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视觉控制数控机床机器人上下料PLC 编程及研究DOI ：10.19557/ki.1001-9944.2024.04.015廖志青1，韩伟1，魏文锋2，刘楚生1（1.广州城市理工学院机械工程学院，广州510800；2.广州数控设备有限公司，广州510700）摘要：针对汽车发动机缸体数控加工自动化上下料的机器人、视觉系统和输送链等设备PLC 编程及控制等问题，探究西门子PLC 控制器与康耐视相机、FANUC 机器人之间的连接控制通信方法。
规划设计PROFINET 总线网络通信控制系统框架，以及视觉图像通过PROFINET 进行传输的方法和参数设置。
研究机器人如何根据视觉图像模板，检测在传送带上无序摆放的缸体零件位置偏移数据，调整手爪位置准确抓取零件的方法。
通过时序控制方法协调机器人、视觉系统和输送链之间的动作节拍，提高系统运转的定位精准度和可靠性，实现高效高精度的智能化无人操作数控加工。
关键词：视觉图像；总线控制；数字孪生；偏移抓取；时序控制中图分类号：TP242.2文献标识码：A文章编号：１００１鄄９９４４（２０24）04鄄００69鄄０5PLC Programming and Research on Visual Control of Loading and Unloading of CNC Machine Tool RobotLIAO Zhiqing 1，HAN Wei 1，WEI Wenfeng 2，LIU Chusheng 1（1.School of Mechanical Engineering ，Guangzhou City University of Technology ，Guangzhou 510800，China ；2.GuangzhouNumerical Control Equipment Co.，Ltd.，Guangzhou 510700，China ）Abstract ：Aiming at the problems of PLC programming and control of robots ，vision systems ，conveyor chains ，and oth 鄄er equipment for automatic loading and unloading of automotive engine cylinder blocks in numerical control machin 鄄ing ，the connection control and communication methods between Siemens PLC controllers ，Cognex cameras ，and FANUC robots were explored.The framework of the PROFINET bus network communication control system ，as well as the method and parameter settings for visual image transmission through PROFINET were planned and designed.The method of how the robot can accurately grasp the parts by detecting the displacement data of cylinder body parts placed disorderly on the conveyor belt based on the visual image template and adjusting the position of the gripper was studied.The timing control method was used to coordinate the movement rhythm between the robot ，vision sys 鄄tem ，and conveyor chain ，improving the positioning accuracy and reliability of system operation ，and achieving efficient and high 鄄precision intelligent unmanned CNC machining.Key words ：visual image ；bus control ；digital twins ；offset capture ；timing control收稿日期：2023-10-25；修订日期：2024-02-06基金项目：2022年广东省普通高校特色创新项目（2022KTSCX182）作者简介：廖志青（1983—），男，本科，实验师，研究方向为机械工程及自动化技术；韩伟（1963—），男，学士，高级实验师，研究方向为数控加工及CAD/CAM 技术。
