应用方案：UR优傲机器人传送带跟踪应用
UR优傲机器人传送带跟踪应用
北京艾科伯特Airking Robots是UR优傲机器人，Robotiq机器人工具的合作伙伴，专注协作机器人和移动机器人的技术公司。关注微信公众号 Airkingrobots
目 录
1. 介绍 Introduction 4
1.1 方案目的 Purpose of this proposal 4
1.2 硬件设备列表 Hardware equipment 4
1.3 电源要求 Power supply 4
2. 传送带编码器跟踪方案描述 Proposal description 5
2.1 设备布置图（Layout图） 5
2.2 详细设计 5
2.2.1 机械结构 5
2.2.2 硬件连接 6
2.2.3 通讯方式和信号接口设计 6
2.2.4 测试流程 8
3. 编码器跟踪方案说明Application notice 10
3.1 方案说明 10
4. 基于视觉定位的编码器跟踪点胶应用 13
4.1 应用背景 13
4.2 应用布局 13
4.3 UR程序代码是实现 14
介绍 Introduction
1.1 方案目的 Purpose of this proposal
本文描述了优傲机器人的线性和圆形（环形）传送带传输跟踪的技术实现方法，并以传送带跟踪为基础介绍了一种线路板流水线视觉飞拍跟踪点胶应用解决方案
1.2 硬件设备列表 Hardware equipment
本方案使用以下产品：
优傲机器人型号： UR3、UR5、UR10 CB3。
第三方附件产品：
序 号 | 品 牌 | 型 号 | 数 量 | 备 注 |
1 | 松下反射型传感器 | 根据反射距离选型 | 1 | |
2 | 反射板 | 与前面搭配使用 | 1 | |
3 | 编码器 | 绝对式或者增量式 | 1 | |
4 | 线性或者环形传输带 | 现场适配 | 1 | 需要线性或者环形传输带 |
5 | 森萨帕特Sensopart | 30W智能相机 | 1 | |
6 | 点胶枪 | 1 |
1.3 电源要求 Power supply
UR机器人：单相220V AC 10A
24V电源模块：可以使用机器人内部电源/或者另外购买24V电源模块（MW电源）。
传送带编码器跟踪方案描述 Proposal description
2.1 设备布置图（Layout图）
下面是线性传输带的布局，环形和这个类似的结构。
图 1 传送带布局图
2.2 详细设计
2.2.1 机械结构
图 2 编码器安装实物
2.2.2 硬件连接
图 3 电气连接
注：传感器信号和马达启动信号可以自由设置，但编码器A\B信号只能固定（连接到数字输入0到3）。
2.2.3 通讯方式和信号接口设计
所有硬件都由CB3控制器控制，内部24V直流电源，设计配置如下：
图 4 接口定义
在输送机跟踪设置界面指定编码器类型：
图 5
注意：增量式编码器可以连接到数字输入0到3。数字信号解码的运行在40kHz。使用一个正交编码器（需要两个输入），机器人能够根据传送带的方向来确定速度。如果输送机的方向是恒定的，可以使用一个单一的输入，检测是否上升，下降，或上升和下降的边缘，以确定输送机的速度。
指定输送机类型：
图 6
注意：当选择线性输送机时，必须配置直线特征以确定输送机的方向。线的特征应该与传送带的方向平行，在定义线特征的两点之间应该有很大的距离。建议在教这两点时，把工具固定在传送带的一侧，以配置线的特征。当每米编码器产生的计数就是传送机每米的刻度数。
每米转数=编码器每转/（2π*编码器转盘半径）
在跟踪圆形输送机时，必须确定输送机（圆）的中心点。每次旋转的刻度值必须是编码器在传送机旋转一次完全旋转时产生的刻度数。此时机器人最好安装在圆形皮带线里面，而不是在圆弧以外。
2.2.4 测试流程
