piesei n poziia 6, gripper-ul se va re-ntoarce n poziia1, trecnd succesiv prin poziiile 5 i 7, necesare pentru evitarea coliziunii cu

7/31/2019 Lab_BR

37/92

37

marginile vagonetului "B"i cu obiectul "C".

Programul va fi realizat parcurgnd toate etapele prezentate n

subcapitolul 2.2. utiliznd macroinstruciunile necesare ce sunt prezentate la

subcapitolul 2.3.

3.3. Se va studia pentru nceput funcionarea programului n regim pas cupas, utiliznd cutia de instruire, apoi funcionarea lui n regim automat prin

lansarea acestuia de la calculator.

7/31/2019 Lab_BR

38/92

38

Lucrarea nr. 5

INTEGRAREA ROBOTULUI RV-M1 N SISTEMUL DEFABRICAIE FLEXIBIL FMS-2101

1. Scopul lucrriin lucrare se prezint studenilor modul de integrare a robotului RV-Ml

n mini-sistemul flexibil FMS-2101 din laboratorul CIM. De asemenea, sestudiaz i principalele macrocomenzi de tip automat programabil, prin care se

realizeaz comenzi de la i ctre echipamentele periferice ale unitii de

comand a robotului.


2.1. Sistemul flexibil de fabricaie FMS-2101

Robotul RV-M1 este parte component a sistemului flexibil de fabricaie

FMS-2101 a crui structur este prezentat n figura 5.1.

Componentele acestui sistem sunt:

1. Sistemul de transport Slide;

2. Robotul industrial RV-M1;

3. Staia de prelucrare prin strunjire NCL-2000;4. Vrful mobil din ppu;

5. Vrful fix din universal;6. Staia Vision-2000;7. Camer video;

8. Poziia piesei sub camera video;9. Staia de asamblare;

10. Pres pneumatic;

7/31/2019 Lab_BR

39/92

39

Figura 5.1. Structura sistemului flexibil de fabricaie FMS-2101.

11. Masa presei;12. Conveior cu band;

13. Rol pentru ntinderea benzii;

14. Vagonet gol;15. Vagonet ncrcat cu semifabricat;

16. Staie de oprire vagonet (buffer);

17. Senzori pentru identificarea vagonetului;

18. Senzor de prezen vagonet;19. Opritor mecanic.

Componentele de baz care compun sistemul flexibil de fabricaie sunt:

- staia de prelucrare prin strunjire NCL-2000;

- staia de control dimensional Vision-2000;

- staia de asamblare pneumatic;

- sistemul micro-robot RV-M1.

7/31/2019 Lab_BR

40/92

40

Alimentarea cu semifabricate se realizeaz prin intermediul vagoneilor

(15), care se deplaseaz pe sistemul de transport numit conveior (12). Sistemul

de transport face parte dintr-o mini-secie automatizat de tip CIM (Computer

Integrated Manufactury). ncrcarea respectiv descrcarea vagoneilor au loc

n staiile de oprire vagonet (porturi).

Staia de prelucrare prin strunjire (3) este format dintr-un strung CNC.

Semifabricatele ce urmeaz a fi prelucrate sunt fixate ntre vrfurile (4) i (5),

vrful din ppua strungului fiind mobil i e acionat de un cilindru pneumatic,

n timp ce vrful din universal este fix. Selectarea unui program de prelucrare

dintre cele memorate n echipamentul cu comand numeric, poate fi realizat

de ctre operator la punerea n funciune a sistemului sau n mod automat prin

recepionarea tipului de program de la unitatea de comand a sistemului micro-robot. Dup terminarea unei operaii de prelucrare are loc curirea piesei de

pan cu ajutorul unui jet de aer comprimat. Toate operaiile de prelucrare i

curire a piesei au loc cu ua strungului nchis.

Staia de control dimensional (6) este echipat cu o camer video care

preia imaginea piesei prelucrate i o transfer calculatorului ataat staiei.

Acesta face o comparare numeric a imaginii achiziionate cu imaginea

memorat a unei piese de referin. n urma procesului de comparare se va lua

decizia dac piesa este bun sau rebut i informaia respectiv va fi transmisunitii de comand a robotului prin interfaa I/O. Robotul RV-M1 aeaz

piesele sub camera video, iar controlul dimensional al piesei respective ncepe

automat n momentul n care staia primete o cerere de control dimensional.

Staia de asamblare pneumatic (9) este constituit dintr-o pres

pneumatic care se utilizeaz pentru realizarea operaiilor de asamblare prin

presare. n configuraia actual din laborator, staia de asamblare este utilizat

pentru realizarea unui produs finit prin asamblarea unei piese prismatice cu opies cilindric prelucrat.

Sistemul micro-robot RV-M1 realizeaz deservirea tuturor staiilor din

structura sistemului flexibil FMS-2101 precum i descrcarea i ncrcarea

vagoneilor sosii n portul staiei. Transportul pieselor ntre staiile: (3), (6),

(9) i portul (16) se realizeaz prin deplasarea robotului pe sistemul de

transport local numit Slide. n cazul unei operaii complete de strunjire i

verificare dimensional, trebuie n prealabil, ca poziiile de pe Slide din faa

staiilor s fie memorate.