全球十大工业机器人品牌！e-works导读工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。
跟随e-works视角来看全球工业机器人十大品牌：作者：e-works综合整理FANUC（发那科）是日本一家专门研究数控系统的公司，成立于1956年。
是世界上最大的专业数控系统生产厂家，占据了全球70%的市场份额。
FANUC1959年首先推出了电液步进电机，在后来的若干年中逐步发展并完善了以硬件为主的开环数控系统。
进入70年代，微电子技术、功率电子技术，尤其是计算技术得到了飞速发展，FANUC公司毅然舍弃了使其发家的电液步进电机数控产品，一方面从GETTES公司引进直流伺服电机制造技术。
1976年FANUC公司研制成功数控系统5，随后又与SIEMENS公司联合研制了具有先进水平的数控系统7，从这时起，FANUC公司逐步发展成为世界上最大的专业数控系统生产厂家。
自1974年，FANUC首台机器人问世以来，FANUC致力于机器人技术上的领先与创新，是世界上唯一一家由机器人来做机器人的公司，是世界上唯一提供集成视觉系统的机器人企业，是世界上唯一一家既提供智能机器人又提供智能机器的公司。
FANUC机器人产品系列多达240种，负重从0.5公斤到1.35吨，广泛应用在装配、搬运、焊接、铸造、喷涂、码垛等不同生产环节，满足客户的不同需求。
2008年6月，FANUC成为世界第一个突破20万台机器人的厂家；2011年，FANUC全球机器人装机量已超25万台，市场份额稳居第一。
二、库卡（KUKA Roboter Gmbh）－德国库卡（KUKA）及其德国母公司是世界工业机器人和自动控制系统领域的顶尖制造商，它于1898年在德国奥格斯堡成立，当时称“克勒与克纳皮赫奥格斯堡（KellerundKnappichAugsburg）”。
公司的名字KUKA，就是KellerundKnappichAugsburg的四个首字母组合。
典型数控系统介绍（1）FANUC数控系统日本FANUC公司的数控系统具有高质量、高性能、全功能，适用于各种机床和生产机械的特点，在我国市场的占有率远远超过其它的数控系统，主要体现在以下几个方面：①系统在设计中大量采用模块化结构。
这种结构易于拆装，各个控制板高度集成，使可靠性大大提高，而且便于维修、更换。
②具有很强的抵抗恶劣环境影响的能力。
其工作环境温度为0～45℃，相对湿度为75%。
③有较完善的保护措施。
FANUC对自身的系统采用比较好的保护电路。
④FANUC系统所配置的系统软件具有比较齐全的基本功能和选项功能。
对于一般的机床来说，基本功能完全能满足使用要求。
⑤提供大量丰富的PMC信号和PMC功能指令。
这些丰富的信号和编程指令便于用户编制机床侧PMC控制程序，而且增加了编程的灵活性。
⑥具有很强的DNC功能。
系统提供串行RS232通讯接口，使通用计算机PC和机床之间的数据传输能方便、可靠地进行，从而实现高速的DNC操作。
⑦提供丰富的维修报警和诊断功能。
FANUC维修手册为用户提供了大量的报警信息，并且以不同的类别进行分类。
FANUC的新一代NGC(NEXT GENERATION CONTROLLERS) 数控系统(以下简称为NGC系列)包括3个系列：0i系列：高可靠性和高性能价格比的CNC，该系列包括FS0i/0i mate D；16i系列：适合于各种数控机床的高速、高精、纳米CNC，该系列包括FS16i/18i/21i；30i系列：适合于先进、复合、多轴、多通道、纳米CNC，该系列包括 FS30i/31i/32i。
这三个系列的CNC数控系统是FANUC公司新近开发的数控系统。
涵盖低端到高端，并配合开发各种规格的高性能、高精度的旋转和直线移动的伺服电机(包括传感器)、伺服放大器，构成了完整的系列。
（2）SINUMERIK数控系统SINUMERIK数控系统是西门子集团旗下自动化与驱动集团的产品，目前在广泛使用的主要有802、810、840等几种类型。
