BAHR公司直角坐標(biāo)機器人在檢測中的應(yīng)用案例

文章作者：沈陽力拓自動化控制技術(shù)有限公司 楊樹彬

參考資料：德國BAHR公司直角坐標(biāo)機器人（www.lt-bahrrobot.com）

關(guān)鍵詞：直角坐標(biāo)機器人、無損檢測、探傷、運動控制、伺服系統(tǒng)

無損檢測是指在不破壞產(chǎn)品的形狀、結(jié)構(gòu)和性能的情況下，為了了解產(chǎn)品及各種結(jié)構(gòu)物材料的質(zhì)量、狀態(tài)、性能及內(nèi)部結(jié)構(gòu)所進行的各種檢測叫做無損檢測；常用的無損檢測方法有：射線檢測（RT）、超聲波檢測（UT）、磁粉檢測（MT）、滲透檢測（PT）、渦流檢測（ET）和目視檢測（VT）。

隨著機器人技術(shù)的發(fā)展，直角坐標(biāo)機器人技術(shù)在無損檢測行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。直角坐標(biāo)機器人作為執(zhí)行機構(gòu)，具用控制方便，執(zhí)行動作靈活，可以實現(xiàn)復(fù)雜的空間軌跡控制。沈陽力拓自動化控制技術(shù)有限公司在多年機器人技術(shù)應(yīng)用、數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)基礎(chǔ)上，依托德國BAHR公司直線定位系統(tǒng)性及機械手臂開發(fā)出了價比優(yōu)良的系列數(shù)控檢測探傷機器人，廣泛應(yīng)用在金屬冶金、汽車制造、航空航天等行業(yè)，是航空、汽車等行業(yè)重要的檢測裝備。

典型三坐標(biāo)機器人圖片一

1、 用視覺系統(tǒng)對電腦液晶顯示器進行檢測。

2、 檢測范圍：X ， Y ， Z 軸的有效行程分別為2500mm ，600mm 和 400mm 。在 Z 軸下端裝配 可旋轉(zhuǎn)視覺像機。相機可旋轉(zhuǎn)。

3、 工件形狀：工件為電腦液晶顯示器，該顯示器有大有小，工作臺每次安裝10個顯示器，以備檢測。

4、 系統(tǒng)定位精度及分辨率：重復(fù)定位度為±0.025mm,系統(tǒng)分辨率0.01 mm。

5、 控制系統(tǒng)：系統(tǒng)要求能夠?qū)z測數(shù)據(jù)要進行分析處理，包括顯示出探傷掃描圖像、濾波、增強、放大、旋轉(zhuǎn)、特征提取、將掃描結(jié)果打印或上傳給上位機、位置標(biāo)記 等。

檢測機器人圖片二

二、機器人的組成
該機器人由安裝架及顯示器工作臺、機器人定位系統(tǒng)、伺服驅(qū)動系統(tǒng)、末端檢測設(shè)備（相機）、控制系統(tǒng)等組成

1、機器人定位系統(tǒng)

機器人定位系統(tǒng)是整臺設(shè)備的核心，為德國bahr公司產(chǎn)品， X,Y,Z三坐標(biāo)均選擇為高精密滾珠絲杠傳動，單坐標(biāo)重復(fù)定位精度為0.025mm。

X軸選用DLK200定位單元，由一臺1000W伺服電機驅(qū)動。伺服電機與滾珠絲杠直接連接。

Y軸選用DLK160定位系統(tǒng)單元，由于結(jié)構(gòu)要求，Y 軸是該運動結(jié)構(gòu)的最末端。伺服電機與滾珠絲杠直接連接。

Z軸選用DLK160定位系統(tǒng)單元，Z軸的下端安裝電機，上端安裝Y軸,其滑塊與X軸滑塊。伺服電機與滾珠絲杠直接連接。

一臺微型伺服電機帶動一臺精密行星減速機，行星減速機輸出端安裝視覺系統(tǒng)，形成旋轉(zhuǎn)軸。所有這些元件均安裝Y軸的滑塊上。

2、伺服驅(qū)動系統(tǒng)

選用具伺服電機。每個運動軸配有一臺伺服電機及一臺減速機，四個運動軸，共四套伺服電機和四臺減速機，其中垂直運動軸為帶抱閘伺服電機。

3、視覺系統(tǒng)

