工业机器人系统设计与应用53视觉检测系统与PLC的通信精品PPT课件

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工业机器人应用技术ppt课件

作器的通用机械，它
能够通过自动化的动作替代人类劳动。
机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过可编程序操作来执行各种任务的，并具有编程能力的多功能机械手。
一、机器人的定义与特性
3)我国对机器人的定义
我国科学家对机器人的定义为：机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。
二、机器人的历史与发展
1979年，Unimate公司又推出PUMA系列工业机器人，它是一种全电动驱动，关节式结构，多CPU二级微处理器控制，采用 VAL专用语言，可配置视觉、触觉和力传感器的较为先进的机器人；同年，日本山梨大学的牧野洋研制出了具有平面关节的SCARA型机器人。1985年，发那科公司又推出了交流伺服驱动的工业机器人产品。这一时期，各种装配机器人的产量增长较快，与机器人配套使用的装置和视觉技术也在迅速发展。
二、机器人的历史与发展
《列子·汤问》记载，西周时期周穆王在位时，能工巧匠偃师制造出一个逼真的机器人，它和人一样能歌善舞，这是我国最早记载的具备机器人概念的文字资料。《墨经》记载，春秋后期，木匠鲁班在机械方面也有所造诣，他曾制造过一只木鸟，能在空中飞行“三日而不下”。
三国时，又出现了能替人搬东西的“机器人”。它是由蜀汉丞相诸葛亮发明的，能替代人运输物资的机器—— “木牛流马”，也就是现代的步行机机器人。它在结构和功能上相当于今天运输用的工业机器人。
学习要求
学习完本模块的内容后，学生应能够了解机器人的定义、历史，了解机器人应用技术的现状与发展趋势，掌握机器人的部件、结构、特性；能够分析机器人的组成与工作原理；能够运用上述所学讲述机器人应用技术的内容，并强化学好本门课程的决心。

《工业机器人编程与仿真》课件—视觉

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任务二智能视觉系统调试
子任务二工件编号识别
在模型登录界面先设置模型参数。
初始状态
设置完成状态
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任务二智能视觉系统调试
子任务二工件编号识别
模型登录界面将有1、2、3、4四种编号的工件依次录入。
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任务二智能视觉系统调试
子任务二工件颜色识别
以2号工件为例说明模型登录过程。 a) 编号2录入横坐标：3，列坐标：2的位置，点击坐标位置进入分类图像设
任务二智能视觉系统调试
子任务三工件高度识别
点击边缘颜色对话框，进入边缘颜色界面，把边缘颜色设定为有效。
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任务二智能视觉系统调试
子任务三工件高度识别
点击判定条件对话框，进入判定条件界面，点击“测量”按钮，显示界面会出现测量基准线，表示再次范围内已经检测出边缘。
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• 场景编辑流程在主界面点击“流程编辑”，进入“流程编辑界面”
主界面
流程编辑界面
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任务二智能视觉系统调试
• 在编辑界面中进行流程编辑 • 在流程编辑界面的右侧从处理项目树中选择要添加的处理项目。选中要处理的项目后，点击“追加（最下
部分）”，将处理项目添加到单元列表中。
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任务二智能视觉系统调试
置界面。
b)在分类图像设置界面点击左边图形图标，在右边显示界面会出现一个圆圈，移动圆圈把数字圈在中间，点击“确定”回到模型登录界面。依此方法将其他颜色的数字录入。
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任务二智能视觉系统调试
子任务二工件编号识别
录入完成。
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任务二智能视觉系统调试