7/31/2019 Lab_BR

41/92

41

2.2. Comunicarea dintre unitatea de comand i echipamenteleperiferice

Unitatea de comand a sistemului micro-robot comunic cu sistemele de

conducere nemijlocit a staiilor din cadrul sistemului CIM prin intermediulunor semnale logice (0 sau 1) (figura 5.2).

bitul "2" al programului de prelucrarebitul "1" al programului de prelucrarebitul "0" al programului de prelucrare

sosire semifabricat cilindric

error

cerere semifabricat cilindriccerere de vagonet gol

reinere vagonet n staievagonet gol n staie

vagonet ncrcat n staiecim ready

robot ready

AUTOMATUL

PROGRAMABIL

CIM-CONTROL

UNITATEA

DE

COMAND

A

SISTEMULUI

MICRO-ROBOT

RV-M1

bitul "0" al adresei de poziionarebitul "1" al adresei de poziionarebitul "2" al adresei de poziionare

cerere de poziionareSlide n poziie

CONTROLER

SLIDESlide n poziie

strung readystart prelucrare

sfrit prelucrarebitul "0" al programului de prelucrarebitul "1" al programului de prelucrarebitul "2" al programului de prelucrare

fixare pies ntre vrfuriua strungului (nchis=1)

ECHIPAMENTULDE COMAND

NUMERICAL

STRUNGULUINCL-2000

00122176

98

1015

8

109

117

3

56

121314

414

vision readycerere de control dimensional

pies bunpies rebut

INTERFAA I/O

A STAIEIVISION-2000

451215

PRESOSTATPresiune aer comprimat ready13

pres readystart presare

SIST. DECOMAND

PRES

113

Figura 5.2. Comunicarea dintre unitatea de comand, staiiledin cadrul FMS-2101 i staia de control central CIM.

7/31/2019 Lab_BR

42/92

42

Astfel, unitatea de comand, pe lng conducerea sistemului micro-robot,coordoneaz i supervizeaz succesiunea operaiilor din cadrul mini-sistemului

FMS-2101. n cadrul FMS, unitatea de comand constituie deci, nivelul

ierarhic superior, trimind comenzi i confirmri spre i din exteriorul mini-

sistemului flexibil. Comenzile date de unitatea de comand ctre staia de

prelucrare se refer la fixarea semifabricatului ntre vrfurile de la strung i la

nceperea prelucrrii.

Nivelul de conducere al ntregului sistem automatizat din laborator este

deinut de ctre automatul programabil CIM-control care controleaz fluxul de

piese i de vagonei. De asemenea, transmite codul binar natural al numrului

programului de prelucrare ctre staia de prelucrare NCL-2000, prin

intermediul unitii de comand.Pentru deservirea staiilor din cadrul FMS, robotul RV-M1 trebuie, s se

deplaseze n diverse poziii pe Slide. Numrul de ordine al poziiilor de pe

Slide se specific n cod binar natural pe 3 bii (3 linii de comunicaie). Atunci

cnd controlerul de Slide primete o cerere de poziionare a robotului acesta va

deplasa robotul i dup ce acesta a ajuns n poziia cerut va emite semnalul

"Slide n poziie".Cnd operaia de prelucrare a luat sfrit staia va trimite ctre unitatea

de comand un semnal "sfrit prelucrare". nainte ca robotul s scoat sau sintroduc o pies ntre vrfurile strungului unitatea de comand verific de

fiecare dat poziia nchis sau deschis a uii.

Staia de control dimensional Vision-2000 verific piesele prelucrate ori

de cte ori primete comanda "cerere de control dimensional". Biii pe liniile

de comunicare "pies bun" i "pies rebut" sunt pe nivel logic "0" pe toat

durata procesului de control dimensional i cnd acesta a luat sfrit unul din

aceti bii va deveni "1" logic.Staia de asamblare trimite un semnal "pres ready" prin care ntiineaz

c staia este pregtit pentru o nou operaie i primete semnal de comand

prin care se d startul pentru o nou operaie de asamblare prin presare.

Presostatul transmite un semnal "presiune aer comprimat ready" prin care

confirm c presiunea aerului comprimat necesar staiei de asamblare i fixrii

semifabricatului ntre vrfuri este corespunztoare.

Toate sistemele de conducere aflate la un nivel ierarhic inferior transmit

semnale "ready" prin care ntiineaz nivelele de conducere superioare c sunt

7/31/2019 Lab_BR

43/92

43

disponibile pentru executarea operaiilor specifice staiei.

Comenzile i confirmrile (figura 5.2) sunt emise respectiv recepionate

de ctre unitatea de comand prin intermediul unei interfee I/O programabile.

Aceasta are 16 intrri respectiv 16 ieiri numerice, care sunt numerotate la

nivelul unitii de comand, sgeile indicnd natura liniilor (intrare sau ieire).

Prin intermediul macrocomenzilor de tip automat programabil se poate realiza

att comanda ieirilor ct i supravegherea intrrilor numerice.

