爱普生压电喷头行业资讯
2024-05-03
图1 Delta机器人硬件结构设计 硬件驱动控制系统是由PC机连接基于PCI总线的数字式伺服电机运动控制卡，再通过运动控制卡连接三个交流伺服马达的驱动器，运动控制卡将控制指令转换为相应的脉冲信号，然后由驱动器输出信号控制三个主动杆马达；每个伺服马达后面都装有增量式旋转编码器，实时测出三个马达的转动位置，传回控制系统，形成闭环。相比于部分串联机器人的开环控制系统，该闭环控制系统通过旋转编码器测出马达转动角度，通过PID参数调节，可以更准确控制各轴的转动角度，实现精确定位。 3.2 Delta视觉识别系统设计 视觉识别系统使用非接触式光学传感器自动获取和解释某真实场景的图像，以达到获取信息和控制机器及生产流程的目的。系统首先抓取一幅质量较好的图像，提取物体的特征，然后在具体应用所采集的图像中，搜索具有相似特征的区域，进行图像配比，以一个相似度的阈值来判定物体是否存在。过程中使用如图像分割(阈值分割，边缘分割)和特征提取(灰度特征，区域特征，轮廓特征)等技术[2]。 其具体执行过程为，当物品进入摄像机视野时，由触发信号驱动摄像机动作，摄取当前流水线的快照并送入上位机。根据当前的分拣策略，上位机在摄像机拍摄的快照中捕捉感兴趣物体的特征，如果找到具有对应特征的物体，则根据相应的算法对图像进行解码，确定出物体的空间位置坐标，然后将该物体的位置坐标信息送入Delta系统的控制器，控制器根据接收的目的坐标地址，形成位置指令代码，传送到系统内部的速度规划模组，模组根据控制要求进行直线或非线性快速运动的路径规划，然后将规划的路径按中断时间来确定每个周期的U、V、W三个马达的转动量，各转动量送给相应的马达驱动器，驱动控制马达转动，马达转动轴端经过机构传动，可以成功控制运动平台的末端到达指定位置后抓取物体。至此，一个完整的控制流程结束。 3.3 Delta软件控制程序设计 软件控制系统的特色是模组化设计，各个模组功能界定清晰，最大程度提高了系统在功能上的移植性和可扩展性。主要模组包括，FORM、MMI(Man Manchine Interface)、SYS(System)、DEC(Decoder)、INTP(Interpolator)、PCL(Position Control Loop)等。MMI模组对应FORM中的每个元件DATA；SYS模组为控制系统的大脑，根据MMI模组传送的状态，做出对应的指令给DEC、INTP和PCL；DEC模组为解译器，将NC Coder的指令做分析，转换成INTP理解的指令；INTP模组为插补器，根据系统要求的位移方式，计算出每个Interupt的时间须送出的位置点；PCL模组为位置控制回路，根据INTP送来的位置配合马达的反馈值，做位置控制。其程序控制流程如图2所示： 
图2 程序控制流程 INTP模组是软件控制系统的核心模组，根据系统要求的位移方式，进行路径规划，可以进行线性路径或非线性圆弧等路径规划，INTP计算出每个Interupt的时间须送出的位置点，然后将该值写入FIFO堆栈，PCL通过响应轴卡中的定时器中断来读取FIFO中的位置指令值，具体路径规划流程如图3所示： 
图3 INTP模组中路径规划流程图 4、Delta机器人应用领域 在国外Delta机器人已经成功的应用在大范围的领域中，而且取得了不错的业绩。例如，在瑞士，巧克力生产商Chocolat Frey，通过采用每天可以应对40种不同包装规格的全新高速Delta机器人包装生产线而获得巨大利益。由于Delta机器人减少了Chocolat Frey公司的工作量，最主要的是整个操作系统简便易行，只需简单的修改一下操作系统就可以适应新的包装规格，这种简易性使得该公司可以快速而从容的应对市场的新需求。 当初，当在运动平台上装上适当的末端执行器后，特别适用于电子元器件的快速装配插接。但在轻工业的包装，Pick-and-Place操作，医学手术等领域，Delta机器人以其灵活性、快速搬运能力和现场的自适应性获得极大的发展和应用。广泛应用的领域主要有： 1、应用于食品、药品和化妆品等的生产线快速装盒装箱； 2、电子元件和太阳能电池板等的快速装配。 Delta机器人通常可与视觉系统一起用于高速拾取，从而能确定产品位置，并迅速将其拾取。但目前为止，Delta机器人只能拾取物体、使其发生旋转后到达预定位置放下，然后旋转回归原位。如图4所示： 图4 Delta Robot高速抓取物体 另一个用途是用于对各种瓶子进行解扰。对洗发水或清洁剂塑料瓶进行成型时，往往其倒入一个大料斗。该理念就是要找到一个平放的瓶子，将其拾起，沿侧将其放置在传送带上，然后进入灌装生产线了。 其他用途则涉及到复杂组件，例如某些电子消费品。这时，机器人可能需要配备用于部件的托盘，然后用视觉系统和力传感器在所有角度寻找产品，然后进行组装。 5、结束语 Delta机器人是并联机器人的一个典型代表，在不少领域有潜在的用途，从本文的初步分析可见，Delta机构具有高精度和高刚度，执行器末端具有快速性和灵活性，更重要的是系统具有较强的柔性设计，经简单修改即可适应不同的流水线作业。综上所述，Delta机器人作为机器人行业中的佼佼者，具有很高的研究价值和解决中国实际的现实价值。 作者简介 刘海波（1989-） 男 在读硕士研究生，主要研究方向：嵌入式系统和工业自动化 参考文献 [1] 毕胜．国内工业机器人发展现状[J]，机械工程师，2008,7（5-7）． [2] 刘凤臣，姚赞峰等. 高速搬运机器人产业应用及发展[J].轻工机械2012,4(2). [3] 肖南峰等.工业机器人[M].北京:机械工业出版社,2011. [4] 蔡自兴．机器人学[M]，北京：清华大学出版社，2009． [5] 张利敏，梅江平，赵雪敏等. Delta机械手动力尺度综合[J].机械工程学报，2010，46(3) 我的地址：山东省济南市经十路17923号山东大学 控制学院11级硕士1班 电话：15275199629 邮编：250061 邮箱:liuhaibo8989@163.com 
