任务描述

某工厂新进一台芯片装配工作站，你作为工程师，请完成工业机器人系统安装、校对与调试、I/O信号配置等工作，并通过示教器编程、周边设备编程，使工作站完成芯片搬运装配工作。

题目一：工业机器人操作规范（10分）

1. 安全着装要求。
   

2. 操作规范要求。  

题目二：工业机器人系统安装（16分）

1. 快换装置主端口处到工业机器人上臂处的气路已经完成连接，现需根据图2-1完成工具快换控制电磁阀端到工业机器人本体底座处的气路连接，从而实现调节对应气路电磁阀上的手动调试按钮时，工具快换装置主端口与工具端可以正常锁定和释放，夹爪工具可以正常开合等功能。完成气路的连接后，启动工业机器人系统，将气路压力调整到0.4MPa到0.6MPa,打开过滤器末端开关，测试气路连接的正确性。

   

                                         图2-1 工作站气路图
   

2. 合理布置气路气管并使用现场提供的扎带绑扎气管，要求第一根绑扎带与接头处距离为60士5mm,其余两个绑扎带之间的距离不超过50士5mm,绑扎带需进行适当切割、不能留余太长，留余长度必须小于1mm。要求气路捆扎美观安全，不影响工业机器人正常动作，且不会与周边设备发生刮擦勾连。

题目三：工业机器人校对与调试（20分）

1. 对齐同步标记

（1）切换工业机器人模式至手动模式档，将示教器中工业机器人操纵杆的速率调节为40%。

（2）手动操纵工业机器人进行单轴运动，使工业机器人6个关节轴依次运动回机械原点，对齐同步标记。

2. 更新转数计数器

完成工业机器人6个关节轴转数计数器更新的操作，并向考评人员展示示教器中“转数计数器更新已成功完成”的界面，如图3-1所示。

                     图3-1 转数计数器更新已成功完成界面示意图

3. 工业机器人I/O信号配置

完成工业机器人I/O模块d652的配置，并按照表3-1要求完成工业机器人I/O信号的配置并测试。

                                        表3-1 信号说明

题目四：工业机器人操作与编程（30分）

1. 工业机器人芯片装配程序编写与调试

在示教器中编写工业机器人芯片装配程序，完成二号工位上的PCB电路板芯片装配，具体要求如下。

新建程序模块Assembling，并在该模块下新建和编写例行程序MCarry，实现1个蓝色CPU芯片和1个黄色电容芯片的安装。芯片原料料盘如图4-1所示，初始状态有1个蓝色CPU、1个白色CPU、1个黄色电容、1个蓝色电容，位置随机。机器人从料盘取出芯片后需通过视觉检测单元（如图4-2所示）判断芯片颜色是否符合要求，符合要求的芯片安装到电路板上，不符合要求的芯片放回原料盘，芯片安装流程均从Home点（工业机器人的姿态为5轴垂直向下，关节轴1往负方向转动90°，其余关节轴均为0°）出发，并最终返回至Home点。完成2个芯片安装后机器人释放吸盘工具，回到Home点。要求使用自动模式运行程序，程序运行速率设置为60%。

注意：吸盘工具需手动安装至工业机器人末端。

                        图4-1 原料料盘示意图                             图4-2 视觉检测单元

2. 工业机器人中断程序编写及调试运行

在示教器中编写中断程序及触发中断程序，实现在芯片装配程序MCarry运行过程中，当工作站中的手动/自动旋钮（如图4-3所示）切换为自动状态时，触发中断程序，工业机器人立即停止运动，同时写屏提示“Please confirm that you are ready to start！”；切换为手动状态时，工业机器人继续运动。其中，中断程序命名为MInterrupt，触发中断例行程序命名为TRInterrupt，触发中断信号为FrPDigStart（手动/自动旋钮旋至自动状态时，FrPDigStart值为1；手动/自动旋钮旋至手动状态时，FrPDigStart值为0）。