工业机器人及应用全套课件完整版ppt教学教程最新最全

☞ 结论：不在同一体量。
4. 工业机器人 PK 机械手
PLC 机械手
机器人控制系统
相同点 ✓ 作用相同，都是自动化制造的辅助设备；定义类似：机器人=可编程的机械手。 ✓ 区别控制
机械手：由CNC系统的PLC控制，无独立控制系统； IR：有独立的控制系统。 ✓ 作用机械手：单功能、固定用途和动作； IR：可操作、可编程，多功能、多用途。 ✓ 驱动机械手： PLC开关量控制，液压、气动系统为主； IR：轨迹插补控制，必须用伺服驱动系统。
✓ 包装类：分拣、包装（食品、药品行业），码垛等；
目的：保障安全卫生、提高自动化程度。
❖ 服务机器人（Service Robots）： ✓ 服务于人类非生产性活动的机器人总称； ✓ 作业环境为未知，大多具备“行走”功能，产品技术要求高，以第二、三代机器人居多； ✓ 市场广阔、潜力巨大，产品占机器人的95%以上。
执行器回转变位器
本体
连杆
关节
直线变位器
• 电气部分 • 控制器 • 功能与数控系统相同； • 产生机器人运动轨迹控制脉冲； • 控制轴数较多（通常6轴）。 • 操作单元 • 机器人的操作面板；又称示教器； • 结构简单、采用手持式结构。 • 驱动器 • 将控制脉冲转换为电机转角； • 多采用交流伺服驱动系统。
✓ 形态 CNC机床：直线运动轴为主，回转、摆动为辅； IR机床：高精度轮廓加工，多为0.001mm级； IR：粗略轨迹运动，多为0.1mm级。
✓ 控制 CNC机床：一般5轴及以下，准确轮廓运动； IR：一般6轴及以上，粗略轨迹运动。
软件 CNC机床：笛卡尔坐标运动为主，相对简单； IR：多轴摆动空间合成运动，相当复杂。
摆动（Bend）：转动范围一般小于等于270° 。

工业机器人应用技术课件ppt(PPT163张)可修改文字

一、机器人控制系统的特点
(3)具有较高的重复定位精度，系统刚性好。除直角坐标机器人外，机器人关节上的位置检测元件不能安装在末端执行器上，而应安装在各自的驱动轴上，构成位置半闭环系统。但机器人的重复定位精度较高，一般为±0.1 mm。此外，由于机器人运行时要求运动平稳，不受外力干扰，为此系统应具有较好的刚性。
(5-20)
随此着外实，际还工要作考情虑的况各作的关不节业同之，间信可惯息以性采力存用、各哥储种氏在不力同等内的的控耦存制合中方作式用，。和重在力执负载行的影任响务，因时此，，系依统中靠还经工常业采用机一些器控人制策的略，动如重力补偿、
前馈、解耦或自适应控制等。
与在自由空间运作动再的控现制相功比能，机，器人可在重受限复空间进运行动的该控制作主业要是。增加此了外对其，作用从端操与外作界接的触角作用度力（来包看括力，矩）要的控制要求，
图5-1 机器人控制系统的分类
二、机器人控制系统的组成
图5-2 机器人控制系统组成框图
二、机器人控制系统的组成
(1)控制计算机。控制计算机是控制系统的调度指挥机构，一般为微型机，微处理器分为32位、64位等，如奔腾系列CPU等。
(2)示教编程器。示教机器人的工作轨迹、参数设定和所有人机交互操作拥有自己独立的CPU及存储单元，与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。
因而受限运动的控制一般称为力控制。
四现、场机总器线人应智用能于求力生控控产制现制方场法，系在统微机具化测有量良控制好设备的之人间实机现双界向面多结，点数尽字量通信降，从低而对形成操了新作型者的网的络集要成求式全。分布因控制系统—— 现位场置总控线制控部制分系的此统输，出(fieΔl多dqb1u和数s速co度情nt控ro况制l s部y要s分tem的求，输F控出CΔS制q)。2相器加，的其设和作计为机人器员人的不关节仅控要制增完量Δ成q，底用于层控伺制机服器人控的制运动器。

