工业机器人力觉视觉控制高级应用电子书

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前言

第1篇 力觉控制在工业机器人上的应用

第1章 力觉控制在工业机器人上的应用范围

1.1 机器人现场应用出现的问题

1.2 什么是力觉控制功能

1.3 力觉控制技术规格及技术术语

第2章 力觉控制器的硬件配置及连接

2.1 机器人及力觉控制系统的构成

2.2 力觉控制器产品型号及构成（1F-FS001-W200）

2.3 力觉控制器的技术规格

2.3.1 力觉控制器各部位名称

2.3.2 力觉控制器的技术规格

2.4 力觉传感器技术规格

2.5 力觉传感器的安装

2.5.1 适配器安装

2.5.2 传感器安装

2.5.3 安装角度

2.6 连接与配线

2.6.1 力觉控制器与机器人控制器的连接

2.6.2 力觉传感器与力觉控制器的连接

2.6.3 电源的连接

第3章 力觉控制的坐标系及参数设置

3.1 坐标系的定义

3.1.1 力觉坐标系（机械接口）

3.1.2 力觉坐标系（工具）

3.1.3 力觉坐标系（直交）

3.1.4 力觉传感器坐标系

3.2 初始参数的设置

3.2.1 初始参数一览

3.2.2 力觉控制器识别参数

3.2.3 校正参数的设置

3.2.4 力觉传感器允许值

3.2.5 力觉控制补偿限制

3.2.6 力觉传感器数据滤波器设定

3.2.7 力觉传感器最小控制力设定

3.3 连接设定的检查与确认

3.3.1 确认力觉传感器通信数据

3.3.2 确认力觉传感器的安装及坐标系校准

第4章 力觉控制的相关指令及状态变量

4.1 力觉控制指令

4.1.1 力觉控制功能启动指令——Fsc On

4.1.2 Fsc Off

4.1.3 FsGChg

4.1.4 切换控制特性指令——FsCTrg

4.2 力觉控制的状态变量

4.2.1 状态变量一览表

4.2.2 设置/存储当前使用的“力觉控制坐标系”——M_FsCod0、M_FsCod1

4.2.3 设置/存储当前各轴的力觉控制模式——P_FsMod0、P_FsMod1

4.2.4 设置/存储当前各轴的刚度系数——P_FsStf0、P_FsStf1

4.2.5 设置/存储当前各轴的阻尼系数——P_FsDmp0、P_FsDmp1

4.2.6 设置/存储各轴的“作用力指令值”——P_FsFCd0、P_FsFCd1

4.2.7 设置/存储“速度指令值”——P_FsSpd0、P_FsSpd1

4.2.8 设置/存储各轴的“模式切换判定值”——P_FsSwF0、P_FsSwF1

4.2.9 P_FsGn0、P_FsGn1

4.2.10 设置/存储“作用力检测设定值”——P_FsFLm0、P_FsFLm1

4.3 力觉检测功能指令

4.3.1 力觉检测指令一览表

4.3.2 定义一个“Mo组合条件”——Def MoTrg

4.3.3 设置“Mo组合条件”的有效/无效指令——SetMoTrg

4.4 力觉检测功能的状态变量

4.4.1 与力觉检测功能有关的状态变量

4.4.2 “Mo组合条件”状态——M_MoTrg

4.4.3 判定“作用力当前值”是否超过“检测设定值”——M_FsLmtS

4.4.4 表示“实际值的变化状态”——P_FsLmtR

4.4.5 表示“实际值”是否超过“设定值”——P_FsLmtX

4.4.6 表示“实际值”第1次超过“检测值”时的位置——P_FsLmtP

4.4.7 表示超过“检测设定值”时的“作用力实际数据”——P_FsLmtD

4.4.8 表示“作用力实测数据最大值”——P_FsMaxD

4.4.9 “当前作用力”实测数值——P_FsCurD

4.4.10 力觉指令位置——P_FsCurP

4.4.11 表示力觉控制的ON/OFF状态——M_FsCSts

4.5 力觉日志功能指令

4.5.1 与力觉日志功能有关的指令

4.5.2 数据采集指令——FsLog On

4.5.3 数据采集结束指令——FsLog Off

4.5.4 FsOutLog

4.6 其他指令

4.7 样例程序

4.7.1 样例程序1

4.7.2 样例程序2

4.7.3 样例程序3

4.7.4 样例程序4

