一種噴漆工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種噴漆工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)，包括噴漆工業(yè)機(jī)器人本體，所述噴漆工業(yè)機(jī)器人本體的噴漆手臂由五套伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，每一套所述伺服系統(tǒng)包括依次連接的PLC控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述PLC控制器輸出的控制信號(hào)經(jīng)所述伺服驅(qū)動(dòng)器輸送至所述伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)根據(jù)接收到的所述控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作；每一套所述伺服系統(tǒng)還包括光電編碼器和光電傳感器，其中：所述光電編碼器連接在所述伺服電機(jī)和所述PLC控制器之間、且用于將第一反饋信號(hào)輸送至所述PLC控制器；所述光電傳感器連接在所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)和所述PLC控制器之間、且用于將第二反饋信號(hào)輸送至所述PLC控制器以構(gòu)成雙閉環(huán)伺服系統(tǒng)。
【專利說(shuō)明】
一種噴漆工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及智能裝備領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種高精度位置控制的噴漆工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]噴漆作業(yè)是一種有害有毒、單調(diào)重復(fù)的勞動(dòng)，是工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的重要行業(yè)之一。開發(fā)噴漆機(jī)器人，最終是向用戶提供較低價(jià)格的機(jī)器人生產(chǎn)線，開發(fā)的機(jī)器人最好能在用戶原有人工噴漆生產(chǎn)線上直接代替噴漆工人進(jìn)行生產(chǎn)。對(duì)用戶而言，在經(jīng)濟(jì)方面，作業(yè)環(huán)境不需要進(jìn)行太大改變，投資成本大幅降低;在技術(shù)方面，噴漆的主要設(shè)備和參數(shù)可以盡量保留，噴漆工藝不需要改變。因此采用噴漆工業(yè)機(jī)器人，不僅可以使工人從有害身體健康的環(huán)境中解脫出來(lái)，而且還可以實(shí)現(xiàn)工序自動(dòng)化，生產(chǎn)效率大幅提高，同時(shí)能節(jié)省大量的噴涂材料，減少原材料的浪費(fèi)，并可提高噴涂產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，噴漆工業(yè)機(jī)器人具有很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]但是，目前使用的噴漆工業(yè)機(jī)器人在噴漆精度上不夠高，不能滿足高精度要求的噴漆任務(wù)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述噴漆工業(yè)機(jī)器人在噴漆精度上不夠高、不能滿足高精度要求的噴漆任務(wù)的缺陷，提供一種定位精度高的噴漆工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種噴漆工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)，包括噴漆工業(yè)機(jī)器人本體，所述噴漆工業(yè)機(jī)器人本體的噴漆手臂由五套伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，每一套所述伺服系統(tǒng)包括依次連接的PLC控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述PLC控制器輸出的控制信號(hào)經(jīng)所述伺服驅(qū)動(dòng)器輸送至所述伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)根據(jù)接收到的所述控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作；
[0006]每一套所述伺服系統(tǒng)還包括光電編碼器和光電傳感器，其中:所述光電編碼器連接在所述伺服電機(jī)和所述PLC控制器之間、且用于將第一反饋信號(hào)輸送至所述PLC控制器；所述光電傳感器連接在所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)和所述PLC控制器之間、且用于將第二反饋信號(hào)輸送至所述PLC控制器以構(gòu)成雙閉環(huán)伺服系統(tǒng)。
[0007]在上述噴漆工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中，所述光電編碼器安裝在所述伺服電機(jī)內(nèi)。
[0008]在上述噴漆工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中，所述光電傳感器安裝在所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)。
[0009]在上述噴漆工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中，所述噴漆工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)還包括與所述PLC控制器連接的人機(jī)界面，所述人機(jī)界面用于接收用戶的控制指令，并將所述控制指令傳送至所述PLC控制器，所述PLC控制器對(duì)所述控制指令進(jìn)行處理后輸出所述控制信號(hào)。
[0010]在上述噴漆工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中，所述人機(jī)界面為上位機(jī)觸摸屏。
[0011]在上述噴漆工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中，所述噴漆工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)還包括安裝在所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的攝像頭，所述攝像頭與所述人機(jī)界面連接、且用于對(duì)由所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)抓取的執(zhí)行工件進(jìn)行檢測(cè)并將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)輸送至所述人機(jī)界面。
