发拉科机器人视觉 TCP设置 (五)

文摘   其他   2023-12-21 12:31   重庆  
所谓视觉 TCP  设置
视觉 TCP 设置,是使用相机对机器人的工具尖端点(TCP)进行自动设置的功能。使用相机(视觉系统),在工具尖端的目标标记位置设置 TCP。6 轴机器人上,设置工具坐标系的 XYZWPR 的 6 个分量。此外,还可以在 4 轴/5 轴机器人上设置 TCP 的 XY 分量。
在视觉 TCP  设置中使用的 TP  程序
视觉 TCP 设置中,使用机器人的动作程序(下称“TP 程序”)进行一系列的作业。若执行视觉TCP设置,就会自动创建这些TP程序,但是,也可利用机器人的离线编程系统,预先创建这些TP程序。这样,就可以进一步缩短现场的作业时间,在短暂的时间内有效进行作业。
系统构成
视觉 TCP 设置,由机器人控制装置、示教器(iPendant)、相机构成。
相机的设置
利用三脚架和相机台架等将相机设置在地板面上。
在执行视觉 TCP 设置的过程中,要以避免相机移动的方式进行设置。
目标标记
在设置工具尖端的 TCP 的位置,安装通过视觉检测的目标标记。

在执行视觉 TCP 设置的过程中,要以避免目标标记移动的方式予以固定。

视觉TCP设置步骤

准备

1  将相机连接到机器人控制装置或 iPendant 上。
2  按照“ 3  视觉基本操作”的步骤,确认相机图像能够在 iPendant  上显示。
3  将目标标记固定在机器人的工具尖端。
4  固定相机。虽然无需考虑设置相机的位置精度,但是在测量中要切实固定相机,以免相机移动。
目标标记例
这里举例说明目标标记中使用哪个标记为好。譬如,假设存在下图所示的将○和十字予以组合的标记。
目标标记应满足如下条件。
• 要检测的部位是平面。
• 具有便于判别大小的轮廓。(上例中为○的部分)
• 具有便于判别 45 度左右的范围的旋转移动的轮廓。(上例中为十字的部分)
设置(建议配置)
虽然是机器人、相机、目标标记的设置,但是如果可能,建议用户大致上按如下所示方式予以配置。
1  将机器人的关节位置设置在( J1, J2, J3, J4, J5, J6 ) =  ( 0 度 , 0 度 , 0 度 , 0 度 , -90 度 , 0 度)附近。
2  将目标标记安装在工具尖端。
3  以使得相机和目标标记之间的距离大致为 400mm 的方式设置相机。如图:

4 轴/ 5 轴机器人时,在视觉 TCP 设置中只设置工具坐标系的 XY 分量。在 4 轴/ 5 轴机器人上执行视觉 TCP 设置之前,要将工具坐标系的 Z 分量尽量设置为正确的值。
此外,关于工具坐标系的 WPR 分量,要根据需要进行手动设置。
M-1iA/0.5A 时,视觉 TCP 设置中的测量用参数的标准值,有时会与其它机器人的情形不同。此参数值将被自动设置,所以无需进行 M-1iA/0.5A 用的追加准备。
视觉TCP 设置画面
步骤
1  按下示教器上的 MENU (菜单)键。
2  选择“实用工具”。
3  按下 F1 ([类型])。
4  选择“ iRCalibration ”。
显示“实用工具 iRCalibration ”画面。
5  选择“视觉 TCP 设置”。
显示“视觉 TCP 设置”画面。
已经显示视觉 TCP 设置画面时,在移动到别的画面,而后返回视觉 TCP 设置画面的情况下,可通过上述 1 ~ 5 的操作,
返回视觉 TCP 设置画面。
结束视觉 TCP 
若在视觉 TCP 设置画面上按下 PREV (返回)键,就会退出视觉 TCP 设置画面。请在完成视觉 TCP 设置后,退出视觉 TCP 设置画面。即使退出视觉 TCP 设置画面,此前设置的值也不会丢失。
选择机器人的组
选择进行视觉 TCP 设置的组。譬如,在只有 1 台机器人的系统上,只有组 1 ,因而设为 1 。
在视觉 TCP 设置画面上,在“机器人:组”项目中设置进行视觉 TCP 设置的机器人的组编号。
进行程序创建用的设置
在视觉 TCP 设置画面上将光标指向“设置”,按下 ENTER (输入)键。这样,就会显示设置画面。
确认设置画面的设置内容,如有需要进行变更。
设置结束后按下 PREV 键,返回视觉 TCP 设置画面。
设置的内容
程序名
指定作为视觉 TCP 设置的执行部之 TP 程序名。在后面的步骤,将会创建此名称的 TP 程序,通过执行该程序来进行视觉 TCP 设置。(标准值 VTCP1 )
视觉数据
指定对目标标记的模型进行示教的、模型数据的名称。在后面的步骤中,对于与这里所指定的模型数据的名称不同的模型数据示教目标标记的模型时,请在创建 TP 程序前修正此设置。(标准值 VSFT1 )
工具坐标系编号
指定希望设置目标标记位置的、工具坐标系编号。这里所指定的编号的工具坐标系,将被在视觉 TCP 设置中设置。(标准值 1 )
数值寄存器(状态)
指定用来预先存储视觉检测处理状态而使用的数值寄存器的编号。(标准值 50 )
位置寄存器(检测用)

