侵权投诉

焊接机器人控制系统原理分析

2019-10-14 15:06 次阅读

  焊接是工业生产中非常重要的加工方式,同时由于焊接烟尘、弧光和金属飞溅的存在,焊接的工作环境非常恶劣,随着人工成本的逐步提升,以及人们对焊接质量的精益求精,焊接机器人得到了越来越广泛的应用。

  机器人在焊装生产线中运用的特点

  焊接机器人在高质、高效的焊接生产中发挥了极其重要的作用,其主要特点如下:

  1.性能稳定、焊接质量稳定,保证其均一性

  焊接参数如焊接电流、电压、焊接速度及焊接干伸长度等对焊接结果起决定性作用。人工焊接时,焊接速度、干伸长等都是变化的,很难做到质量的均一性;采用机器人焊接,每条焊缝的焊接参数都是恒定的,焊缝质量受人为因素影响较小,降低了对工人操作技术的要求,焊接质量非常稳定。

  2.改善了工人的劳动条件

  采用机器人焊接后,工人只需要装卸工件,远离了焊接弧光、烟雾和飞溅等;点焊时,工人不再需要搬运笨重的手工焊钳,从大强度的体力劳动中解脱出来。

  3.提高劳动生产率

  机器人可一天24h连续生产,随着高速、高效焊接技术的应用,使用机器人焊接,效率提高地更加明显。

  4.产品周期明确,容易控制产品产量

  机器人的生产节拍是固定的,因此安排生产计划非常明确。

  5.可缩短产品改型换代的周期,降低相应的设备投资

  可实现小批量产品的焊接自动化。机器人与专机的最大区别就是它可以通过修改程序以适应不同工件的生产。

  一、FANUC控制系统概述

  FANUC机器人主要应用在奇瑞公司乘用车一厂和乘用车三厂的焊装车间,是奇瑞最早引进的焊接机器人,也是奇瑞公司最先用到具有附加轴的焊接机器人。

  其控制系统采用32位CPU控制,以提高机器人运动插补运算和坐标变换的运算速度。采用64位数字伺服驱动单元,同步控制6轴运动,运动精度大大提高,最多可控制到21轴,进一步改善了机器人动态特性。支持离线编程技术,技术人员可通过离线编程软件设置参数,优化机器人运动程序。控制器内部结构相对集成化,这种集成方式具有结构简单、整机价格便宜、易维护保养等特点。

焊接机器人控制系统原理分析

  图1 控制原理图

  二、FANUC控制系统内部结构分析

  控制器是机器人的核心部分,实现对机器人的动作操作、信号通讯、状态监控等功能。下面以FANUC—F-200iB为例,对其控制系统内部结构和各部分的功能进行分析:

  1)电源供给单元

  变压器向电源分配单元输入230V交流电,通过该单元的系统电源分配功能对控制箱内部各工作板卡输出210V交流电及±15V、+24V直流电。

  2)安全保护回路

  由变压器直接向急停单元供电,并接入内部各控制板卡形成保护回路,对整个系统进行电路保护。

  3)伺服放大器

  不仅提供伺服电机驱动和抱闸电源,并且与绝对值编码器实现实时数据转换,与主控机间采用光纤传输数据,进行实时信号循环反馈。

  4)输入/输出模块

  标配为ModuleA/B,另外也可通过在扩展槽安装Profibus板、过程控制板与PLC及外围设备进行通讯。

  5)主控单元

  整个控制系统的中枢部分,包括主板、CPU、FROM/SRAM组件及伺服卡,负责控制器内部及外围设备的信号处理和交换。

  6)急停电路板

  用来对紧急停止系统、伺服放大器的电磁接触器以及预备充电进行控制。

  7)示教器

  包括机器人编程在内的所有操作都能由该设备完成,控制器状态和数据都显示在示教盒的显示器上。

焊接机器人控制系统原理分析

  图2 控制内部结构

  三、 故障案例分析

  机器人控制器断电检修后,对控制器送电,机器人报伺服故障,故障代码为SERVO-062。对此故障进行复位:按MENUS→SYSTEM→F1,[TYPE]→找 master/cal→F3,RES_PCA →F4,YES 后,机器人仍然报伺服故障。