2.3. Principalele macrocomenzi de tip automat programabil

ID (Input direct) - Este o instruciune de citire a strilor celor 16 intrri

numerice. Valoarea format din strile logice (0 sau 1) ale celor 16 intrri, este

ncrcat ntr-un registru intern de comparare.

Formatul instruciunii: ID

OD (Output direct) - Este o instruciune prin care strile celor 16 ieiri

numerice vor fi modificate simultan n funcie de o valoare specificat.

Formatul instruciunii: OD

unde: -32767 output data (zecimal) +32767- &8001 output data (hexazecimal) &7FFF.

TB (Test Bit) - Este o instruciune de salt condiionat, la o linie

specificat din program, dar acest salt e condiionat de starea bitului (starea

intrrii) specificat.

Formatul instruciunii: TB , ,

unde: - "+" reprezint nivelul logic "1"

- "-" reprezint nivelul logic "0"

- 0 numr bit 15- 0 numr linie 2048.

Dac linia specificat prin "numr linie" nu exist atunci apare eroare n

execuia programului, iar dac condiia pentru salt nu este ndeplinit se vacontinua execuia programului cu linia urmtoare.

7/31/2019 Lab_BR

44/92

44

OB (Output bit) - Este o instruciune prin care se realizeaz setareastrii logice (0 sau 1) a ieirii numerice specificat.

Formatul instruciunii: OB ,

unde: - "+" semnific poziionarea bitului specificat la nivelul logic "1"

"-"semnific poziionarea bitului specificat la nivelul logic "0"

- 0 numr bit 15.

3. Desfurarea lucrrii:

3.1. Se identific componentele sistemului flexibil de fabricaie FMS-

2101 din laboratorul CIM.3.2. Vor fi realizate programe n Qbasic pentru programarea strii

ieirilor numerice i citirea intrrilor numerice ale unitii de comand.

3.3. n programele aplicaie vor fi efectuate comenzi ctre echipamenteleperiferice precum i recepionarea confirmrilor de la acestea dup cum

urmeaz:

- comenzi i confirmri ctre i de la staia CIM-Control;

- comenzi i confirmri ctre i de la echipamentul de comand numerical strungului NCL-2000;

- comenzi i confirmri ctre i de la staia de control dimensional

Vision-2000;

- comanda staiei de asamblare prin presare;

- resetarea strii ieirilor numerice.

7/31/2019 Lab_BR

45/92

45

Lucrarea nr. 6

COMANDA DEPLASRII ROBOTULUI RV-M1 PESLIDE

1. Scopul lucrriiLucrarea are ca obiectiv familiarizarea studenilor cu comanda deplasrii

robotului pe sistemul de transport Slide. n cadrul lucrrii, robotul va fi

deplasat pe Slide, prin intermediul cutiei de instruire (proprie acestei axe) i se

vor memora diverse poziii, apoi va fi realizat un program de comand pentru

deplasarea robotului n mod automat ntre aceste poziii.


Ghidajul pe care se poate deplasa robotul RV-M1 (Slide-ul) prezentat n

figura 6.1, este o parte independent de robotul de baz, comanda lui fiind

realizat separat de unitatea de comand, prin intermediul unui automat

programabil (controler) KV24. Acest controler poate primi comenzi, pentru

deplasarea robotului pe Slide ntr-una din poziiile memorate, att de launitatea de comand ct i de la cutia de instruire.

2.1. Comanda deplasrii robotului pe Slide de la cutia de instruireCutia de instruire, prezentat n figura 6.2, permite comanda deplasrilor

robotului RV-M1 n regim manual, de-a lungul Slide-ului i n acelai timp

memorarea poziiilor prin care trece acesta.

Cutia de instruire se activeaz prin punerea comutatorului n poziia

MAN (manual), poziie care este indicat prin aprinderea ledului din partea

superioar a cutiei. Cu butoanele LEFT (stnga) i RIGHT (dreapta) esteposibil deplasarea robotului n orice poziie situat ntre cele dou limitatoare

de curs (LS1 i LS2).

7/31/2019 Lab_BR

46/92

46

Figura 6.1. Sistemul de transport Slide.

Figura 6.2. Panoul frontal al cutiei de instruire pentru comanda

deplasrii pe Slide.

7/31/2019 Lab_BR

47/92

47

Limitatorul de curs LS1 este utilizat i pentru sincronizarea Slide-ului,poziia de sincronizare corespunznd poziiei "0".

Dup deplasarea robotului ntr-o anumit poziie, se va selecta un numr

cu "selectorul de poziii" (Point Selector) i memorarea acelei poziii cunumrul de ordine selectat se realizeaz prin apsarea butonului ENTER.

Numrul maxim de poziii memorate pe Slide este 23=8.

Deplasarea robotului RV-M1 pe Slide, ntr-una din poziiile memorate n

prealabil, se face prin selectarea numrului cu care a fost memorat acea

poziie, cu ajutorul selectorului de poziii, dup care se apas i se ine apsat

butonul "Move to selected point" pn cnd robotul ajunge n poziiarespectiv unde se va opri. Deplasarea la o poziie memorat precum i

memorarea poziiilor este posibil numai dup ce s-a realizat sincronizarea peSlide. Aceast sincronizare se poate face prin apsarea butonului de comanda

RIGHT pn cnd baza robotului ajunge n dreptul senzorului LS1, sau prin

comanda de deplasare a robotului npoziia "0" de pe Slide.Micarea cuplelor cinematice i deplasarea de-a lungul Slide-ului poate

s fie simultan (dar nu ofer avantaje n cazul comenzii manuale).