工业机器人技术在智能制造领域中的运用研究目录1. 学术背景与研究目的 (2)1.1 全球制造业智能化转型概览 (2)1.2 中国制造业智能化进程与挑战 (4)1.3 研究目的与研究意义 (5)1.4 项目研究方法与框架 (6)2. 工业机器人的发展历程 (7)2.1 工业机器人早期的技术突破与发展 (8)2.2 新一代智能机器人的技术集成与进步 (10)2.3 机器人在制造领域的应用案例分析 (11)3. 智能制造的技术内涵与趋势 (12)3.1 智能制造的基本定义与目标 (14)3.2 智能制造的核心技术要素 (15)3.3 智能制造的前沿技术和未来趋势 (16)4. 工业机器人与智能制造的融合 (17)4.1 机器人技术在智能制造中的关键作用 (19)4.2 工业机器人与设备和系统的集成技术 (20)4.3 工业机器人系统在智能制造环境下的优化配置 (21)5. 典型智能制造应用场景分析 (24)5.1 汽车行业的机器人自动化新模式 (25)5.2 电子产品生产线上的智能机器人应用 (26)5.3 仓储和物流行业智能机器人的创新应用 (27)6. 智能制造中工业机器人智能化的实现路径 (28)6.1 机器人系统感知与决策的智能化 (30)6.2 机器人操作与协调的智能化 (31)6.3 机器人与信息的交互与共享 (32)7. 工业机器人技术在智能制造领域中面临的挑战 (34)7.1 技术层面上的难题 (35)7.2 商业模式演变对工业机器人技术的冲击 (36)7.3 行业标准化与法律法规的跟进 (37)8. 工业机器人在智能制造领域中的前景展望 (38)8.1 新技术与工业机器人的未来结合 (39)8.2 工业机器人在智能制造中大规模应用的预期 (40)8.3 政策诉求与产业动态 (41)1. 学术背景与研究目的随着科技的飞速发展，制造业正面临着前所未有的挑战与机遇。
在这一背景下，工业机器人技术作为智能制造的核心驱动力之一，正逐步改变着传统的生产模式。
智能机器人 助力广东“智造”典型案例华数机器人：自主创新 打造国产机器人核心竞争力文/潘慧《广东科技》：请介绍一下贵单位的基本情况。
华数机器人：目前，华数机器人面向高端智能装备，组建了一支拥有300多位综合素质较高研发人员团队，涵盖计算机、软件工程、机械、自动控制等专业，并拥有由两院院士和大学教授组成的专家咨询委员会。
华数机器人成立以来，坚持自主创新，以打造民族品牌工业机器人为己任，全面落实“PCLC”工业机器人发展战略，即以通用多关节工业机器人产品（P）为主攻方向，以国产机器人核心基础部件（C）研发和产业化为突破口，以工业机器人自动化线（L）应用为目标，以智能云平台（C）为产业出奇制胜的武器，注重机器人本体及整机研发，积极进行自动化、智能化、智慧工厂等应用开发。
目前华数机器人已掌握六大系列40多种规格机器人整机产品，在工业机器人控制器、伺服驱动、伺服电机和机器人本体方面实现了自主安全可控，形成了自主知识产权300余项，产品在3C、家电、五金、汽车、CNC、食品、制鞋、物流等领域开展大批量应用，在笔电、炊具等五金件打磨应用中处于细分行业龙头地位。
近年来，华数机器人成长快速，获认定为广东省院士工作站、广东省机器人骨干企业、中国制造业隐形冠军企业等多项殊荣，成功入选工信部2018年度符合《智能制造系统解决方案供应商规范条件》企业单位和工信部2019年度符合《工业机器人行业规范条件》名单。
华数机器人的HSR-BR6系列双旋机器人在国内首创提出了双旋模式和结构，凭借在结构和算法上的自主创新，荣获中国发明专利5项、美国发明专利2项，是国产工业机器人通过创新突围打造核心竞争力的典范。
其中BR6双旋机器人获得了中国设计领域的“奥斯卡”——2017“中国好设计奖”银奖，与同期金奖“神威太湖之光”超级计算机、ARJ21大飞机等同台领奖，路甬祥等五位院士同时出席颁奖典礼，是国产六轴工业机器人的第一次获奖，被认定为国际创新；在2018世界机器人大会上，BR双旋机器人一举荣获“最具创佛山华数机器人有限公司（以下简称“华数机器人”）是武汉华中数控股份有限公司（股票代码：300161）旗下子公司，是国产工业机器人的领军品牌，是智能制造及智慧工厂整体解决方案的专业提供商，是集产品研发、制造、应用于一体的国家高新技术企业，具备年产10000台工业机器人的生产能力。
电气设备行业的智能制造技术数字孪生工业机器人和增材制造电气设备行业是一个关键的制造领域，智能制造技术在此领域的应用日益重要。
本文将探讨电气设备行业中两个重要的智能制造技术：数字孪生工业机器人和增材制造，并分析它们在提高生产效率和产品质量方面的优势，以及未来的发展趋势。