  1、故障分析和检查:故障代码SERVO-062的解释为SERVO2 BZAL alarm(Group:%d Axis:%d),故障可能原因分析如下:

  1) 机器人编码器上数据存储电池无电或者已经损坏:拆卸编码器脉冲数据存储的电池安装盒,电池盒内装有4节普通1.5V的1号干电池,对每节电池的电压进行测量,均在1.4V以下,电池电压明显偏低,于是更换新电池,再次对故障进行复位,机器人仍然报SERVO-062故障。

  2) 控制器内伺服放大器控制板坏:检查伺服放大器LED“D7”上方的2个DC链路电压检测螺丝,确认DC链路电压。如果检测到的DC链路电压高于50V,就可判断伺服放大器控制板处于异常状态。实际检测发现DC链路电压低于50V,所以初步判断伺服放大器控制板处于正常状态。 进一步对伺服放大器控制板上P5V、P3.3V、SVEMG、OPEN的LED颜色进行观察,确认电源电压输出正常,没有外部紧急停止信号输入,与机器人主板通讯也正常,排除伺服放大器控制板损坏。

  3) 线路损坏:对机器人控制器与机器人本体的外部电缆连线RM1、RP1进行检查,RM1为机器人伺服电机电源、抱闸控制线,RP1为机器人伺服电机编码器信号以及控制电源线路、末端执行器线路、编码器上数据存储的电池线路等线路。拔掉插头RP1,对端子5、6、18 用万用表测量+5V、+24V控制电源均正常。接下来对编码器上数据存储的电池线路进行检查。机器人每个轴的伺服电机脉冲编码器控制端由1-10个端子组成,端子8、9、10为+5V电源,端子4、7为数据保持电池电源,端子5、6为反馈信号,端子3为接地,端子1、2空。拔掉M1电机的脉冲控制插头 M1P,万用表测量端子4、7,电压为0,同样的方法检查M2~M7电机全部为0,由此可以判断编码器上数据存储的电池线路损坏。顺着线路,发现正负电源双绞线的一端插头长期埋在积水中,线路已腐蚀严重。

  2、故障处理:更换线路后复位,对机器人进行全轴零点复归“ZERO POSITION MASTER”,导入备份程序后恢复正常,故障排除。

  结论

  做为日系机器人的主要品牌之一,其在控制原理上与其它品牌机器人大致相同,但其控制部分组成结构有着自己的风格,体现亚洲人的使用习惯,比较适合国内使用。我国焊接机器人技术的研究应用虽然较晚,但借鉴于国外的成熟技术,得到了迅速的发展。09年我公司与哈工大合作开发的奇哈机器人诞生,似乎看到了企业与科研合作的力量,觉得当企业进入的时候,特别是这种应用型企业开始参与设备的研究的时候,门就慢慢打开了。但焊接机器人是个机电一体化的高技术产品,单靠企业的自身能力是不够的,需要政府对机器人生产企业及使用国产机器人系统的企业给予一定的政策和资金支持,加速我国国产机器人的发展。

收藏 人收藏
分享:

评论

相关推荐

智能家居还是不是一个未来产品到底靠不靠谱

这话我们不评论对错,因为前些年智能家居作为一个新兴产业,在还缺乏成熟技术的前提下被极高的吹捧过,并在....
的头像 Wildesbeast 发表于 02-20 11:01 252次 阅读
智能家居还是不是一个未来产品到底靠不靠谱

反馈控制系统的规律盘点

从静特性的分析可以看出,闭环系统的开环放大倍数K对系统的静态性能影响很大。K越大,静特性就越硬,静态....
的头像 陈翠 发表于 02-20 01:44 271次 阅读
反馈控制系统的规律盘点

电气控制系统常见的四大保护

电气控制系统中常用的保护环节有短路保护、过载保护、缺相保护、欠压保护和相序保护等,这些保护在控制电路....
的头像 陈翠 发表于 02-16 05:35 312次 阅读
电气控制系统常见的四大保护

plc控制系统日常维护和保养

plc日常维护和保养,主要是更换保险丝和锂电池,基本没有其它易损元器件。
的头像 陈翠 发表于 02-14 01:07 328次 阅读
plc控制系统日常维护和保养