当使用传送带时，机器人可以被配置为跟踪它的运动。程序节点可用于跟踪输送机、输送机跟踪。当安装中定义的输送机跟踪正确配置时，可以跟踪直线或环形输送机。可以从结构选项卡下的向导程序节点中添加节点。当程序在传送跟踪节点下执行时，机器人会自动调整运动来跟随传送带。在跟踪传送带时允许其他动作，但与传送带的运动有关。
图 7
以欧姆龙编码器E6B2-CWZ5B 2000P/R为例。在这个例子中，输送机的方向是单向恒定的，因此使用一个数字输入（DI0）来确定输送机的速度。这个编码器旋转一圈脉冲2000，编码器盘的半径是32.428毫米，直线型输送机的计量单位是每米转数，代入公式：2000 / (2π * 0.032428) = 9816，得到每米的计数是9816。
编码器方向可在安装配置的特征里配置成直线特征；
图 8
注意：红色箭头1需要注意不要出现中文（改英文或者字母）；箭头2位置是每设定完要保存。
一个简单的跟踪程序如下：
图 9
编码器跟踪方案说明Application notice
3.1 方案说明
上述方案是基于CB3控制器的设置。如果机器人软件版本低于CB3.2的应用，我们将使用脚本代码conveyor_pulse_decode(type,A，B)。
图 10
输送机的方向：（输送机的方向必须确定）
图 11
在上图中，方向将平行于机器人基座的X轴，所以变量应该是这样的：direction = p[1,0,0,0,0,0,0]；如果方向与基座y平行，则应为：direction = p[0,1,0,0,0,0]；如果方向是倾斜45度偏移的基座，它应该是这样的：direction = p[1,1,0,0,0,0]。适用于追踪的脚本代码：
图 12
跟踪完毕机器人将跟随传送器的速度直到使用脚本代码停止传送跟踪：
图 13
为了使机器人拾取物体，需要在程序中插入两个位置，一个等待位置和一个拾取位置，这些位置可以记录垂直在同一位置，只是Z轴高度不同。
图 14
当程序运行并在程序中激活传送器跟踪时，将看到机器人在拾取对象时跟随传送速度：
图 15
特别说明：方向和tpm很可能必须进行调整/优化，以获得正确的速度，并确保机器人与传送带平行移动。
简例如下：
图 16
基于视觉定位的编码器跟踪点胶应用
4.1 应用背景
基础的流水线跟踪应用是基于物料在流水线皮带传送方向上来料位置固定，这类应用一般要求规则，或者是在流水线来料口有专用来料装置规整规则排序来料。但是实际产线应用场景中，物料排布不规则，流水线皮带上的物料位置分布分散，对于这类应用，不能通过简单的方向示教来实现，有必要引入视觉引导，即通过视觉来确定物料在传送带上的位置，并快速传送到机器人，引导机器人准确地跟踪抓取物料。
4.2 应用布局
图 17
线路板视觉飞拍流水线跟踪点胶应用实物
图 18
4.3 UR程序代码是实现
图 19
此案例中，UR机器人通过DI[4]连接的射式光纤传感器检测到流水线皮带上的目标线路板物料后，DO[1]触发森萨帕特Sensopart智能相机飞拍捕捉目标物体的位置，并通过网口向UR发送位置数据；UR成功的接受到智能相机发送过来的目标线路板点胶位置后，启动传送带跟踪功能，并对流水线上的线路板的进行跟随，点胶头到达点胶位置后，启动胶枪点胶，随后回到等待位，关闭传送带跟踪功能。
需要说明的是：UR机器人通过DO[1]触发森萨帕特Sensopart智能相机开始连续拍照，相机成功捕捉目标物体，通过网口输出数据，整个工作周期稳定在约120ms。这意味着相机传输给目标线路板物料位置给UR到UR触发皮带线线性跟踪功能时，目标线路板在皮带上沿着皮带线的运动方向已经前进了一个特定的距离偏差，如果皮带速度稳定，那么整个偏差补偿量应该是稳定的。
如果产品线传感器安装方便，还可以考虑在增加在触发相机拍照的传感器沿着流水线运动方向增加一个触发皮带跟踪的传感器，这个传感器尽量安置在相机视野之外，保证触发跟踪功能之前能准确获得线路板在皮带线上的位置。第一个传感器触发相机飞拍获取目标物，第二个传感器触发UR启动皮带跟踪。
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