第5章 力觉控制中的作用力控制

5.1 作用力控制的种类

5.1.1 作用力控制

5.1.2 刚度控制

5.1.3 位置控制

5.1.4 补偿

5.2 力觉控制功能有效/无效指令

5.3 控制模式及控制特性概述

5.3.1 “控制模式/控制特性”技术参量的定义

5.3.2 力觉控制坐标系

5.3.3 力觉控制模式

5.3.4 刚度系数

5.3.5 阻尼系数

5.4 控制特性

5.4.1 作用力指令值

5.4.2 速度指令值

5.4.3 模式切换判定值

5.4.4 力觉控制增益

5.4.5 作用力检测设定值

5.5 传感器数据清零

5.6 改变控制特性的指令

5.6.1 更改“控制特性”指令——FsGChg

5.6.2 根据“Mo组合条件”执行切换“控制特性”的指令——FsCTrg

5.7 应用案例

5.7.1 应用案例1——作用力控制

5.7.2 应用案例2——“速度优先模式”与“作用力模式”的切换

5.7.3 刚度控制

5.7.4 控制特性变更1

5.7.5 控制特性变更2（Mo组合条件）

第6章 力觉检测

6.1 概述

6.2 Mo组合条件

6.3 作用力检测状态

6.3.1 M_FsLmtS

6.3.2 P_FsLmtR

6.4 数据锁存

6.5 数据（储存）

6.6 应用案例

6.6.1 应用案例1

6.6.2 应用案例2

6.6.3 应用案例3

第7章 力觉日志功能及应用

7.1 力觉日志采集的数据对象和技术指标

7.2 力觉日志功能相关参数的设置

7.3 采集力觉数据的指令

7.4 力觉数据的传送

7.5 应用案例

7.5.1 传送应用案例1

7.5.2 传送应用案例2

第8章 力觉控制的相关参数

8.1 力觉功能关联参数

8.2 参数设置

8.2.1 初始参数设置

8.2.2 控制模式参数设置

8.2.3 控制特性参数设置

8.2.4 力觉日志参数设置

第9章 示教操作

9.1 使用示教单元能够执行的力觉控制功能

9.1.1 力觉控制

9.1.2 作为力觉监视器

9.1.3 接触检查

9.1.4 使用案例

9.2 示教操作

9.2.1 关于示教位置的注意要点

9.2.2 使用案例（示教操作）

第10章 工程应用案例

10.1 零部件装配

10.2 相位对准推入

第11章 力觉控制中故障检测与报警

11.1 报警一览表

11.2 报警及对策的详细说明

11.3 力觉控制单元的报警

11.4 机器人故障及对策

第2篇 视觉控制在工业机器人的应用

第12章 视觉控制在工业机器人的应用

12.1 概述

12.2 前期准备及通信设置

12.2.1 基本设备配置及连接

12.2.2 通信设置

12.3 工具坐标系原点的设置

12.3.1 操作方法

12.3.2 求TOOL坐标系原点的程序TLXY

12.4 坐标系标定

12.4.1 前期准备

12.4.2 坐标系标定步骤

12.5 视觉传感器程序制作

12.6 视觉传感器与机器人的通信

12.7 调试程序

12.8 动作确认

12.9 与视觉功能相关的指令

12.10 视觉功能指令详细说明

12.10.1 NVOpen（Network vision sensor line open）

12.10.2 NVClose——关断视觉传感器通信线路指令

12.10.3 NVLoad——加载程序指令

12.10.4 NVPst——启动视觉程序获取信息指令

12.10.5 NVIn——读取信息指令

12.10.6 NVRun——视觉程序启动指令

12.10.7 NVTrg——请求拍照指令

12.10.8 P_NvS1～P_NvS8——“位置型变量”

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

12.10.10 M_NvOpen——状态变量（存储视觉传感器的连接状态的状态变量）

12.10.11 M_NvS1～M_NvS8——视觉传感器识别的数值型变量

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

12.11 应用案例

12.11.1 案例1：抓取及放置工件

12.11.2 案例2：工件安装