《工业机器人虚拟仿真技术》教学课件09工业机器人与智能视觉系统综合应用

任务二总体运行
运行示例程序，示例程序的控制流程如下。（1）工件装配流程编辑软件给 PLC 下发工件装配流程，PLC 对装配流程进行保存，用以重复装配。工件有不同编号、颜色、高度之分，此处规定三个装配台颜色分别为蓝、红、黄，编号顺序全为 1、2、3、4，高度全为低的工件，如图9-3所示。
图9-3 工件规定装配流程图
5.设备自动运行
设备自动运行注意事项如下。 (1）机器人控制器选择自动运行模式。 (2）机器人控制器中选择运行程序为
“1.prg”，速度设为 30。 (3）每次自动运行应按下面顺序进行上电。 ①将 PLC 运行开关打到 STOP。 ②将以太网、RFID 模块的电源开关打到关
闭状态。 ③将 PLC 运行开关打到 RUN。 ④将以太网、RFID 模块的电源开关打到打
注意：在线调试时，要将PLC 打到“STOP”，让出操作权。
4.机器人跟踪程序调试
（1）程序调试。联机在调试状态下打开主程序，将机器人运行到 P0 点后关闭主程序。使用机器人软件并联机，在“在线”→“监视”→“动作监视”→“程序监视”下双击“编辑插槽”。机器人控制器打到“手动”、示教单元 TB ENABLE 按下。使用示教单元在手动状态下打
（10）被分时推出的下一个工件此时到达 RFID 检测单元进行检测，机器人进行重复分拣操作，直到三个工件盒全部装配完成。
（11）三个工件盒全部装配完成后，机器人运行到工具换装装置处装上视觉工装。（12）机器人运行到 1 号装配台上方，视觉相机从上往下对工件盒的每一个工位中的工件（12 个）进行拍照；同时视觉处理器进行分析（编号和颜色比对），并将检测结果输出给机器人。如果检测结果为不合格，机器人将此工件盒标记为不合格品，之后机器人依次运行到 2 号、3 号装配台上方，对工件盒进行相同的检测操作。视觉检测要求如下：工件的颜色、编号与规定装配流程一致。（13）三个工件盒全部检测完成后，机器人运行到工具换装装置处放回视觉工装。（14）如果机器人有装配不合格记录，机器人逐个将不合格的工件盒搬运到废料框中。

工业机器人技术及应用第章幻灯片

中游机器人本体（机器人的“身体”）
和下游系统集成商（国内 95% 的企业都集中在这个环节上）三个层面。
返回目录
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2.1 工业机器人的系统组成
所处位置 ——— —
【课堂认知】
第一代工业机器人主要由以下几部分组成：操作机、控制器和示教器。对于第二代及第三代工业机器人还包括感知系统和分析决策系统，它们分别由传感器及软件实现。
工业机器人技术及应用第章幻灯片
课前回顾
所处位置 ——— —
【课前回顾】
ü 何为工业机器人？ ü工业机器人具有几个显著特点，分别是什么？ ü工业机器人的常见分类有哪些，简述其行业应用。
返回目录
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学习目标
所处位置 ——— —
【学习目标】
Ø 熟悉工业机器人的常见技术指标
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2.1 工业机器人的系统组成
2.1.1 操作机
所
处位
(3) 传动单元
置 ———
1) 谐波减速器
—
通常由 3 个基本构件组成，包括一个有内齿的刚轮，一个工作时可产生径向弹性
】
2) 腰部腰部是机器人手臂的支承部分。
3) 手臂手臂是连接机身和手腕的部分，是执行结构中的主要运动部件，亦称主轴，主要用于改变手腕和末端执行器的空间位置。
4) 手腕手腕是连接末端执行器和手臂的部分，亦称次轴，主要用于改变末端执行器的空间姿态。
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2.1 工业机器人的系统组成
示教器
是机器人的人机交互接口，操作者可通过它对机器人进行编程或手动操纵机器人移动。
操作机

工业机器人视觉系统组成及介绍 PPT

（3）扫描方式隔行扫描相机、逐行扫描相机
（4）分辨率大小普通分辨率相机、高分辨率相机
（5）输出信号方式模拟相机、信号速度普通速度相机、高速相机
（8）响应频率范围可见光（普通）相机、红外相机、紫外相机等
2. 像素深度（Pixel Depth）：即每像素数据的位数，一般常用的是8Bit，对于数字相机机一般还会有10Bit、12Bit、14Bit等。
3. 最大帧率（Frame Rate）/行频（Line Rate）：相机采集传输图像的速率，对于面阵相机一般为每秒采集的帧数（Frames/Sec.），对于线阵相机为每秒采集的行数（Lines/Sec.）。
9.触发方式（对于同步非常重要！）：硬触发（控制高低电平来进行快门曝光的控制），软触发（通过软件主动查询信号或仪器当前状态，符合条件则控制系统采集信号，精度不如硬触发）。
CCD & CMOS靶面越大，则对应的视野角越大。
1.工业相机的性能稳定可靠易于安装，相机结构紧凑结实不易损坏，连续工作时间长，可在较差的环境下使用，一般的数码相机是做不到这些的。
3.电致发光光源。在电场作用下，使固体物质发光的光源。它将电能直接转变为光能。包括场致发光光源和发光二极管两种。
1.镜面反射 2.漫反射 3.定向投射 4.漫投射 5.背反射 6.吸收
实际的物体要比上述简单模型复杂得多。因此，为实物找一个合适的光源常常
需要大量的实验。
3.相机的主要参数 4.工业相机与普通相机的区别 5.工业相机选型的依据（1）应用的不同（2）分辨率的选择（3）与镜头的匹配（4）相机帧数选择 6.几种摄像机的参数实例
工业相机是机器视觉系统中的一个关键组件，其最本质的功能就是将光信号转变成有序的电信号。