2.2. Comanda deplasrilor pe Slide de la unitatea de comand

Comanda deplasrilor pe Slide de la unitatea de comand a robotuluiRV-M1 se face prin intermediul semnalelor logice existente ntre interfaa I/O

a unitii de comand i controler-ul Slide-ului (figura 6.3). Adresa de

poziionare se specific pe 3 bii (biii 8, 9, i 10) a cror nivele logice

formeaz n cod binar natural numrul poziiei de pe Slide, n care se dorete

deplasarea robotului.

Pentru realizarea unei deplasri, unitatea de comand va seta cei trei bii

de ieire astfel nct acetia vor reprezenta codul binar natural al numrului

ataat poziiei dorite urmat de transmiterea unei "cereri de poziionare" (bitul

11) care este echivalent cu comanda: "start deplasare robot n poziia

specificat". Cnd robotul ajunge n poziia specificat, controler-ul Slide-ului

confirm acest lucru prin semnalul "Slide n poziie" (bitul 7), prin care se

indic, de fapt, sfritul deplasrii robotului.

Cnd se dorete efectuarea unei noi deplasri ntr-o alt poziie memorat

anterior, unitatea de comand transmite noua adres de poziionare. Semnalul

"Slide n poziie" rmne activ, atta timp ct robotul rmne n poziia n carea trebuit s se deplaseze, deoarece indic situarea robotului n poziia curent

7/31/2019 Lab_BR

48/92

48

UNITATEA

DECOMAND

CONTROLERSLIDE

bitul 0 al adr. de poziionare



Slide n poziie

cerere de poziionare pe Slide11

8

9

10

7

Figura 6.3. Semnalele logice prin care unitatea de comandcomunic cu Controlerul de Slide.

(n fosta poziie programat). Semnalul devine "0" logic numai dup ce robotul

se ndeprteaz fizic din aceast poziie, adic ncepe o nou deplasare.

Aadar, atingerea poziiei programate este confirmat la o tranziie a

semnalului "Slide n poziie" de la "0" logic la "1" logic.Dup ce robotul a atins poziia programat trebuie anulat cererea de

poziionare, ntruct doar n acest fel este posibil specificarea unei noi adrese

de poziionare i implicit deplasarea robotului ntr-o alt poziie.

Deplasarea robotului ntr-una din poziiile memorate de pe Slidepresupune realizarea unui program de comand, cu ajutorul cruia, prin

intermediul macroinstruciunilor de tip automat programabil, se realizeaz

programarea strii ieirilor numerice corespunztoare i supravegherea intrrii

numerice 7.n cadrul programului, numrul poziiei de pe Slide, n care trebuie

deplasat robotul, se specific n cod binar natural, utiliznd biii 8, 9 i 10.

Bitul 10 corespunde bitului de semnificaie maxim (MSB), iar bitul 8 celui cu

semnificaie minim (LSB). De exemplu: dac se dorete deplasarea robotuluin poziia "6" de pe Slide, se seteaz bitul 8 la nivel logic "0" i biii 9 i 10 la

nivel logic "1". Secvena de program va arta astfel:

20 PRINT #1, "20 OB -8" ;bitul 8 este setat la valoarea "0"

30 PRINT #1, "25 OB +9" ;bitul 9 este setat la valoarea "1"

40 PRINT #1, "30 OB +10" ;bitul 10 este setat la valoarea "1".

7/31/2019 Lab_BR

49/92

49

Deplasarea n poziia specificat ncepe prin setarea bitului 11 la nivelul

logic "1" (cerere de poziionare pe Slide). Cnd robotul a ajuns n poziia

programat, controlerul Slide-ului seteaz la nivel logic "1" intrarea numeric

7 a unitii de comand. naintea nceperii unei noi deplasri pe Slide trebuie

anulat cererea de poziionare pe Slide (bitul 11 se seteaz la nivel logic "0").

Schema logic a programului aplicaie de comand a deplasrii pe Slide

este prezentat n figura 6.4a. Se observ c forma i coninutul blocurilor: 2,

3, 4, 5, 6 i 7 nu depind de codul binaral adresei de poziionare. Astfel, dac n

cadrul unui program se dorete efectuarea mai multor deplasri n diferite

poziii, e convenabil realizarea unei "subrutine de deplasare" pe baza blocurilor

amintite. Aceast subrutin va fi apelat ori de cte ori este necesar o

deplasare la o poziie specificat n prealabil, prin adresa de poziionare (figura6.4.b).

a) b)

START

STOP

Specificare adresde poziionare

Sfrit

program principal

Subrutin dedeplasare pe Slide


START

STOP

Ateptarenceput deplasare

Cerere de poziionare

Citire intrri numerice

Anularecerere de poziionare


Slide n poziie

1

2

3

4

5

6

DA

NU

Subrutin dedeplasare pe

Slide

Apel subrutin dedeplasare pe Slide

Apel subrutin dedeplasare pe Slide

Temporizare7

Figura 6.4. Organigrame pentru deplasarea pe Slide; a) schema

logic n cazul unei singure deplasri, b) schema logic a unuiprogram n care se efectueaz mai multe deplasri pe Slide.

