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摘要：本文介紹德國百格拉公司生產的直角坐標機器人及主要特性。在此基礎上主要介紹幾個在在工件無損探傷中的應用原理。
關鍵字：工件定位 直角坐標機器人 無損探傷
一、直角坐標機器人介紹
德國公司是世界上最著名的機器人供應商之一，生產多種規格的直線導軌、步進電機、交流伺服電機、直線電機和多軸數控系統。以此為基礎，在短時間內可提供各種規格的線性導軌、二維、三維標準機器人及用戶專用機器人和生產線。這些機器人可以裝備焊槍、通用手爪或專用工具，完成焊接、搬運、上下料、包裝、碼垛、拆垛、檢測、探傷、分類、裝配、貼標、噴碼、打碼、（軟仿型）噴涂等一系列工作。由于百格拉的導軌、驅動電機,、減速機和控制系統等所有部件全部自己生產，使得機器人整體性能更加優異。十多年來出廠的機器人和生產線全部在正常工作，深受包裝機械、印刷機械、機械電子、汽車、食品、藥品和化妝品生產等行業新老用戶的厚愛。
百格拉公司的120多名專家及工程技術人員成功開發生產了各種規格的線性導軌，并在此基礎上與用戶密切合作開發通用及專用機器人，已為許多廠家提供了數千臺各種專用機器人及生產線。其中一個應用領域是工件無損探傷。
在直角坐標機器人中各個軸主要是做直線運動，而且運動方向通常是相互垂直的，所以叫直角坐標機器人。直角坐標機器人可分為一維到多維很多種，每一維是一個運動軸，由一個直線運動單元組成。一臺噴涂用三維直角坐標機器人由三個直線運動單元組成，而一臺碼垛機器人根據應用要求通常由幾個一維，二維和三維直角坐標機器人組合而成。百格拉公司直角坐標機器人的主要技術數據是運動行程0到18米；負載1~180公斤；重復定位精度0.05mm；每個軸運動速度最高可達5米/秒。
二、應用舉例
1、BERGER LAHR機器人在工件定位中應用方案
1） 機器人型號及設備
X軸行程；4000mm；Y軸行程：2500mm；Z軸行程：2mm
在Z軸上安裝CCD相機，對位置進行測量。
2）電氣結構
⑴在機器人的運動過程中，PC機可實時顯示X、Y、Z軸的當前坐標值，可對三個軸的當前位置實時監視；
⑵PC機通過圖象處理卡把CCD相機攝下的照片進行處理，得到位置參數，對X、Y軸誤差進行補償，從而達到精確定位的目的。
3 ）CCD相機的參數：
視場范圍：10mm×10mm
分辨率：256×256像素；
像素點尺寸：10/256≈0.039mm
中心坐標：（128，128）
4）工作過程：
如有n×m個工件（X軸方向有n個，y方向上有m個），每個工件的尺寸為L×H（單位：mm）
⑴ 位置計算
當定位（i，j）個工件時，機器人定位到坐標［L（i－1）+L/2 ，H（j－1）+H/2］
同時CCD相機攝取圖象，把記錄下的位置圖象傳送到計算機進行數據處理，經過二值化，求出工件實際原點得到當前工件中心位置的像素點坐標（X0，Y0）
注： 0<X0<256 0<Y0<256
⑵計算誤差，準確定位
因為定位系統存在誤差，在行程范圍內X、Y軸的最大誤差接近±1mm，所以要對誤差進行計算，并對其補償，從而達到準確定位的目的。
則X、Y軸的誤差ΔX、ΔY
ΔX = (X0－128) ×0.039
ΔY = (Y0－128) ×0.039
注：0.039為像素點尺寸
PC機驅動電機再走ΔX、ΔY，即完成準確定位。
⑶然后即可對工件進行測量工作。
2、 BERGER LAHR機器人在超聲波掃描儀中應用
1）任務：航天飛船的儀表板無損掃描
（1） 機器人型號及設備
◆ PR 6/3 , 5400mmx5400mmx400mm
◆ 在Z軸上裝配掃描頭，對儀表板進行掃描
◆ 使用百格拉高級伺服控制系統TLC612，TLC411實現定位控制
（2） 任務要求：整個過程需要機器人的動作保持
高重復性，低振動，并且在Z軸導軌上，安裝可旋轉軸，從而增加了掃描的范圍，可以完成多方位的掃描任務。
2）任務：航天飛船引擎成分掃描
（1） 機器人型號及設備
◆ 選用二維直角坐標機器人LP-4/2，完成水平和豎直方向上的動作
◆ 旋轉軸采用BERGER LAHR步進電機VRDM31117驅動
（2） 任務要求：整個過程需要機器人的動作保持高重復性，并且要求定位極其精確，通過我們編寫的程序，可簡便地完成自動和手動操作等功能的轉換。
3）任務：大型鋼材無損探傷掃描
（1） 機器人型號及設備
◆ 選用二維直角坐標機器人LP-4/2，完成X軸和Y軸方向上的動作
◆ 旋轉軸采用BERGER LAHR伺服電機SER31117驅動
（2） 任務要求：旋轉軸帶動長約5m的鋼件每旋轉1°時，要求Y軸方向即完成一次往復10m的掃描動作，所以整個過程需要機器人的動作保持高重復性，平穩性，并且要求定位極其精確。
三、結束語：
本文講述了德國百格拉公司的直角坐標機器人配套超聲波掃描儀，在工件探傷中的三例應用。此外，德國百格拉公司的直角坐標機器人還被打量用于X射線探傷掃描。類似的應用還有配備CCD攝像機來檢驗和識別一些印刷品的質量。配備激光高度測量儀來對超大物體的三維形狀進行測量和檢驗，如大型鑄件和飛機上許多三維鋁板等。在許多測量工作中，德國百格拉公司的直角坐標機器人多年來運行非常穩定可靠。用德國百格拉公司的直角坐標機器人和直線運動單元可以很快組裝成幾乎所需的各種樣式尺寸的測試專用機器人，節省時間，人力和費用。北京兩家用戶用德國百格拉公司的直角坐標機器人和CCD攝像機來檢驗物體，兩年來機器人運行非常平穩。隨著大批量全自動化生產的迅猛發展及很多產品要在許多生產環節100%被檢測，這類直角坐標機器人將具有更加廣范的市場前景和發展潛力！
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