工业机器人现场编程 项目三设置工业机器人常用坐标系

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图3-2-21 接近点3示教
ຫໍສະໝຸດ Baidu 二 应用六点法设置工具坐标系
5)按【SHIFT】+F5 【记录】(RECORD)记 录;
6)此时,“未初始化” (UNINIT)转为:“已记 录”(USED),如图3- 2-22所示。
W,P,R的值为0: 即三点法只是平移了整个 TOOL坐标系,并不改变 其方向。
二 应用六点法设置工具坐标系
与三点法一样地设定工具中心点,然后设定刀具姿势(W,P,R)。进行示教, 使W,P,R成为空间上的任意1点、平行于刀具X轴方向的1点,XZ平面上的1点。如图3 -2-12所示。
图3-2-12 六点法设置计算W,P,R值三点取法
所谓三点法设置,就通过给定TCP三个位置信息,机器人通过系统的变换和计 算,形成新的TCP点和默认工具坐标系的固定关系。主要用于工具坐标系的平移。
设定工具中心点,即工具坐标系的X、Y、Z。需进行示教,如图3-2-1所示, 使参考点1、2、3以不同的姿势指向1点,由此,机器人自动计算TCP的位置。要使 设定正确,必须尽量使三个趋近方向各不相同。三点法示教中,只可设定工具中心 点(X,Y,Z);工具姿势(W,P,R)仍为标准值(0,0,0)。即三点法只是平稳 了整个TOOL坐标系,并不改变其方向。如要改变姿态,可在设定完后,以6点法或 直接示教法来定义刀具姿态。
图3-1-4 机器人更换不同的工具
工具坐标系需要在编程前先进行设定。如果未定义工具坐标系,将使 用默认工具坐标系。FANUC机器人用户最多可以设置10个工具坐标系,它 被存储于系统变量$MNUTOOLNUM中。一般一个工具对应一个工具坐标 系。设置方法有:三点法;六点法;直接输入法。
一 应用三点法设置工具坐标系
目前,FUANC工业机器人可使用关节坐标系、手动坐标系、世界坐 标系、工具坐标系和用户坐标系。其中手动坐标系、世界坐标系、工具坐 标系和用户坐标系均属直角坐标系。
一 工业机器人关键坐标系
关节坐标系是设定在工业机器人关节中的坐标系,用来描述机器人每个独立关 节的运动,对于六轴串联型机械臂,关节类型均为转动关节。在关节坐标系下,机 器人各关节均可实现单独正向或反向运动。对大范围运动,且不要求TCP姿态的, 可选择关节坐标系。
默认的用户坐标系User1与WOLD坐 标系重合。新的用户坐标系都是基于默认 的用户坐标系变化得到。
图3-1-3 用户坐标系在 不同工作面是的坐标
二 工业机器人直角坐标系
3.工具坐标系 工具坐标系用来定义工具中心点(TCP)的位置。安装在末端法兰盘上的工具 需要在其中心点(TCP)定义一个工具坐标系,通过坐标系的转换,可以操作机器 人在工具坐标系下运动,以方便操作。如果工具磨损或更换,只需重新定义工具 坐标系,而不用更改程序,如图3-1-4所示。 通常我们所说的机器人轨迹及速度,其实就是指TCP点的轨迹和速度。TCP一 般设置在手爪的中心,焊丝端部,点焊静臂前端等。 默认的工具坐标系是将法兰盘中心定义为工具坐标系的原点,法兰盘中心指 向法兰盘定位孔方向定义为X轴正方向,垂直法兰盘向外的方向定义为Z轴正方向。 新的工具坐标系都是相对默认的工具坐标系变化得到的。
图3-2-14 坐标系设置画面
二 应用六点法设置工具坐标系
3.移动光标到所需 设置的工具坐标系,按键 F2 【详细】(DETAIL) 进入详细界面,见图3- 2-15所示;
图3-2-15 工具坐标详细画面
二 应用六点法设置工具坐标系
图3-2-16 六点法设置画面
4.按 F2【方法】 (METHOD)选择所用的 设置方法 【六点法 (XZ)】(Six point (XZ)),进入图3-2- 16画面;
图3-2-1 通过三点示教自动设定TCP
一 应用三点法设置工具坐标系
图3-2-2 工具坐标系画面
具体操作步骤如下: 1.依次按键操作: 【MENU】(菜单)- 【设定】(SETUP),光 标右移选择【坐标系】 (Frames),进入坐标系设置 画面,如图3-2-2所示。