7/31/2019 Lab_BR

50/92

50

Subrutina de deplasare pe Slide se apeleaz cu ajutorul

macroinstruciunii: GS (Go Subrutine). Aceast macroinstruciune determinun salt necondiionat la linia de start a unei subrutine.

Formatul instruciunii: GS ,

unde: 1 numr linie 2048.

Instruciunea va fi executat doar dac linia specificat exist. n caz

contrar programul nu va fi executat i va apare eroare la lansarea acestuia.

Un exemplu de subrutin pentru deplasarea robotului pe Slide care se

plaseaz, de regul, la sfritul programului, este:

****SUBRUTIN SLIDE****

2000 PRINT #1, "2000 OB +11, C" ;cerere de poziionare

2010 PRINT #1, "2005 TI 10" ;ateptare nceput deplasare

2020 PRINT #1, "2010 ID" ;citire intrri numerice

2030 PRINT #1, "2015 TB +7, 2025";Slide n poziie

2040 PRINT #1, "2020 GT 2010" ;dac nu atunci ateapt2050 PRINT #1, "2025 OB -11" ;dac da atunci anulare cerere

2060 PRINT #1, "2030 TI 10" ;temporizare

2070 PRINT #1, "2035 RT" ;revenire din subrutin

2070 END ;sfrit program BASIC

Revenirea din subrutin se va face cu ajutorul instruciunii RT (Return)

iar subrutina se apeleaz cu instruciunea GS.

Formatul instruciunii: RT

Instruciunea va fi executat numai dac n prealabil a fost executat o

instruciune de apel subrutin GS, i dac pn la execuia comenzii RT nu s-arealizat revenirea din acea subrutin. Din interiorul unei subrutine pot fi

apelate i alte subrutine cu condiia ca fiecare subrutin s se termine cu

macroinstruciunea RT.

7/31/2019 Lab_BR

51/92

51

n figura 6.4b s-a reprezentat schema logic a unui program n care se

efectueaz mai multe deplasri ale robotului pe Slide. Blocul de definiie al

subrutinei este aezat la sfritul programului principal adic dup

macroinstruciunea ED. Cnd n cadrul programului principal s-a ajuns la liniacare conine macroinstruciunea ED execuia programului va fi suspendat.

Astfel, se poate prentmpina execuia suplimentar i nedorit a subrutinei la

terminarea programului.


3.1. Se activeaz cutia de instruire a Slide-ului, apoi se realizeaz

sincronizarea Slide-ului prin apsarea butonului de comand RIGHT pn

cnd baza robotului ajunge n dreptul senzorului de sincronizare LS1.3.2. Cu ajutorul butonului de comand LEFT i / sau RIGHT se

deplaseaz robotul ntr-o poziie dorit i se memoreaz aceast poziie

utiliznd butonul ENTER. Se deplaseaz apoi robotul dup care se ncearc

revenirea n poziia memorat cu ajutorul butonului de comand "Move to

selected point" (dup ce n prealabil s-a selectat numrul poziiei dorite).

3.3. Se va realiza un program de comand pentru deplasarea robotului pe

Slide: nti n poziia de sincronizare "0", apoi n poziiile memorate "2" i "4".Vor fi realizai apoi urmtorii pai:

- se transfer programul n memoria unitii de comand;

- se dezactiveaz cutiile de instruire;

- se lanseaz programul i se urmrete funcionarea sa;

- se optimizeaz programul din punct de vedere al temporizrilor

necesare.

7/31/2019 Lab_BR

52/92

52

Lucrarea nr. 7

STAIA VISION-2000

1. Scopul lucrrii

Lucrarea i propune familiarizarea studenilor cu modul de lucru alstaiei Vision-2000. Aceast staie este comandat prin intermediul unui

calculator, pe care este instalat programul aplicaie dedicat staiei.


Dispozitivul videocaptor are rolul de a transforma imaginea optic

(luminana scenei capturate) n imagine electronic (distribuie de sarcini

electronice) i obinerea, din aceasta, a semnalului de imagine. Imaginileoptice se formeaz n planul suprafeei dispozitivului videocaptor cu ajutorul

obiectivelor, care de cele mai multe ori sunt cu distan focal variabil. Cele

mai rspndite dispozitive videocaptoare integrate sunt cele din categoria

dispozitivelor videocaptoare cu cuplaj de sarcin CCD (Charge Coupled

Devices).

La ieirea camerei video se obine un semnal video complex standard.