一、数字孪生工业机器人数字孪生是指将现实世界中的物理对象与在线虚拟模型完全相对应的技术。
在电气设备制造业中，数字孪生工业机器人的应用日益广泛。
数字孪生工业机器人通过使用传感器和实时数据采集技术，可以实时监测和分析机器人的工作状态和性能。
同时，数字孪生技术还可以帮助企业进行优化生产流程和产品设计，提高生产效率和质量。
数字孪生工业机器人的核心是通过物联网连接机器人并收集数据，而后利用大数据分析和人工智能技术对数据进行分析和模拟。
通过这种方式，企业可以实时监测机器人的工作状态和性能，并在必要时进行调整和维护。
此外，数字孪生技术还可以通过模拟仿真预测机器人的工作情况，提前发现潜在问题并采取相应的措施，避免生产中的故障和停工。
数字孪生工业机器人在电气设备制造业的应用还包括生产过程的优化和自动化。
通过数字孪生技术，企业可以对生产过程进行详细的监控和分析，并根据数据结果对生产线进行优化。
此外，数字孪生工业机器人还可以与其他机器人和设备进行联动，实现生产流程的自动化和协同。
二、增材制造技术增材制造技术是一种以逐层添加材料的方式制造零件和产品的技术。
在电气设备行业，增材制造技术有着广泛的应用，可以快速制造复杂的零部件和产品，并且可以实现个性化定制生产。
增材制造技术通过使用计算机辅助设计软件将产品的3D模型切片，然后通过控制机器械臂或喷头的运动，并逐层添加材料，最终完成产品的制造过程。
这种技术可以消除传统制造过程中的繁琐工序和浪费的材料，大大提高了生产效率。
增材制造技术在电气设备制造业中的应用主要包括原型制造、小批量生产和特殊材料制造。
通过增材制造技术，企业可以快速制造产品原型，对产品进行测试和优化。
广州数控：GSK全电动注塑机+GSK工业机器人演绎‘智’造
广州数控设备有限公司GSK AE50全电动注塑机，搭配GSK RB08六轴机器人、RSP60015水平机器人，在2017chinaplas展会现场展示了医用移液器吸头成型、取件、分拣、检测和装盒等整套自动化生产流程。
另一台AE130全电动注塑机，现场进行了超薄件手机框架的生产演示。
“医用移液器吸头及手机框架结构复杂，对尺寸精度、生产环境有较高要求，展现了GSK AE系列注塑机周期快、效率高、能耗低、超稳定的特点”广州数控注塑机销售部兰河利总监说，“配套广州数控自主研发生产的机器人及控制系统，注塑机、机器人本体及控制系统得以最佳的融合，令整套设备的性能得以最好的发挥，也诠释了我们以‘绿色’和‘智能’为核心的制造模式。
”
谈及今年的销售情况，兰河利表示，截至今年5月，广州数控已达到了去年全年的出货量，目前订单已排到年底。
特别是智能家居安防行业及医疗行业，今年表现异常靓丽。
兰河利认为，市场的火爆得益于中国消费市场需求的上升，得益于广数全电动注塑机核心部件及配套的机器人、控制系统均自己研发生产，不仅性能得以保障，且性价比具有较大优势。
2008年，广州数控开始立项自主创新研发全电动注塑机，其机械本体、控制系统、伺服电机、驱动器、大负载滚珠丝杠等核心部件完全自主研制，多年的机械设计和伺服控制的技术沉淀使得AE系列全电动注塑机能为注塑成型提供有力保障。
“AE系列采用集成模块化的系统设计，能根据客户新需求进行扩展，满足的特性化需求。
”
代表民族数控品牌的广州数控历经创业、创新和创造的不懈努力，已经成为中国南方数控产业基地，同时是为数控机床行业、自动化控制领域、注塑制品行业提供智能制造全过程解决方案的佼佼者。
业务涵盖数控系统、伺服驱动、伺服电机、数控机床连锁营销、机床数控化工程，自动化控制系统、工业机器人、精密数控全电动注塑机、数控培训学院等。
目前，广州数控拥有博士科研工作站、工程技术研发中心、工程实验室，工程技术研发人员800多人，年投入科研经费占销售收入8%以上，年新产品收入占总销售的75%以上；拥有国内一流的生产设备和工艺流程，科学规范的质量控制体系保证每套产品合格出品，年产销数控系统连续十来年位于全国首位；拥有完善的售后服务网络和一流的技术服务团队，以“精益求精，让用户满意”的服务精神，全方位、多层次、科学高效的服务管理方式和手段，保证用户在最短时间得到快捷、可靠、有效的响应。
兰河利表示，未来工业将是智能制造的世界，数控技术、人工智能将无处不在，改变工业制造方式，人类的生活方式。
广州数控愿意与合作伙伴一起成长，合作共享价值，通过持续不断的技术进步与创新努力构建一个更精准、更高效、更智能的制造平台，促进人与机、机与机、机与工厂的有机交融，为提升用户产品价值和效益，为推动智能装备国产化过程不懈努力，进而用中国装备，装备中国，走向世界。