一 应用三点法设置工具坐标系
学习目标 1 能叙述机器人的常用坐标系的名称、特点及应用场合; 2 会工具坐标系三点法、六点法的设置和直接输入法的设置; 3 会工具坐标系的激活及检验方法; 4 会坐标系三点法、四点法的设置; 5 会用户坐标系直接输入法的设置; 6 会用户坐标系的激活及检验。
为了说明与控制机器人在空间的运动情况,比如:位置、运动的方向 及速度等,必须为其选定一个参照系,也就是坐标系统,机器人在坐标系 中的位置数据,称为坐标。同一个位置,在不同的坐标系中,其坐标值是 不同的。
5.记录接近点1: 1)移动光标到“接近点1”(Approach point 1); 2)把示教坐标切换成世界坐标(WORLD); 3)按【SHIFT】+运动键,移动机器人,使工具尖端接触到基准点, 如图3-2-6所示;
图3-2-6 第一个参考姿势接近REF.PONT
一 应用三点法设置工具坐标系
图3-2-7 三点法设置画面
图3-1-1 机器人的关节坐标系
二 工业机器人直角坐标系
工业机器人中的直角坐标系也叫笛卡尔坐标系,直角坐标系中各轴正方向的关系 可用右手判定。工业机器人的位置和姿态,通过将新直角坐标系原点相对默认直角坐 标系原点的偏移值设为坐标值X、Y、Z,将新直角坐标系的相对原坐标系X轴、Y轴、Z 轴的旋转角度设为回转角W、P、R。
图3-2-8 第二个参考姿势接近REF.PONT点
一 应用三点法设置工具坐标系
图3-2-9 三点法设置画面
5)按【SHIFT】+F5 【记录】(RECORD)记 录;
6)此时,“未初始化” (UNINIT)转为:“已记 录”( USED),如图32-9所示。
一 应用三点法设置工具坐标系
7.记录接近点3:JOINT坐标系下改变姿势, 在WORLD坐标系下接 近REF.PONT点
工业机器人中直角坐标系常用有世界坐标系(World Coordinate System)、工 具坐标系(Tool Coordinate System)和用户坐标系(User Coordinate System)。
图3-1-2
世界坐标系正方向
1. 世界坐标系 世界坐标系又称为大地坐标系。它是大地 作为参考平面。在实际通常与机器人的基坐标 系重合,以底盘为参考面平面,当机器人回归 零点,观察者面向机器人站在其正前方,垂直 向上的方向为Z轴正方向;水平向右的方向为Y 轴正方向;从机器人指向观察者的方向为X轴 正方向。如图3-1-2所示。
图3-2-19 接近点2示教
二 应用六点法设置工具坐标系
5)按【SHIFT】+F5 【记录】(RECORD)记 录;
6)此时,“未初始化” (UNINIT)转为:“已记 录”(USED),如图3- 2-20所示。
图3-2-20 六点法设置画面
二 应用六点法设置工具坐标系
7.记录接近点3: 1)沿世界坐标(WORLD)的+Z方向移动机器人50mm左右; 2)移动光标到“接近点3”(Approach point 3); 3)把示教坐标切换成关节坐标(JOINT),旋转J4轴和J5轴,不要超 过90度; 4)把示教坐标切换成世界坐标(WORLD),移动机器人,使工具尖 端接触到基准点;如图3-2-21所示;
图3-2-17 接近点1和方向原点示教
二 应用六点法设置工具坐标系
3)按【SHIFT】+F5 【记录】(RECORD)记 录;
4)此时,“未初始化” (UNINIT)转为:“已记 录”(USED),如图3- 2-18所示。
图3-2-18 六点法设置画面
二 应用六点法设置工具坐标系
6.记录接近点2: 1)沿世界坐标(WORLD)+Z方向移动机器人50mm左右; 2)移动光标到“接近点2”(Approach point 2); 3)把示教坐标切换成关节坐标(JOINT),旋转J6轴(法兰面)至少 90度,不要超过180度; 把示教坐标切换成世界坐标(WORLD)后移动机器人,使工具尖端 接触到准点;如图3-2-19所示;
4)按【SHIFT】+F5 【记录】(RECORD)记 录;