[0012]實(shí)施本實(shí)用新型的噴漆工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)，具有以下有益效果:通過(guò)在伺服電機(jī)和PLC控制器之間增加光電編碼器以及在執(zhí)行機(jī)構(gòu)和PLC控制器之間增加光電傳感器，從而實(shí)現(xiàn)雙閉環(huán)伺服系統(tǒng)，定位精度高，使該噴漆工業(yè)機(jī)器人為一種具有高精度位置控制的噴漆機(jī)器人。
【附圖說(shuō)明】
[0013]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中:
[0014]圖1是本實(shí)用新型一種噴漆工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為了對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】。
[0016]如圖1所示，為本實(shí)用新型一種噴漆工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，該噴漆工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)包括噴漆工業(yè)機(jī)器人本體，其具有噴漆手臂，該噴漆手臂由五套伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，而本實(shí)用新型的噴漆工業(yè)機(jī)器人包括五套伺服系統(tǒng)，每一套伺服系統(tǒng)又具體包括依次連接的PLC控制器10、伺服驅(qū)動(dòng)器11、伺服電機(jī)12以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)131LC控制器10用于輸出控制信號(hào)至伺服驅(qū)動(dòng)器11，伺服驅(qū)動(dòng)器11則用于根據(jù)接收到的控制信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)12，使其按照既定的軌跡和速度工作，同時(shí)輸出HVM信號(hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)13，以控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)13運(yùn)動(dòng)至預(yù)定的位置。
[0017]特別地，上述每一套伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括光電編碼器14和光電傳感器15。光電編碼器14安裝在伺服電機(jī)12內(nèi)并與PLC控制器10連接，其用于檢測(cè)伺服電機(jī)12的旋轉(zhuǎn)角度，SP輸送第一反饋信號(hào)給PLC控制器10，PLC控制器10將該第一反饋信號(hào)與PLC控制器10中預(yù)設(shè)的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行比較，PLC控制器10將所得的偏差值進(jìn)行放大，然后由伺服驅(qū)動(dòng)器11控制伺服電機(jī)12向偏差減小的方向移動(dòng)，直到偏差值接近于零為止，以實(shí)現(xiàn)位置或角度補(bǔ)償，最終達(dá)到高精度的位置控制。
[0018]光電傳感器15安裝在執(zhí)行機(jī)構(gòu)13內(nèi)并與PLC控制器10連接，用于輸送第二反饋信號(hào)給PLC控制器10，該第二反饋信號(hào)用于實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)13的到位檢測(cè)或故障檢測(cè)，PLC控制器1依據(jù)接收到的第二反饋信號(hào)來(lái)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)13執(zhí)行相應(yīng)的控制命令。比如，在光電編碼器14出現(xiàn)故障或失效時(shí)，伺服電機(jī)12不能實(shí)現(xiàn)精確控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)13運(yùn)行至預(yù)定位置甚至?xí)霈F(xiàn)不受控制的情況，此時(shí)光電傳感器15會(huì)輸出第二反饋信號(hào)至PLC控制器10，PLC控制器10接收到該第二反饋信號(hào)時(shí)，便輸出相應(yīng)的控制信號(hào)給伺服驅(qū)動(dòng)器11以控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)13執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，例如立即停止工作等。因此通過(guò)在伺服電機(jī)12和PLC控制器10之間增加光電編碼器14以及在執(zhí)行機(jī)構(gòu)13和PLC控制器1之間增加光電傳感器15，實(shí)現(xiàn)雙閉環(huán)伺服系統(tǒng)，定位精度高，使該噴漆工業(yè)機(jī)器人為一種具有高精度位置控制的噴漆機(jī)器人。
[0019]此外，該噴漆工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)還包括與PLC控制器10連接的人機(jī)界面16，該人機(jī)界面16用于接收用戶的控制指令，并將該控制指令傳送至PLC控制器10，實(shí)現(xiàn)與人機(jī)界面16的信息交互，由PLC控制器10對(duì)所述控制指令進(jìn)行處理后輸出控制信號(hào)，以完成伺服驅(qū)動(dòng)器11的位置和方向控制，從而實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)13運(yùn)動(dòng)至預(yù)定位置。
[0020]具體實(shí)施時(shí)，用戶通過(guò)人機(jī)界面16輸入控制指令，人機(jī)界面16將控制指令傳送至PLC控制器10，PLC控制器10對(duì)控制指令進(jìn)行處理后輸出控制信號(hào)傳輸給伺服驅(qū)動(dòng)器11，伺服驅(qū)動(dòng)器11通過(guò)伺服電機(jī)12帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)13運(yùn)動(dòng)，同時(shí)光電編碼器14檢測(cè)伺服電機(jī)12的旋轉(zhuǎn)角度，輸送第一反饋信號(hào)給PLC控制器10，PLC控制器10將其與預(yù)設(shè)角度進(jìn)行比較，依比較結(jié)果輸出相應(yīng)的控制信號(hào)控制伺服電機(jī)12工作以實(shí)現(xiàn)位置或角度補(bǔ)償。另外，光電傳感器15在檢測(cè)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)13并未按預(yù)定位置運(yùn)動(dòng)或不受控制，即光電編碼器14出現(xiàn)故障，此時(shí)輸出第二反饋信號(hào)給PLC控制器10，以控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)13停止工作。通過(guò)該雙閉環(huán)伺服系統(tǒng)最終實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)13高精度的位置控制。
