重叠式码垛

重叠式码垛

核心摘要

本视频详细讲解了重叠式码垛的知识与实践,旨在帮助学习者掌握常见的码垛舵形,并通过协作机器人的在线编程模板完成码垛编程技能。内容涵盖了不同码垛方式的特点、重叠式码垛的具体任务描述,以及使用码垛模板进行编程的详细步骤,包括循环指令、参数设置、角点示教和IO控制等,最后还提供了课堂小结和课后练习,确保学习者能够对不同舵形进行码垛编程。

码垛课程学习目标

  • 知识目标:掌握常见的码垛垛形

  • 技能目标:能够通过在线编程的码垛模板完成码垛编程,对不同垛形进行码垛编程

码垛工艺与垛形特点

  • 重叠式堆码:各层堆码方式完全相同,托盘利用率高,货物不易被压坏;但货物容易纵向分开,稳定性差

  • 纵横交错堆码:相邻两层货品摆放旋转90度(一层横向,相邻层纵向),层次之间交错堆码稳定性好;但受货物长宽比例限制,易出现箱体变形和被压坏现象

  • 正反交错堆码:同一层不同列货品90度垂直码放,相邻两层旋转180度,货物层间搭接稳定性好;长方形托盘多采用,比例适当时托盘利用率高,但易出现箱体被压坏现象

重叠式码垛任务描述与要求

  • 将左侧平铺的正方形物料块依次整齐摆放到右侧

  • 左侧物料规格:一层、二行、四列

  • 右侧堆码要求:二层、二行、二列重叠式垛形

协作机器人重叠式码垛实操演示步骤

  • 添加循环指令,循环次数选择八次,用于对八个物料块进行循环搬运

  • 在模板选项框中点击码垛,添加码垛指令

  • 在码垛指令参数设置界面设置垛形参数:几行、几列、几层及物料的高度

  • 按照垛形示意图,对四个焦点位置进行示教

  • 对码垛的接近点和退出点进行示教(演示中接近点和退出点为同一个点位)

  • 在工具动作后添加设置指令,切换参数到数字输出栏,选择to IOE等于高电平

  • 再次添加设置指令,使to IO0等于低电平

  • 再次添加码垛指令,设置两行、两列、两层,对四个角点进行示教(方法同前)