5)此时,“未初始化” (UNINIT)转为:“已记 录”(USED),如图3-27所示。
一 应用三点法设置工具坐标系
6.记录接近点2: JOINT坐标系下改变姿势, 在WORLD坐标系下接 近REF.PONT点。
1)沿世界坐标(WORLD)+Z方向移动机器人50mm左右; 2)移动光标到“接近点2”(Approach point 2); 3)把示教坐标切换成关节坐标(JOINT),旋转J6轴(法兰面)至少 90度,不要超过180度; 4)把示教坐标切换成世界坐标(WORLD)后移动机器人,使工具尖 端接触到基准点,如图3-2-8所示;
二 应用六点法设置工具坐标系
图3-2-13 工具坐标系画面
具体操作步骤如下: 1. 依次按键操作: 【MENU】(菜单)- 【设定】(SETUP),光 标右移选择【坐标系】 (Frames),进入坐标系设置 画面,见图3-2-13所示;
二 应用六点法设置工具坐标系
2.按 F3【坐标】 (OTHER)选择【工具坐 标系】(Tool Frame)进 入工具坐标系的设置画面, 见图3-2-14所示;
1)沿世界坐标(WORLD)+Z方向移动机器人50mm左右; 2)移动光标到“接近点3”(Approach point 3)行; 3)把示教坐标切换成关节坐标(JOINT); 4)旋转J4轴,不要超过90度; 5)旋转J5轴,不要超过90度; 6)把示教坐标切换成世界坐标(WORLD); 7)移动机器人,使工具尖端接触到基准点;如图3-2-10所示;
2.按 F3【坐标】 (OTHER)选择【工具坐 标系】(Tool Frame)进 入工具坐标系的设置画面, 见图3-2-3所示。
图3-2-3 坐标系设置画面
一 应用三点法设置工具坐标系
3.移动光标到所需 设置的工具坐标系,按键 F2 【详细】(DETAIL) 进入详细界面,见图3- 2-4所示。
图3-2-10 第三个姿态接近REF.PONT点
一 应用三点法设置工具坐标系
图3-2-11 设置好工具坐标系参数画面
8)按【SHIFT】+F5 【记录】(RECORD)记 录;
8.当三个点记录完成, 新的工具坐标系被自动计 算生成,见图3-2-11所示;
X,Y,Z中的数据: 代表当前设置的TCP点相 对于J6轴法兰盘中心的偏 移量;
关节坐标系中工业机器人的位置和姿态,以各关节底座侧的关节坐标系为基准 而确定。如图3-1-1所示,机器人的姿态可用关节坐标系表示:J1:0˚,J2:0˚, J3:0˚,J4:0˚,J5:0˚,J6:0˚。我们会规定机器人在关节坐标系下的零点位置, 如零点位置丢失则需进行零点校正。在零点校正时,机器人只能在关节坐标系下, 单关节运动。
二 工业机器人直角坐标系
2.用户坐标系 机器人可以和不同的工作台或夹具配合工作,在每个工作台上建立一个用户 坐标系。机器人大部分采用示教编程的方式,步骤繁琐,对于相同工件,若放置 在不同工作台进行操作,不必重新编程,只需相应地变换到当前用户坐标系下。 对于工作台平面与世界坐标平面不平行的,设置用户坐标系平面平行与工作台平 面将大大方便编程,如图3-1-3所示。
图3-2-4 坐标系设置详细界面
一 应用三点法设置工具坐标系
图3-2-5 三点法设置画面
4.按 F2 【方法】 (METHOD),见图3-24所示,移动光标,选择所 用的设置方法 【三点法】 (Three point),按 【ENTER】(回车) 确认, 进入3-2-5三点法设置画 面;
一 应用三点法设置工具坐标系
注意:记录工具坐标 的X和Z方向点时,可以通 过将所要设定的工具坐标 的X和Z轴平行于全局坐标 (WORLD)轴的方向, 可以使操作简单化。
二 应用六点法设置工具坐标系
5.记录接近点1(Approach point 1) 1)移动光标到“接近点1”(Approach point 1); 2)把示教坐标切换成世界坐标(WORLD)后移动机器人,使工具尖 端接触到基准点。并使工具轴平行于世界坐标(WORLD);如图3-217所示;
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