Prin utilizarea explorrii liniare ntreesute, un cadru complet de imagine

(video frame) rezult dup analiza a dou semicadre (cmpuri): un cmp alliniilor impare i un cmp al liniilor pare. Semnalul video obinut de camer

este adus la intrarea plcii de achiziie ce intr n componena hard a

calculatorului ataat staiei. Aceasta va face o conversie analog-digital a

semnalului video, corespunztor unei imagini, iar rezultatul va fi memorat

rezultnd o memorie cadru (frame memory).

n acest fel, imaginea obiectului sau scenei studiate (sampled image),

poate fi prelucrat n diverse moduri, poate fi copiat sau memorat. Deasemenea, diverse imagini memorate anterior pot fi prelucrate ulterior.

7/31/2019 Lab_BR

53/92

53

2.1. Achiziia imaginilor cu ajutorul staiei Vision-2000

Achiziia imaginilor video se realizeaz prin parcurgerea urmtoarelor

etape care utilizeaz programul aplicaie al staiei Vision-2000:

- Se pune un obiect n faa camerei video;- Se selecteaz meniul Camera;

- Se selecteaz opiuneaLive din meniul Camera;

- Se poziioneaz obiectul n mijlocul imaginii afiate pe monitor;

- Camera video se va deplasa n sus i n jos pentru obinerea focalizrii

optime;

- Se va regla nivelul de luminan al imaginii prin modificarea

diafragmei obiectivului;

- Se va observa imaginea n cele dou poziii extreme ale diafragmei:complet nchis i complet deschis. n final se va lsa pe o poziie de mijloc;

- Se va selecta opiuneaFreeze din meniul Camera;

- Se va deplasa obiectul din faa camerei pentru a vedea dac imaginea

este memorat

- Se va selecta comanda Save din meniul File i se va specifica calea

(extensia fiierului va fi *.pic);

Prin comanda Load se poate ncrca o imagine salvat anterior iar

comanda Clear se folosete pentru a terge memoria cadru (frame memory).

2.2. Prelucrri de imagini utiliznd programul aplicaie al staieiVision- 2000

Camera video achiziioneaz imaginea piesei ce urmeaz s fie testat, i

aceast imagine va fi memorat ntr-un fiier pe calculatorul ataat staiei.

Asupra unei imagini achiziionate se pot executa diverse prelucrri elementareprin care se urmrete, n final, dac piesa coincide din punct de vedere

dimensional cu un tipar din memoria calculatorului. Principalele prelucrri ce

se pot executa pe staia Vision-2000 sunt urmtoarele:

- conversia imaginii piesei n imagine cu niveluri de gri (gray-scale),

fiecare punct al imaginii este reprezentat printr-un nivel de gri proporional cu

luminana imaginii din acel punct;

- vizualizarea nivelurilor de gri pe diverse direcii ale imaginii

(orizontal, vertical, oarecare),

7/31/2019 Lab_BR

54/92

54

- operaii de calibrare asupra imaginii;

- filtrarea imaginii;

- segmentarea imaginii (delimitarea obiectului de fondul imaginii);

- detecia muchiilor piesei;

- modificarea mrimii de reprezentare a piesei pe ecran (zoom);

- calcularea cotelor piesei analizate;

- definire de cote pentru care se va executa verificarea (pe lng

verificarea implicit executat asupra conturului piesei).

n cele ce urmeaz sunt prezentate principalele opiuni din meniul

programului aplicaie al staiei Vision-2000:

a) meniul TOOLS:- Pixel: afieaz coordonatele x, y ale poziiei cursorului n cadrul

imaginii piesei studiate i afieaz, de asemenea, valoarea nivelului de gri

ataat punctului respectiv;

- Test Pattern/Check: testeaz pentru nivelul maxim i minim de

reprezentare a nivelului de gri. Acest test este util pentru reglarea camerei.

- Line: afieaz un grafic al nivelului de gri pe linia selectat (orizontal,

vertical, oarecare). Linia se selecteaz cu ajutorul mouse-lui i este afiat peimaginea piesei cu culoare galben;

- Histogram: afieaz o histogram de reprezentare a nivelurilor de gri

ale ntregii piese, (cu un dublu declic al mouse-lui, fereastra de reprezentare a

histogramei dispare);

- Measure: distana de msurat se introduce utiliznd mouse-ul, se

poziioneaz cursorul pe un capt al segmentului de msurat, se memoreaz

acionnd tasta , se procedeaz analog pentru al doilea capt al

segmentului.

b) meniul FILTER: calitatea imaginii achiziionate de ctre camera

video trebuie uneori mbuntit. Exist mai multe procedee de mbuntire a

imaginii, fiecare procedeu are efect benefic asupra unei caracteristici aimaginii prelucrate. Unul dintre aceste procedee se refer la filtrarea spectral

a imaginii, care const n eliminarea unor anumite frecvene.

- Low Pass: n general, energia unei imagini este concentrat n

componentele de frecven joas, n timp ce zgomotul din imagine este asociat

7/31/2019 Lab_BR

55/92

55

cu componentele spectrale de frecven ridicat. Prin eliminarea frecvenelor

nalte i pstrarea celor joase se poate reduce considerabil influena unor

zgomote din imaginea de prelucrat;

- High Pass: determin eliminarea frecvenelor joase i pstrarea celor

nalte. Deoarece componentele de frecvene nalte corespund detaliilor fine ale

imaginii, aceast filtrare mbuntete contrastul local i mrete claritatea

imaginii.O alt clas de prelucrri se refer la extragerea conturului exterior al

piesei. Un detector de muchii este un operator care aplicat asupra unei imagini,

produce o nou imagine care indic muchiile obiectului din imagine.