工业机械手PLC控制系统程序设计PPT课件

根据图3-55所示的回原点操作的状态转移图，可绘出如图3-59所示的步进梯形图。
.
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4、自动操作
根据图3－-56所示的工业机械手自动运行状态转移图，可绘出如图3－-60所示的自动操作步进梯形图。
.
11
由于FNC60（IST）的支持，当工作方式选择开关SA2扳到“步进”、“单周期”、“连续”方式时，该程序能使机械手实现所需的工作运行。以“单周期”为例，其工作过程分析如下：。
点待命。
.
14
若在机械手循环中途按动停止按钮SB3，就会接通禁止转移继电器M8040，机械手停止运行；再按启动按钮SB2启动脉冲继电器M8042将M8040断开，机械手断开，机械手从断点处开始继续运行，回到原点自动停止。
对于“连续”工作方式，由于按动启动按钮后，M8041 总是接通，M8040总是断开，机械手能够实现连续自动循环；按动停止按钮后，M8041和M8040均是断开的，机械手运动到原点才停止。
57 OUT Y001
82 STL S21
58 LD X001
83 SET Y002
59 SET S11
84 OUT T0
61 STL S11
85 K 10
62 RST Y003
86 LD T0
63 OUT Y004
87 SET S22
.
17
89 STL S22 90 OUT Y001 91 LD X001 92 SET S23 94 STL S23 95 OUT Y003 96 LD X002 97 AND X004 98 SET S24 100 STL S24 101 OUT Y000 102 LD X000 103 SET S25 105 STL S25 106 RST Y002

基于MODBUS-TCP协议的视觉系统、PLC与工业机器人通信设计

为解决工业机器人小系统、单机、单功能运行问题，提高系统自动化水平，采用MODBUS-TCP 协议作为通信平台，实现了工业机器人、视觉系统与主控PLC 之间的数据交换，从而构建出以西门子S7-1200 PLC 、工业机器人、视觉系统、输送生产线和装配生产线组成的自动装配控制系统。

该系统应用到工件自动识别与装配生产线上，将提高生产效率，降低人工成本。

工业机器人在新旧动能转换和产业升级方面得到越来越广泛的和放置工件，实现工件的自动装配。

基于PLC 与工业机器人的工件自动装配线流程如图2所示。

首先进行参数初始化，包括通信建立、打开激光器、机器人进入初始位置等，之后启动托盘生产线，工件进人相机区域，经拍照后获取具体位置，PLC 根据工件类型与机器人进行通信，机器人选取拾取工具，再经过工件转移、整理、叠加、旋转等操作等完成自动装配过程。

每取走一个工件后，通过双吸盘将空托盘放于托盘架处进行收集。

基于MODBUS-TCP协议的视觉系统、PLC与工业机器人通信设计济宁职业技术学院机电工程系周文婷孟凡文王海亮图1 自动装配生产线结构图图2 工业机器人工件装配和托盘放置工作流程应用，典型应用领域包括物品分拣、码垛、焊接、喷涂、涂胶、装配以及数控机床上下料等重复性体力劳动或者对人体有危害的行业。