指定用来存储已进行视觉检测的位置而使用的位置寄存器的编号。( 标准值 100)

视觉的设置
将机器人移动到可利用相机来测量目标标记的位置。并且,在视觉数据设置画面上,对要检测的目标标记的模型进行示教,确认能够检测目标标记的情况。在视觉 TCP 设置画面上将光标指向“视觉设置”,按下 ENTER 键而进入视觉数据设置画面。
关于视觉示教时的位置
视觉示教时,建议用户将机器人移动到符合如下条件的位置后进行,之后在创建 TP 程序时也要在原先的位置进行。
• 目标标记可以在相机图像中心附近看到。
• 相机的受光面与目标标记几乎正对。
• 相机与目标标记的距离大约是 400mm 。
• 为了避免在执行 TP 程序时机器人与周围接触,空间上有富余。
关于向目标标记照射的光
视觉示教时,光反射到目标标记的情况若映照在图像中,就会示教出不适当的模型。这样,就不再能够适当进行目标标记的测量,也不再能够进行视觉 TCP 设置。
这种情况下,要以避免强烈的光照射到目标标记的方式遮挡住光,或在目标标记上粘贴消光的透明粘性胶布来抑制反射,以便能够进行适当的视觉测量
进行视觉 TCP 设置
1  将机器人移动到可利用相机来测量目标标记的位置。(如前所述,建议用户选择对目标标记进行示教的位置,在与原先相同的位置创建并执行 TP 程序。在执行这里创建的 TP 程序的过程中,机器人会自动改变工具的位置和姿势,以便让相机在各种不同的方向拍摄到目标标记。选择一个即使机器人移动也不会与周围接触的位置。
2  在视觉 TCP 设置画面上将光标指向“创建程序”,按下 ENTER 键。
这样,若对于是否真的需要创建程序的确认消息,按照画面的指示按下按键而进入下一步,就会创建 TP 程序。
3  将光标指向“执行”,按下 ENTER 键。
4  画面转变为编辑画面,并显示所创建的 TP 程序。
若直接执行程序,就会进行视觉 TCP 设置。由此,测得的目标标记位置,就会被设置在所指定的工具坐标系中。至此,视觉 TCP 设置完成,而在需要进一步提高所设置的 TCP 精度时请 提高 TCP 的设置精度
 TP 程序正常结束时,将会成为相机的受光面与目标标记正对的状态。此外,在相机图像上,将会以目标标记成为与模型示教时相同方向的方式绕着相机的光轴旋转。6 轴机器人时,通过视觉 TCP 设置而求得的工具坐标系的位置与方向成为如下所示的情形。
• TCP (=工具坐标系的原点)为目标标记的中心。
• 工具坐标系的 Z 轴是与目标标记面垂直的方向,自相机向着目标标记的方向就是 Z+ 。
• 工具坐标系的 X 轴为模型示教时的画面的上下方向(朝上的方向为+)。
• 工具坐标系的 Y 轴为模型示教时的画面的左右方向(朝右的方向为+)。
在希望改变求得的工具坐标系的 TCP 位置、和坐标轴的方向时,使用后述的 KAREL 程序 VTOFSTUT 。利用VTOFSTUT 使得工具坐标系偏移VTOFSTUT 是使得工具坐标系的位置和方向偏移的程序。以现有的工具坐标系为基准,设置偏移了指定量的新的工具坐标系。可以在“希望向着现在的工具坐标系的 Z 方向使得 TCP 偏移△mm”、“希望工具坐标系的 Z 轴方向相反”这样的情况下使用。
使用方法
VTOFSTUT 是与视觉 TCP 设置功能一起被安装在机器人控制装置中的 KAREL 的子程序。从 TP 程序中调用 VTOFSTUT进行使用。
动作
VTOFSTUT 使得由 “grp_num”  所指定的组的、由 ”src_ut” 所指定的编号的工具坐标系偏移,工具坐标系的偏移量相当于由 “dx, dy, dz, dw, dp, dr” 指定的量。果设置在由 “dest_ut” 所指定的编号的工具坐标系中。
• 也可以在 “src_ut”  和 “dest_ut” 中指定相同的工具坐标系编号。(盖写现在的工具坐标系数据)
• 只使得 TCP  位置偏移时,可以省略旋转角度( dw,dp,dr )的指定。