第13章 工业机器人的视觉追踪功能及应用

13.1 概述

13.1.1 什么是追踪功能

13.1.2 一般应用案例

13.1.3 追踪功能技术术语和缩写

13.1.4 可构成的追踪应用系统

13.2 硬件系统构成

13.2.1 传送带追踪用部件构成

13.2.2 视觉追踪系统部件构成

13.2.3 传送带追踪系统构成案例

13.2.4 视觉追踪系统构成案例

13.3 技术规格

13.4 追踪工作流程

13.5 设备连接

13.5.1 设备连接

13.5.2 编码器电缆与控制器的连接

13.5.3 抗干扰措施

13.5.4 与光电开关的连接

13.6 参数的定义及设置

13.7 追踪程序结构

13.7.1 传送带追踪程序结构

13.7.2 视觉追踪程序结构

13.8 A程序——传送带运动量与机器人移动量关系的标定

13.8.1 示教单元运行A程序的操作流程

13.8.2 设置及操作

13.8.3 确认A程序执行结果

13.8.4 多传送带场合

13.8.5 A程序流程图

13.8.6 实用A程序

13.9 B程序——视觉坐标与机器人坐标关系的标定

13.9.1 示教单元的操作

13.9.2 现场操作流程

13.9.3 操作确认

13.9.4 实用B程序

13.9.5 2D——标定操作

13.10 C程序——抓取点标定

13.10.1 用于传送带追踪的程序

13.10.2 用于视觉追踪的C程序

13.11 1#程序——自动运行程序

13.11.1 示教

13.11.2 设置调节变量

13.11.3 1#程序流程图

13.11.4 实用1#程序

13.12 CM1程序——追踪数据写入程序

13.12.1 用于传送带追踪的程序

13.12.2 用于视觉追踪的CM1程序

13.13 自动运行操作流程

13.14 追踪功能指令及状态变量

13.14.1 追踪功能指令及状态变量一览

13.14.2 追踪功能指令说明

13.15 故障排除

13.15.1 报警号在9100～9900的故障

13.15.2 其他故障报警

13.15.3 调试故障及排除

13.16 参数汇总

第3篇 附加伺服轴在机器人系统中的应用

第14章 机器人附加轴的功能及技术规格

14.1 什么是“附加轴功能”

14.2 附加轴功能的系统构建示例

14.3 附加轴功能

14.4 附加轴功能技术规格

14.5 术语

第15章 连接及配线

15.1 使用前对产品的确认

15.2 机器人CPU和伺服驱动器的连接

15.3 伺服驱动器和伺服电动机的连接示例

第16章 伺服系统设置

16.1 伺服驱动器的设置

16.2 伺服驱动器的参数设置

第17章 机器人附加轴的设置、操作、指令说明

17.1 参数的说明

17.1.1 参数一览

17.1.2 伺服轴在机器人系统中的连接位置及参数的对应关系

17.1.3 参数详细说明

17.1.4 使用线性伺服电动机

17.2 连接的检查和确认

17.3 使用机器人附加轴

17.3.1 上电

17.3.2 使机器人附加轴动作

17.3.3 设置原点

17.3.4 创建程序

17.3.5 执行程序

17.3.6 结束

17.4 机器人附加轴的操作说明

17.4.1 制动器ON/OFF

17.4.2 原点设置

17.4.3 伺服的ON/OFF

17.4.4 JOG操作

17.4.5 位置变量的操作

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

17.4.7 运行

17.4.8 停止

17.4.9 报警复位

17.5 机器人附加轴的指令说明

17.5.1 关于插补指令

17.5.2 机器人附加轴（行走轴）的同步控制

17.5.3 设置位置变量

17.6 机器人附加轴的系统构建示例

17.6.1 行走轴系统

17.6.2 程序编制

第18章 “用户机械轴”的设置、操作、指令说明

18.1 “用户机械轴”的参数设置

18.2 参数的说明

18.2.1 参数一览

18.2.2 伺服轴的连接及其在参数中的位置

18.2.3 伺服轴参数的详细说明

18.2.4 使用线性伺服电动机时的参数设置

18.3 连接的确认

18.4 手动操作“用户机械轴”

