3. 5焊接机器人本章小结
本章首先介绍了控制系统的总体设计思路，分析了基于Profibus-DP总线的系统结构，给出了控制系统的总体设计方案，并简要绘制了控制系统电气原理图。接着，介绍了PLC系统和机器人系统。详细介绍了D-H法刚体运动学及机器人正运动学，对机器人系统进行了标定。最后，说明了传感器系统的硬件设计。 4自动化焊接系统编程与仿真 4. 1人机界面设计与实现 人机界面是操作人员和控制系统交流的“窗口”，一个人性化的人机界面是控制系统必不可少的。通过人机界面，操作人员可以监控整个控制系统的运行状态，还可以对控制系统进行手动操作和人工调试。 本焊接系统人机界面采用西门子MP-277的10寸触摸屏，通过Profibus-DP总线与PLC建立连接。触摸屏是机器人焊接系统的运行监控和显示平台，具有以下功能: (1)手动控制。通过手动操作触摸屏，可以单独控制每个I/O点动作，进行整个机器人焊接系统的启停、设备调试和故障诊断操作。 (2)报警和故障诊断。如果机器人焊接系统发生故障，发生故障的设备以及故障原因就会在触摸屏上显示出来并发出报警。工作人员可以根据显示出来的故障信息对设备进行检修。设备检修好之后，必须按复位按钮，系统才能恢复正常运转。 (3)产品信息和生产节拍显示。当整个焊接系统正常运行时，焊接产品的种类、生产的数量和产品的生产节拍都会在触摸屏上显示出来，便于工作人员掌握机器人焊接系统生产效率和运行状态。 人机界面通过西门子开发的Wincc Flexible 2008软件进行软件组态。Wincc Flexible2008软件可以和PLC项目软件Step?实现集成统一。在Step?中建立PLC项目之后，再插入SIMATIC HMI站点，这样就实现了触摸屏画面和PLC程序的统一，如图4.1。实现集成之后，在Wincc Flexible项目就可以调用PLC程序的程序数据，这样就建立了触摸屏界面和PLC程序之间无缝连接。 焊接系统的人机界面共分为主页、自动操作、手动操纵、生产数据统计和报警界面五个画面组成。
图4.4为手动操作画面。当系统处于手动模式运行时，手动操作界面的按钮功能才能得到系统的响应。手动操作按钮主要分为上料系统、供料系统和焊接系统三部分。上料系统中主要有“工件夹紧”、“上料完成”等按钮。上料机器人运转至上料架指定位置后，“工件夹紧”按钮按下端板毛坯即被夹紧。“同意上料”和“上料完成”按钮用于上料机器人和供料机器人之间的信号交互。供料系统中按钮被分为工位1和工位2两部分，一个供料机器人一次夹持两块端板，因此各自设置两个按钮控制两个相应的夹具，“供料到位”和“供料夹取允许”是供料机器人和焊接机器人、上料机器人之间的信号交互。焊接系统中的按钮主要控制焊接机器人对管桩端板四个焊接位置的焊接。拍照区域的按钮用于控制CCD相机对两个工位端板的拍照操作。
生产数据统计界面主要显示当前系统的焊接的工件型号，以及每种型号工件的日生产数量和生产节拍。
图4.6为报警界面。焊接机器人报警界面主要显示焊接系统当前出现的异常情况。当系统出现报警信号时，操作人员可以通过报警界面查看系统的报警信息和出现异常情况的原因。