- Ver Edge: detecie vertical de muchii, este utilizat pentru corectarea

liniilor pe vertical din conturul piesei.- Sobel: filtru care corecteaz muchiile pe toate direciile. Utilizeaz n

acest scop derivata funciei care are ca valori, valorile ataate nivelurilor de gri

ale imaginii piesei.

2.3. Program aplicaie destinat controlului pieselor

Programul aplicaie care se poate implementa pe staia Vision-2000

conine urmtoarele instruciuni:

STOP ;oprire

DELAY ;temporizare

GO TO ;salt necondiionat

IF INPUT EQUAL ;test de egalitate asupra unei intrri

DO COMPARE ;comparare

IF COMPARE OK ;dac rezultatul este de egalitate

GO SUBRUTINE ;apel subrutin

RETURN SUB ;revenire din subrutin

TEST INPUT BIT ;test asupra unui bit de intrare

SET OUTPUT BIT ;seteaz un bit al unei ieiri

OUTPUT DATA ;transmite ctre exterior date

DISPLAY MESSAGE ;afieaz mesaj

END ;sfrit program

7/31/2019 Lab_BR

56/92

56

Spre exemplu, aplicaia program care comand testarea automat a

semifabricatelor este:

SET OUTPUT BIT +7

IF INPUT +2 JUMP TO LABEL 60

DELAY 100 (1/10 SECONDS)

DO COMPARE

DELAY 100

IF COMPARE OK JUMP TO LABEL 110

SET OUTPUT BIT +6

DELAY 100

SET OUTPUT BIT 6GO TO PROGRAM LABEL 10

SET OUTPUT BIT +5

DELAY 100

SET OUTPUT BIT 5

GO TO PROGRAM LABEL 10

END OF PROGRAM


3.1. Se vor achiziiona imaginile diferitelor piese conform procedurii

descrise la subcapitolul 2.1.

3.2. Se vor apela diferite funcii din programul aplicaie Vison-2000pentru prelucrarea imaginilor achiziionate.

3.3. Se va realiza i verifica programul care comand testarea automat a

semifabricatelor.

7/31/2019 Lab_BR

57/92

57

Lucrarea nr. 8

COMANDA ROBOTULUI RV-M1 PENTRUDESERVIREA STAIEI VISION-2000

1. Scopul lucrriiLucrarea are ca obiectiv familiarizarea studenilor cu elaborarea i

optimizarea unui program de comand de tip punct cu punct pentru realizarea

automat a operaiilor de control dimensional, utiliznd n acest scop staia

Vision-2000, respectiv robotul RV-M1.


Staia Vision-2000 este destinat controlului dimensional al pieselorprelucrate n sistemul CIM. Controlul dimensional se realizeaz prin

compararea imaginii piesei ce trebuie verificat cu imaginea "memorat" a

unei piese de referin. Staia dispune de o camer video cu ajutorul creia sunt

preluate imaginile pieselor. Rezultatul comparrii poate s fie: "pies bun", n

cazul n care dimensiunile piesei controlate se ncadreaz n domeniul de

toleran prestabilit, sau "pies rebut", dac cel puin o dimensiune a piesei

verificate nu se ncadreaz n acest domeniu. Introducerea piesei de testat

precum i scoaterea acesteia de sub camera video se realizeaz de ctre robotulRV-M1.

Pentru realizarea acestor operaii, unitatea de comand a robotuluicomunic cu interfaa I/O a staiei Vision-2000 prin semnale logice ce pot avea

nivele "0" sau "1". n figura 8.1 sunt prezentate aceste semnale precum i

identificarea biilor afereni fiecrui semnal logic de intrare sau ieire n / sau

de la interfaa I/O a unitii de comand.

7/31/2019 Lab_BR

58/92

58

UNITATEADE

COMAND

INTERFAAI/O A STAIEIVISION 2000

cerere de control dimensional

pies "bun"

Staia Vision "ready"

cerere de poziionare pe Slide

bitul "0" al adr. de poziionare



Slide n poziie

pies "rebut"

5

11

8

9

10

7

12

15

4

Figura 8.1. Semnalele logice prin care unitatea de comandcomunic cu staia Vision-2000.

Controlul piesei ncepe n momentul n care nivelul semnalului de"cerere de control dimensional", emis de unitatea de comand, devine "1"

logic. Conform figurii 8.1, prin nivelul logic "1" al semnalului "Staia Vision

ready", unitatea de comand a robotului este ntiinat despre faptul c staiade control dimensional este pregtit pentru realizarea unei noi "testri". n

timpul comparrii, semnalele: "pies bun" i "pies rebut" sunt meninute la

nivelul logic "0". Dup terminarea controlului dimensional, unitatea decomand este ntiinat despre rezultatul comparrii, prin faptul c unul din

semnalele "pies rebut" sau "pies bun" va fi poziionat la nivelul logic "1" i

meninut n aceast stare timp de 5 secunde, dup care acest semnal revine la

nivelul logic "0".

n figura 8.1 sunt numerotai biii corespunztori acestor semnale, lanivelul unitii de comand, astfel c programul pentru comanda operaiei de

testare va ine cont de aceste semnale prin numrul alocat acestor bii.