18.4.1 接通电源

18.4.2 使“用户机械轴”动作

18.4.3 设置原点

18.4.4 创建程序

18.4.5 执行程序

18.4.6 结束

18.5 “用户机械轴”的操作说明

18.5.1 制动器解除

18.5.2 位置变量的操作

18.5.3 运行

18.5.4 停止

18.6 “用户机械轴”的指令说明

18.6.1 关于位置变量

18.6.2 关于指令

18.7 “用户机械轴”的系统构建

18.7.1 旋转台系统

18.7.2 多轴的系统

第19章 附加轴使用中的故障报警及排除

19.1 附加轴常见故障的处理方法

19.2 报警故障一览

第20章 伺服系统的技术规格及选型

20.1 伺服系统的基本性能指标

20.2 控制模式及性能指标

20.2.1 位置控制模式

20.2.2 速度控制模式

20.2.3 转矩控制模式

20.2.4 保护功能

20.3 基本功能说明

20.4 伺服驱动器与伺服电动机组合使用

第21章 伺服系统连接及配线

21.1 主电源回路/控制电源回路接线

21.2 接通电源的步骤

21.3 位置控制模式接线图

21.3.1 接线说明

21.3.2 信号详细说明

21.4 速度控制模式

21.4.1 概述

21.4.2 设置

21.5 转矩控制模式

21.5.1 概述

21.5.2 设置

21.6 位置/速度控制切换模式

21.7 速度/转矩控制工作模式

21.8 转矩/位置控制切换模式

21.9 报警发生时的时序图

21.10 带电磁制动器的伺服电动机

21.11 接地

第22章 伺服驱动器输入输出信号及配线

22.1 输入信号

22.2 对输入信号的详细说明

22.3 输出信号

22.4 对输出信号的详细说明

22.5 第2类输入信号

22.6 第2类输出信号

22.7 电源端子

22.8 I/O端子使用详细说明

22.8.1 开关量输入输出

22.8.2 脉冲输入

22.8.3 脉冲输出

22.8.4 模拟量输入

22.8.5 模拟量输出

第23章 伺服系统的参数

23.1 参数组分类

23.2 基本参数

23.3 增益及滤波器参数

23.4 速度控制和转矩控制模式使用参数

23.5 定义输入输出端子功能的参数

第24章 伺服系统的调试

24.1 伺服调试的理论基础

24.1.1 伺服系统调试的“三环理论”

24.1.2 伺服系统的一般调节方法

24.1.3 速度控制特性及整定

24.1.4 位置控制特性及整定

24.1.5 过象限误差

24.2 通用伺服系统的调试

24.2.1 调试模式的选择

24.2.2 各调节模式功能概述

24.3 自动调整模式下的调试方法

24.3.1 自动调整模式1

24.3.2 自动调整模式2

24.3.3 自动调整模式的动作

24.3.4 调试注意事项

24.3.5 自动调整模式的调整顺序

24.3.6 伺服系统响应性设置

24.4 手动模式的调试方法

24.4.1 速度控制模式的调整

24.4.2 位置控制模式的调整

24.5 插补模式的调试方法

24.5.1 相关参数

24.5.2 调整顺序

第25章 消除振动的方法

25.1 可能发生的振动类型

25.2 滤波器的设置和使用

25.2.1 机械系统共振的处理对策——消振滤波器设置

25.2.2 高频共振的处理对策——高频消振滤波器设置

25.2.3 滚珠丝杠类振动及处理对策

25.2.4 工件振动及支架晃动的处理对策

25.2.5 对工件振动支架晃动的处理对策2——指令型陷波滤波器

参 考 文 献