映翰通将在资本市场开始新的征程

映翰通本次共募集资金3.62亿元,募集资金的用途主要包括物联网通信产品升级项目、智能配电网状态监测系....
的头像 倩倩 发表于 02-13 07:22 472次 阅读
映翰通将在资本市场开始新的征程

智能家电产品与智能家居控制系统到底有什么区别

现在智能家居产品在市场上出现很多,但是很多家电单品也是在不断的创新,种类比较繁多,都推出智能家居的路....
的头像 Wildesbeast 发表于 02-07 12:30 472次 阅读
智能家电产品与智能家居控制系统到底有什么区别

如何使用开源硬件的WIFI控制开关

智能家居控制系统需要进一步向小型化、经济化、稳定化的方向发展,因此目前国内外智能家居的研究方向趋向于....
的头像 Wildesbeast 发表于 02-07 10:45 569次 阅读
如何使用开源硬件的WIFI控制开关

通过TCP/IP网络协议和Cerebot_32MX4实现家居控制系统的设计

随着物联网的热潮的到来,2010年国内许多省市纷纷发布的《物联网发展规划》,物联网附属领域智能家居的....
发表于 02-05 10:21 156次 阅读
通过TCP/IP网络协议和Cerebot_32MX4实现家居控制系统的设计

智能家居网络系统和网关未来会如何发展

随着人民对美好生活需要的日益增长,一个安全、舒适、方便、互动、智能的家居环境成为了很多人的梦想,智能....
的头像 Wildesbeast 发表于 02-04 11:25 444次 阅读
智能家居网络系统和网关未来会如何发展

基于单片机的闭环控制系统的设计解决方案

控制回路是许多基于MCU的设计所执行的最基本的任务之一。通常这些设计中未充分利用的关键特征和外围设备....
发表于 02-03 11:50 232次 阅读
基于单片机的闭环控制系统的设计解决方案

PLC控制系统中的可靠性和抗干扰技术研究

plc控制系统受到干扰的主要途径是电源线、输入、输出线和空中等部位。电源被干扰后,plc控制系统的供....
的头像 牵手一起梦 发表于 01-22 18:00 694次 阅读
PLC控制系统中的可靠性和抗干扰技术研究

基于排爆机器人PBJ-1的嵌入式控制系统的设计与解决方案

但是国外的排爆机器人价格过高,出现故障后维修特别不方便。因此国家863专家组已经将高性能排爆机器人的....
的头像 牵手一起梦 发表于 01-22 10:36 312次 阅读
基于排爆机器人PBJ-1的嵌入式控制系统的设计与解决方案

采用YK-2 GSM短信模块和上位机实现短信息控制系统的设计

GSM的英文全称是GLOBAL System for Mobile Communications,其....
的头像 牵手一起梦 发表于 01-21 17:35 299次 阅读
采用YK-2 GSM短信模块和上位机实现短信息控制系统的设计

电力通信的特点及建设基于光交换技术的宽带信息通信网的好处

随着光通信技术、网络交换技术、微电子技术在IT业的成功应用,电力通信网业务不再是最初的语音通信和电网....
的头像 牵手一起梦 发表于 01-21 17:04 301次 阅读
电力通信的特点及建设基于光交换技术的宽带信息通信网的好处

怎么看待舞台灯光控制系统的发展

不知道您是否有发现每次看演出,看节目的时候灯光效果已经成为演出的一部分。而且有很多的演出会用灯光做一....
的头像 我快闭嘴 发表于 01-18 17:33 324次 阅读
怎么看待舞台灯光控制系统的发展

LED大屏幕显示屏的控制系统设计

LED大屏幕显示屏主要由点阵或象素阵列、控制系统和传输接口以及相应的应用软件四部分构成。如图1所示控....
发表于 01-18 17:11 141次 阅读
LED大屏幕显示屏的控制系统设计

绝压变送器的工作原理_绝压变送器的特点

绝压变送器用于测量液体、气体和蒸汽的液位、密度和压力,甚至用于恶劣环境如污水、蒸汽、轻度腐蚀性、气体....
发表于 01-16 16:39 140次 阅读
绝压变送器的工作原理_绝压变送器的特点

机器人控制方面的知识概述

关于机器人,很多人都说过,为什么机器人它会听指挥,对于机器人,除了它的外形,其他什么都不知道,很多人....
发表于 01-16 11:43 184次 阅读