但在实际行业应用中，仍然存在工业机器人处于小系统、单机、简单功能运行等现象。

随着物联网与智能制造技术的快速发展，以工业机器人和PLC 为核心的工业自动化群控技术逐渐在装备制造生产与应用产业得到推广和应用，网络型工业机器人、自动产线、视觉检测、自动上下料、AGV 自动导引小车等工厂自动化技术趋于成熟，极大提升工厂自动化与智能化水平，提高生产效率，降低人身伤害和人工成本。

本系统以MODBUS-TCP 协议作为数据通信平台，以西门子PLC-1200C 作为主要控制单元，建立了工业机器人、视觉系统和控制系统之间的通信，实现了工件装配生产线的自动化运行。

工业机器人系统设计与应用视觉检测的原理课件

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照明
目的：使被测物体的重要特征显现，抑制不重要的特征
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照明
(1)光源类型名称
成本亮度稳定寿命温
性
度
荧光灯低低低
一般一般
卤素灯高高一般低高
LED光源一般一般高高低
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视网膜
晶状体瞳孔
虹膜调节瞳孔的大小，对光线大小进行控制。
光线通过焦距20的晶状体，在视网膜上成像。
虹膜
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摄像机相关知识
薄透镜原理 f: 透镜焦距长度 F: 透镜焦点 z’: 摄像机常数
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摄像机相关知识
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摄像机相关知识
面阵
线阵
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4
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摄像机相关知识
CMOS (complementary metal-oxide semiconductor) 互补金属氧化物半导体
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摄像机相关知识
CCD Vs CMOS
CCD
CMOS
灵敏度
高
低
成本
高
低
分辨率
高
低
抗噪声
好
一般
功耗
高
低
速度
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3
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LC I/O通信端口及其功能说明
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视觉检测过程的PLC控制逻辑
• 视觉检测结果获取的PLC程序
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视觉检测过程的PLC控制逻辑
自动模式下，当视觉检测系统完成拍照后，经过3秒的延时指令后，如果视觉检测不合格，将信号4发送到存储单元MV90（地址MV90的变量名称为“Tag_100”，用来存储控制分度盘转动的信号），并把名称为“视觉检测不合格”、存储地址为M100.0的PLC变量置位为1；如果视觉检测合格，将信号4发送到存储单元MV90，并把名称为 “视觉检测合格”、存储地址为M100.1的PLC变量置位为 1；与此同时复位“视觉检测系统完成”“视觉检测系统 _OK”以及“视觉检测系统拍照快门”。
You Know, The More Powerful You Will Be
Thank You
在别人的演说中思考，在自己的故事里成长
Thinking In Other People‘S Speeches，Growing Up In Your Own Story
讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
如果“视觉检测合格”，即存储单元M100.1的值为1，则将信号“23”发送到存储地址MB520，于是机器人由GI端得到信号“23”，查找组信号I/O表可知，23代表“视觉检测系统检测结果OK，活塞转动到180度位置”。
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写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
视觉检测系统与PLC的通信
1.视觉检测系统与PLC的硬件连接 2.视觉检测过程的PLC控制逻辑
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视觉检测系统与PLC的硬件连接
I/O端子线
PLC
CCD视觉检测系统控制器
I/O端子线
并行端口连接线
通过并行端口连接线，一头连接CCD视觉检测系统控制器，
另一头连接PLC CPU上的I/O端子接口，实现视觉检测系统与 PLC的硬件连接。
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视觉检测过程的PLC控制逻辑
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视觉检测过程的PLC控制逻辑
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视觉检测过程的PLC控制逻辑
PLC I/O通信端口 1#I0.7 1#I0.6 1#Q2.7 1#I1.3 1#I3.0
功能视觉检测系统 OK 视觉检测系统检测完成视觉检测系统拍照
转盘步进原点转盘有料检测
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视觉检测过程的PLC控制逻辑
如果“视觉检测不合格”，即存储单元M100.0的值为1，则将信号“24”发送到存储地址MB520，该地址的PLC变量名称为“发送”，意思是向机器人GI 端发送该存储单元中的内容。
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视觉检测过程的PLC控制逻辑
在JC-11工作台中，由于只有一组组输入信号，所以PLC 向机器人GI端发送信息的端口始终是固定的，即2#Q5.0 ~ 2#Q5.7，于是机器人由GI端得到信号“24”，查找组信号 I/O表可知，24代表“视觉检测系统检测结果NG，活塞转动到0度位置”。