[0021]更進(jìn)一步地，本實(shí)用新型提供的噴漆工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)，還可以在執(zhí)行機(jī)構(gòu)13上配置攝像頭，對(duì)不同空間位置和不同大小的執(zhí)行元件進(jìn)行位移量的檢測(cè)，并將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)輸送于人機(jī)界面16，人機(jī)界面16輸出控制指令給PLC控制器10，PLC控制器10輸出控制信號(hào)給伺服驅(qū)動(dòng)器11，伺服驅(qū)動(dòng)器11通過(guò)伺服電機(jī)12帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)13運(yùn)動(dòng)至指定位置。
[0022]上述人機(jī)界面16優(yōu)選為上位機(jī)觸摸屏，其可采用OMRON公司的NB-DesignerlO觸摸屏，該觸摸屏反應(yīng)速度快，抗干擾能力強(qiáng)，更重要的是能利用大容量的U盤和SD卡作為外部存儲(chǔ)器，這里的觸摸屏具有PC機(jī)的作用，但它比工控機(jī)具有操作靈活方便，占用面積小等優(yōu)點(diǎn)。利用觸摸屏自帶的組態(tài)軟件對(duì)需要實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行組態(tài)，就能實(shí)現(xiàn)與PLC控制器10的數(shù)據(jù)交換，和PLC融為一個(gè)整體，成為PLC功能的延伸。由于機(jī)械手臂都是通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的，所以觸摸屏成為了數(shù)據(jù)的源頭，只需要將每一個(gè)待抓取的執(zhí)行元件或工藝品的數(shù)據(jù)制作成配方，存儲(chǔ)在觸摸屏的外部存儲(chǔ)器中，需要時(shí)通過(guò)組態(tài)界面調(diào)用即可，簡(jiǎn)單方便，同時(shí)通過(guò)組態(tài)觸摸屏能對(duì)PLC控制器10發(fā)出命令并能將PLC運(yùn)行的狀況通過(guò)觸摸屏顯示出來(lái)，避免了使用過(guò)多的輸入輸出模塊，節(jié)約成本，簡(jiǎn)化系統(tǒng)。
[0023]相較于現(xiàn)有技術(shù)，實(shí)施本實(shí)用新型的噴漆工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)，通過(guò)在伺服電機(jī)和PLC控制器之間增加光電編碼器以及在執(zhí)行機(jī)構(gòu)和PLC控制器之間增加光電傳感器，從而實(shí)現(xiàn)雙閉環(huán)伺服系統(tǒng)，定位精度高，使該噴漆工業(yè)機(jī)器人為一種具有高精度位置控制的噴漆機(jī)器人。
[0024]上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種噴漆工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，包括噴漆工業(yè)機(jī)器人本體，所述噴漆工業(yè)機(jī)器人本體的噴漆手臂由五套伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，每一套所述伺服系統(tǒng)包括依次連接的PLC控制器(10)、伺服驅(qū)動(dòng)器(11)、伺服電機(jī)(12)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)(13)，所述PLC控制器(10)輸出的控制信號(hào)經(jīng)所述伺服驅(qū)動(dòng)器(11)輸送至所述伺服電機(jī)(12)，所述伺服電機(jī)(12)根據(jù)接收到的所述控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)(13)工作； 每一套所述伺服系統(tǒng)還包括光電編碼器(14)和光電傳感器(15)，其中:所述光電編碼器(14)連接在所述伺服電機(jī)(12)和所述PLC控制器(10)之間、且用于將第一反饋信號(hào)輸送至所述PLC控制器(10);所述光電傳感器(15)連接在所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)(13)和所述PLC控制器(10)之間、且用于將第二反饋信號(hào)輸送至所述PLC控制器(10)以構(gòu)成雙閉環(huán)伺服系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴漆工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，所述光電編碼器(14)安裝在所述伺服電機(jī)(12)內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴漆工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，所述光電傳感器(15)安裝在所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)(13)內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴漆工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，所述噴漆工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)還包括與所述PLC控制器(10)連接的人機(jī)界面(16)，所述人機(jī)界面(16)用于接收用戶的控制指令，并將所述控制指令傳送至所述PLC控制器(10)，所述PLC控制器(10)對(duì)所述控制指令進(jìn)行處理后輸出所述控制信號(hào)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的噴漆工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，所述人機(jī)界面(16)為上位機(jī)觸摸屏。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的噴漆工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，所述噴漆工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)還包括安裝在所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)(13)上的攝像頭，所述攝像頭與所述人機(jī)界面(16)連接、且用于對(duì)由所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)(13)抓取的執(zhí)行工件進(jìn)行檢測(cè)并將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)輸送至所述人機(jī)界面(16)。
【文檔編號(hào)】B25J9/16GK205614679SQ201620175457
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年3月8日
【發(fā)明人】龔大秀
【申請(qǐng)人】龔大秀