                                图4-3工作站中的手动/自动旋钮

题目五：工业机器人周边设备编程（24分）

按要求完成以下操作：

1.编写工作站的触摸屏程序

触摸屏界面包含“1号气缸”和“2号气缸”按钮元件，当按下“1号气缸”或“2号气缸”按钮元件时，对应气缸缩回；再次按下按钮时，对应气缸伸出。

2.PLC编程

完成PLC设备组态及PLC与触摸屏的通信，编写PLC程序实现中断功能。

                                图5-1 安装监测工装单元工位示意图

一  总体分析

工作量大，题目有难度，训练时要抓重点，程序必须理解和记忆。

主要难点：视觉检测；中断程序。

二  需要注意的细节

题目一：无

题目二：扎带距离。

题目三：

1. 信号名称按题目要求命名。

2. 信号地址见表3-1，避免配置错误。

3. 信号配置后应自行配置可编程按键，并验证工具快换和小吸盘信号功能。

   
   

题目四：

1. 程序模块和例行程序都要按题目要求命名。

2. Home点姿态有变化：关节轴1往负方向转动90°，即-90°。

3. 吸盘工具需手动安装至工业机器人末端，即不需要编写取夹爪程序，但放夹爪程序需要编写。

4. 中断程序、触发中断例行程序（即中断初始化程序）均有命名要求。

5. 工作站手动/自动旋钮对应PLC地址为I0.1（应记住），要求切换到自动时触发中断，即I0.1=1时中断（Q12.4线圈得电，信号FrPDigStart为1）。

6. 中断时要求示教器写屏提示“Please confirm that you are ready to start！”，需添加TPWrite指令。

7. 视觉检测涉及两种形状的芯片，可以设置2个场景分别检测颜色，根据检测结果编写程序将芯片装配到PCB板（结果为OK）或放回原料盘（结果为NG）。

题目五：

1. 根据题意，触摸屏两个按钮开关类型设为“切换开关”。

工业机器人系统安装、工业机器人校对与调试、I/O信号配置均按要求和学习过的方法操作即可，不再详细介绍操作步骤。

一  工业机器人操作与编程

需要编写的程序包括：主程序main、芯片装配流程程序MCarry、CPU安装程序Chip1、电容安装程序Chip2、视觉检测程序CCD、释放吸盘程序MPut、中断初始化程序TRInterrupt、中断程序MInterrupt。

点位包括：

原料区4个点（使用数组）：cpu{1}、cpu{2}、ca{1}、ca{2}；视觉检测点：xj；PCB板2个点：c1、c2；吸盘工具点：xp

视觉相关信号配置：

DI信号：CCD_OK  地址13

DO信号：AllowPhoto 地址10

               Scene_Affirm 地址15

GO信号：GO10_11_14  地址 11-14

1.主程序

PROC main()

  MCarry;

  MPut;

ENDPROC

2.芯片装配流程程序

PROC MCarry()

    MoveAbsJ home\NoEOffs, v1000, fine, tool0;

    TRInterrupt;

    Chip1;   

    Chip2;  

ENDPROC

3.CPU安装程序

PROC Chip1()

    FOR i FROM 1 TO 2 DO       !原料区有2个CPU芯片需要通过视觉系统检测颜色     

         SetGOGO10_11_14, 0;   !设置视觉场景信号为0

         WaitTime 0.5;      

         Reset AllowPhoto;    !复位运行拍照信号

         WaitTime 0.2;          

         SetDO Scene_Affirm, 1;    !设置场景确认信号为1

         WaitTime 0.5;      

  MoveL Offs(cpu{i},0,0,50), v200, z0, tool0;

  MoveL cpu{i}, v50, fine, tool0;          !到达芯片原料区点位

  WaitTime 0.5;

  Set Vacunm_2;     !吸取芯片

  WaitTime 0.5;

  MoveL Offs(cpul{i},0,0,50), v200, z0, tool0;

  CCD;     !完成视觉检测

  IF CCD_OK=1 THEN    !如果检测结果为OK（CPU为蓝色）

      MoveL gd, v200, z0, tool0;

      MoveL Offs(c1,0,0,50), v200, z0, tool0;

      MoveL c1, v50, fine, tool0;     !到达CPU芯片放置点      

      WaitTime 0.5;

      Reset Vacunm_2;      !释放芯片

      WaitTime 0.5;    

      Set BVAC_1;             !打开破真空 

      WaitTime 0.5;           

      Reset BVAC_1;         !复位破真空        

      WaitTime 0.5;       

      MoveL Offs(c1,0,0,50), v200, z0, tool0;

      MoveL gd, v200, z0, tool0;

      GOTO l1;

  ELSEIF CCD_OK=0 THEN      ! 如果检测结果为NG（CPU为白色）

      MoveL gd, v200, z0, tool0;

      MoveL Offs(cpul{i},0,0,50), v200, z0, tool0;