• 无法省略参数 1 的组编号。即使是只有 1 台机器人的系统,也请指定 ”1”  。

例 : 使得工具坐标系 Z  的方向成为相反的方向(不改变 X  轴的方向)
这是不改变 X 轴的方向,而使得 Z 轴的方向成为相反方向的情形。
使得现在的工具坐标系绕 X 轴旋转 180 度,不改变工具坐标系的 X 轴的方向,而使得 Z 轴的方向成为相反的方向。
偏移的指定方法:
新的工具坐标系,是使得现在的工具坐标系“绕(现在的工具坐标系的) X 轴旋转 180 度”而得的坐标系,所以
dx = dy = dz = 0 无 TCP 位置的偏移
dw=180, dp = dr = 0 绕 X 轴旋转 180 度

VTOFSTUT (组编号 , 现在的工具坐标系编号 , 新的工具坐标系编号 , 0, 0, 0, 180, 0, 0 )

例:使工具坐标系 Z  的方向成为相反的方向(不改变 Y  轴的方向)
这是不改变 Y 轴的方向,而使得 Z 轴的方向成为相反方向的情形。
使得现在的工具坐标系绕 Y 轴旋转 180 度,不改变工具坐标系的 Y 轴的方向,而使得 Z 轴的方向成为相反的方向。
偏移的指定方法:
新的工具坐标系,是使得现在的工具坐标系“绕(现在的工具坐标系的) Y 轴旋转 180 度”而得的坐标系,所以
dx = dy = dz = 0 无 TCP 位置的偏移
dw=0, dp =180, dr = 0 绕 Y 轴旋转 180 度
VTOFSTUT (组编号 , 现在的工具坐标系编号 , 新的工具坐标系编号 , 0, 0, 0, 0, 180, 0 )
例 : 复制工具坐标系
只要将偏移量全都设为 0 ,就会成为工具坐标系的复制。
VTOFSTUT (组编号 , 现在的工具坐标系编号 , 新的工具坐标系编号 , 0, 0, 0, 0, 0, 0 )
加 补充)添加 WPR  偏移量的顺序
利用 dw, dp, dr  指定了2个以上绕轴旋转的角度、以及同时指定了位置和旋转这两者的偏移时,添加偏移的顺序如下所
示。
(1)  使得 TCP 只平行移动 dx,dy,dz
(2)  绕 Z 轴旋转 dr 
(3)  绕 Y 轴旋转 dp 
(4)  绕 X 轴旋转 dw 
也即:
vtofstut(grp_num, 1, 2, dx,dy,dz, dw,dp,dr)
与如下所示那样按照①~④的顺序连续执行 vtofstut 相同。
vtofstut(grp_num, 1, 2, dx, dy, dz, 0, 0, 0) <--  ①
vtofstut(grp_num, 2, 2, 0, 0, 0, 0, 0, dr) <--  ②
vtofstut(grp_num, 2, 2, 0, 0, 0, 0, dp, 0) <--  ③
vtofstut(grp_num, 2, 2, 0, 0, 0, dw, 0, 0) <--  ④
① 使得 TCP 只移动( dx,dy,dz )(工具坐标系的方向不变)
② 绕现在的工具坐标系的 Z 旋转 dr 
③ 绕②中获得的新的工具坐标系的 Y 轴旋转 dp 
④ 绕③中获得的新的工具坐标系的 X 轴旋转 dw 


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