該部分由光源、鏡頭等組成。功能是時時將圖像傳輸給控制中心。

4、控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)由PLC、觸摸屏組成。

5、安全防護裝置

該機具有故障提示及報警功能，并且每次出現(xiàn)故障時都能準(zhǔn)確的反映出故障具體位置，便于迅速排除故障，主要包括：機器人碰撞保護功能；工件安裝到位檢測；光幕安全保護。

應(yīng)用案例二：三坐標(biāo)龍門機器人對小型零件的檢測。

一、工作要求：
1、采用超聲波檢測（UT）方法對飛機的各種小型零部件進行無損掃描檢測。

2、 探傷范圍：X ， Y ， Z 軸的有效行程分別為800mm ，600mm 和 400mm 。在 Z 軸下端上裝配

旋轉(zhuǎn)超聲探頭。探頭旋轉(zhuǎn)角度是 0~360°。

3、 工件形狀：工件形狀包含圓弧、直線、曲面等各種元素，所以要求機器人能夠方便實現(xiàn)空間插補。

4、 定位精度及分辨率：重復(fù)定位度為±0.05mm,系統(tǒng)分辨率0.01 mm

5、 控制系統(tǒng)：系統(tǒng)要求能夠?qū)z測數(shù)據(jù)要進行分析處理，包括顯示出探傷掃描圖像、濾波、增強

放大、旋轉(zhuǎn)、特征提取、將探傷結(jié)果打印或上傳給上位機、位置標(biāo)記 等。同時要求系統(tǒng)能夠根據(jù)工件的圖紙生成可執(zhí)行的運動控制文件。

二、機器人組成：
該機器人由安裝架、機器人定位系統(tǒng)、伺服驅(qū)動系統(tǒng)、末端檢測設(shè)備（相機）、控制系統(tǒng)等組成。
1、機器人安裝架

檢測室的運動速度較慢，負載較輕，使用鋁型支架就可以了。

2、機器人定位系統(tǒng)

機器人定位系統(tǒng)是整臺設(shè)備的核心，為德國bahr公司產(chǎn)品， X,Y,Z三坐標(biāo)均選擇為同步齒形帶傳動，單坐標(biāo)重復(fù)定位精度為0.05mm，最快直線運動速度：1000mm/s。

其中X坐標(biāo)軸為兩根長度為1200mm，跨度為800mm的定位系統(tǒng)ELZ40，由同步傳輸器保證兩根定位系統(tǒng)運動的同步，由一臺400W伺服電機驅(qū)動。出于驅(qū)動扭矩及慣量的匹配，需要配一臺行星減速機。

Y軸選用ELZ40和ELR40定位單元，由于結(jié)構(gòu)要求，兩個定位單元上下并排放置。ELZ40為主驅(qū)動結(jié)構(gòu)，ELR40位輔助結(jié)構(gòu)。兩根定位系統(tǒng)由一臺400W伺服電機驅(qū)動，出于驅(qū)動扭矩及慣量的匹配，需要配一臺行星減速機。

Z軸選用ELSZ40定位系統(tǒng)單元，出于安裝考慮，滑塊需要延長，并與Y軸滑塊固定在一起。，驅(qū)動定位體的伺服電機驅(qū)動和滑塊安裝在一起。。實際應(yīng)用中我們選擇了一臺400W帶抱閘的伺服電機，匹配了一臺行星減速機。

旋轉(zhuǎn)軸安裝在Z軸的末端，于一臺微型伺服電機帶動一臺精密行星減速機形成，超聲波探頭安裝在減速機的輸出端，隨減速機的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。

3、伺服驅(qū)動系統(tǒng)

選用具有總線功能伺服電機。每個運動軸配有一臺伺服電機及一臺精密減速機，四個運動軸，共四套伺服電機和四臺減速機，其中垂直運動軸為帶抱閘伺服電機。

該部分由超聲波探頭、數(shù)據(jù)處理模塊輔助水槽等組成。

控制系統(tǒng)由PLC、觸摸屏組成。該系統(tǒng)擁有強大的Profibus通訊功能。能夠?qū)?shù)據(jù)實時傳輸給以太網(wǎng)，能夠?qū)⒖刂浦噶钜钥偩€的方式發(fā)送給伺服系統(tǒng)，使整個的運動相當(dāng)流暢。該系統(tǒng)可預(yù)置多種工件的程序，更換品種時可在觸摸屏上調(diào)用相應(yīng)程序。

該機具有故障提示及報警功能，并且每次出現(xiàn)故障時都能準(zhǔn)確的反映出故障具體位置，便于迅速排除故障，主要包括：機器人碰撞保護功能；工件安裝到位檢測；光幕安全保護。