      MoveL cpu{i}, v50, fine, tool0;          !NG芯片放回原料区

      WaitTime 0.5;

      ReSet Vacunm_2;     

      WaitTime 0.5;

      MoveL Offs(cpul{i},0,0,50), v200, z0, tool0;

  ENDIF

ENDFOR

l1:

ENDPROC

4.电容安装程序

与CPU安装程序流程相同，不同之处包括：

（1）指令SetGOGO10_11_14, 0;替换为SetGOGO10_11_14, 1;（电容视觉检测选择场景1）

（2）将cpu{i}替换为ca{i}，将c1替换为c2；

（3）标签l1替换为l2。

5.视觉检测程序

PROC CCD()   

   MoveJ xj, v200, fine, tool0;     !到达相机点

   Set AllowPhoto;    !设置允许拍照信号为1

   WaitTime 1;     ！等待视觉检测流程完成，也可以使用指令WaitDI CCD_Finish,1;

   Reset AllowPhoto;      

   SetDO Scene_Affirm, 0;   !复位场景确认信号

ENDPROC

6.释放吸盘程序（略）

7.中断初始化程序
PROC  TRInterrupt()

    IDelete intno1;

    CONNECT intno1 WITH MInterrupt;

    ISignalDI FrPDigStart, 1, intno1;   !信号FrPDigStart为1时触发中断

ENDPROC

8.中断程序

TRAP MInterrupt()

  StopMove;   !手动/自动旋钮切换为自动状态机器人立即停止运动

  TPWrite "Please confirm that you are ready to start!";   !写屏提示

  WaitDI FrPDigStart, 0;   !等待手动/自动旋钮至手动状态

  StartMove;   !机器人恢复运动

ENDTRAP

二  工业机器人周边设备编程

1. 触摸屏画面设计

插入2个位状态设置按钮（1号气缸、2号气缸），并设置两个按钮对应地址（Q0.4、Q0.5）、开关类型（切换开关）。完成后连接数据线进行触摸屏画面下载。

2. PLC程序编写

I0.1为1则Q12.4（对应机器人信号FrPDigStart）得电，I0.1为0则Q12.4失电。参考程序如下。

三 设备调试

PLC设为RUN，然后将工业机器人切换到自动模式，工作站“手动/自动”旋钮切至手动状态，开始运行机器人程序。芯片装配过程中将“手动/自动”旋钮切至自动状态，机器人应立即停止运动，示教器写屏提示；将手动/自动”旋钮切回至手动状态，机器人恢复运动。

根据任务要求，设置2个场景，场景0为CPU颜色检测，场景1位为电容颜色检测。设置蓝色CPU和黄色电容分别为OK结果输出。以黄色电容视觉检测为例，介绍视觉检测流程（其中形状检测也可以不设置）。

（1）选择一个场景后点击“流程编辑”，按顺序添加“形状搜索II”和“标签”，分别用于检测芯片形状和颜色。因为检测之后要输出数据，在最后还应添加一个流程“并行数据输出”，如图所示。

（2）单击“1.形状搜索II”左侧的图标，进入如图所示界面。

（3）“模型登陆”页面中，选择合适的待检测形状（电容芯片可选“椭圆”），并调整大小后点击“确定”，如图所示。

（4）进入“区域设定”页面，选择智能相机将要搜索的区域，应尽量选得大一些，如图所示。

（5）在“检测点”页面中，选择“指定方法”为“直接指定”，如图所示。

（6）在“测量参数”页面中可选择高精度模式和物体检测角度等，建议根据需求修改“相似度”值，如图所示。

（7）在“1.形状搜索II”检测流程编辑完成之后，单击“2.标签”左侧的图标，进入“2.标签界面，进行颜色的编辑和录入”。在“颜色指定”页面中选择“自动设定”复选项后，手动拖动鼠标在当前拍摄的物体上抓取颜色，或者手动在颜色表中选取颜色，如图所示。

（8）在“区域设定”页面设置颜色检测的区域；“测量参数”页面的抽取条件中选择“面积”选项，如图所示。

（9）在“判定”中，编号为“0”的栏改为“标签数”，并将此栏的最小值改为“1”，如图所示，单击“确定”按钮完成编辑。

（10）最后，单击“3.并行数据输出”左侧的图标，在“3.并行数据输出”界面的“输出格式”页面中选择“二进制”为输出格式，如图所示。