  • 对码垛的接近点和退出点进行示教,添加控制工具的IO信号:two IO一等于低电平,to IO0等于高电平

  • 程序编辑完成后点击保存并运行,演示重叠式码垛功能实现流程

任务拓展与注意事项

  • 吸盘控制编程中,工具IO需先在配置一般工具IO中,对工具端口的工具低压输出及输出信号进行配置

  • 使用码垛模板时,需注意垛形码放逻辑,防止出现碰撞

课堂小结与课后练习

  • 课堂小结:使用码垛模板码垛时,核心是注意垛形码放逻辑以避免碰撞

  • 课后练习:使用相对偏移方式完成重叠式码垛编程

<think>嗯,用户想了解立柱式码垛机器人的控制方法、控制系统、编程和实现。首先,我需要回忆一下立柱式码垛机器人的基本结构和工作原理。立柱式通常指的是机器人的机械结构,比如垂直立柱支撑水平臂,可能具有多个自由度,比如四轴或五轴。这类机器人常用于搬运和堆垛,所以控制系统的核心应该是运动轨迹规划和抓取定位。 接下来,用户提到的控制系统,可能涉及硬件组成,比如PLC、伺服驱动器、传感器等。编程方面,可能需要使用特定的机器人编程语言,或者结合视觉系统进行定位。参考提供的引用[1]和[2],里面提到了视觉系统在定位中的应用,以及西门子S7-1200的程序案例,包括Modbus TCP通讯和SCL编程。这些信息可以用来构建回答。 用户的需求可能不仅仅是理论,而是实际实现步骤,所以需要分步骤说明。比如,硬件选型、坐标系建立、运动学模型、编程实现、视觉集成、通讯配置和安全防护。每个部分需要详细说明,同时结合引用中的案例,比如引用[2]中的码垛机案例,可以提到使用SCL编程和Modbus TCP通讯。 还要考虑用户可能的深层需求,比如如何优化路径规划,或者如何处理不同物料的抓取,这时候视觉系统的标定和坐标转换就很重要。此外,安全防护措施也是实际应用中不可忽视的部分,比如急停和碰撞检测。 在生成相关问题时,需要围绕控制方法、编程语言、视觉系统集成、通讯协议、调试技巧和应用场景展开,帮助用户进一步探索。同时,要确保回答结构清晰,步骤明确,引用相关文献支持,比如引用[1]和[2]中的视觉系统和PLC编程案例。</think>### 立柱式码垛机器人控制系统实现方法 #### 一、控制系统架构 立柱式码垛机器人控制系统包含以下核心模块: 1. **运动控制**:通过伺服驱动器实现关节运动控制,典型配置为4轴(X/Y/Z/R)或5轴系统 2. **视觉定位**:采用工业相机实现物料位姿检测,坐标系转换精度需达到$±0.5mm$[^1] 3. **PLC主控**:推荐使用西门子S7-1200系列PLC,支持Profinet总线协议与SCL高级编程[^2] 4. **HMI交互**:通过触摸屏实现参数设置与状态监控 #### 二、编程实现步骤 1. **坐标系标定** - 建立机器人基坐标系$O_b$、工具坐标系$O_t$和视觉坐标系$O_v$ - 标定转换矩阵:$$T_{b}^{v} = \begin{bmatrix} R & t \\ 0 & 1 \end{bmatrix}$$ 其中$R$为旋转矩阵,$t$为平移向量[^1] 2. **运动学建模** ```python # 正运动学计算示例(4轴机器人) def forward_kinematics(theta): # DH参数计算各关节变换矩阵 T01 = dh_matrix(a0, alpha0, d1, theta[0]) T12 = dh_matrix(a1, alpha1, d2, theta[1]) T23 = dh_matrix(a2, alpha2, d3, theta[2]) T34 = dh_matrix(a3, alpha3, d4, theta[3]) return T01 @ T12 @ T23 @ T34 ``` 3. **码垛算法实现** - 使用SCL语言编写垛型生成算法 ```scl // 西门子SCL垛型计算函数 FUNCTION CalcPalletPattern : VOID VAR_INPUT rows, columns, layers : INT; END_VAR VAR x_offset, y_offset : REAL := 50.0; // 间隔偏移量 END_VAR FOR layer := 1 TO layers DO FOR row := 1 TO rows DO posX := (row-1)*x_offset; posY := (column-1)*y_offset; SendPositionToRobot(posX, posY, layer); END_FOR END_FUNCTION ``` #### 三、视觉集成方案 1. 相机标定采用张正友标定法,畸变系数需满足: $$k_1x^2 + k_2y^2 < 0.01$$ 2. 图像处理流程: - 通过OpenCV实现轮廓检测 - 计算最小外接矩形获取位姿 ```python contours, _ = cv2.findContours(img, cv2.RETR_EXTERNAL, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE) rect = cv2.minAreaRect(contours[0]) angle = rect[2] # 物料旋转角度 ``` #### 四、通讯配置 1. PLC与机器人采用Profinet实时通讯 2. 视觉系统通过Modbus TCP传输坐标数据 ```python # Python Modbus客户端示例 from pymodbus.client import ModbusTcpClient client = ModbusTcpClient('192.168.1.10') client.write_registers(0x1000, [int(x*1000), int(y*1000)]) ``` #### 五、安全防护 1. 设置电子围栏区域:$x \in [0,2000]mm, y \in [-500,500]mm$ 2. 配置安全PLC实现急停响应时间$<50ms$
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