2.1. Prezentarea procesului de control dimensional

n figura 8.2 este prezentat modul de dispunere a echipamentelor

principale ce intervin n procesul de control dimensional din sistemul CIM.

Astfel, se consider c piesele (cilindrice) sosesc de la o staie de prelucrare,

prin intermediul conveiorului (1).

7/31/2019 Lab_BR

59/92

59

poz.

poz.

poz.

Figura 8.2. Reprezentarea schematic a procesului de controldimensional.

Apoi sunt preluate de robotul RV-M1 (3) din portul staiei de ncrcare /

descrcare (buffer) (2) i sunt introduse n staia Vision-2000 (6), iartransportul ntre "buffer" i staia de control dimensional este realizat prin

intermediul Slide-ului (4) pe care se deplaseaz robotul.

Robotul (9) introduce piesa cilindric pe suportul (8) de sub cameravideo (7), dup care se retrage, iar unitatea de comand emite o "cerere de

control dimensional". Dac dimensiunile verificate se ncadreaz n domeniul

de toleran stabilit, adic semnalul "pies bun" devine "1", piesa va fi

transportat, prin intermediul robotului (i a Slide-ului) i pus napoi pe

conveior. Dac piesa este "rebut", aceasta va fi depozitat ntr-un container (5),

dup care robotul se ntoarce n poziia de ateptare, la buffer (3).

2.2. Schema logic a procesului

n figura 8.3 se prezint schema logic a procesului. Programul ncepe cu

sincronizarea mecanic a robotului (1), apoi se realizeaz sincronizarea

robotului pe Slide (2) (deplasare n poziia 0), i se testeaz staia Vision-2000.(3) i (4). Dac staia Vision-2000 e "pregtit", robotul se deplaseaz n

poziia 1 de pe Slide (lng buffer), (5), i ia cilindrul de pe conveior (6).

7/31/2019 Lab_BR

60/92

60

STOP

1

Piesa e bun?NU

DA

11

10

Scoatere cilindrudin staia Vision

Eliminarerebut

SLIDE 1SLIDE 1

Aezare cilindrupe conveior

Revenire robot npoz. de ateptare

13 18

14

15

16

17

19

20

START

SLIDE 0

1

2

3

Sincronizare robot

Citire intrrinumerice

4

5

6

DA

NU

SLIDE 1

Introducere cilindrun staia Vision

Cerere de controldimensional

1

7

8

9

Luare cilindrude pe conveior

Vision ready?

SLIDE 5

NU

DA

12 Piesa e rebut?

Citire intrrinumerice

Anulare cererede control

Anulare cererede control

Figura 8.3. Schema logic a procesului de control dimensional.

Prin intermediul Slide-ului robotul se deplaseaz n poziia 5 de pe Slide,(7), (n faa staiei Vision-2000) dup care are loc introducerea piesei cilindrice

sub camera video (8) i se emite o cerere de control dimensional (9). Sfritul

operaiei de control dimensional se "constat" prin testarea bitului 12 (pies

bun) (11) i a bitului 15 (pies rebut) (12). Iniial att bitul 12, ct i bitul 15

au nivelul logic "0". Dup ce operaia de control dimensional s-a terminat, celpuin un bit din cei doi va fi diferit de "0".

7/31/2019 Lab_BR

61/92

61

Dac piesa cilindric este "bun" , nti se anuleaz cererea de control

dimensional (13); apoi se ia piesa de sub camera video (14), se transport la

buffer (15), i se aeaz pe conveior (16) dup care robotul revine n poziia de

ateptare (17). Dac piesa e "rebut", nti se anuleaz cererea de control

dimensional (18), apoi se depoziteaz piesa ntr-un container (19), dup care

robotul se deplaseaz napoi la buffer (20), i revine n poziia de ateptare

(17).

2.3. Stabilirea traiectoriilor

Avnd n vedere c se realizeaz un program de tip punct cu punct,

traiectoria se stabilete prin definirea unor puncte de start, int i a unui numr

minim de puncte intermediare prin care punctul caracteristic este obligat s

treac, n vederea evitrii coliziunilor cu obiectele din mediul de lucru. Astfel,

trebuie stabilite numere de ordine pentru fiecare poziie de pe traiectoria pe

care se va afla robotul n decursul procesului de control dimensional. Deasemenea, trebuie stabilite i numerotate i poziiile robotului pe Slide. n

tabelul 8.1 se d numerotarea poziiilor propuse pentru acest proces, iar n

tabelul 8.2 se d lista poziiilor robotului pe Slide.

Nr. crt. Denumire poziie11 - poziie de ateptare n faa buffer-ului

13 - poziie deasupra piesei de pe conveior

12 - poziia

Lab_BR

Documents

Transcript of Lab_BR