Lenze“驱动”Delta机器人输液袋码放生产线

1    项目介绍

液体软袋易变形，对分拣设备的性能要求更高，Lenze工程师为了解决这些问题，在解决方案的技术上创新突破，通过路径优化、完善插补算法以提高机器动态性能，通过优化总线配置以提高抓取速度和稳定性，令系统的运行速度达到120袋/分钟。

Delta机器人是一种典型的3杆并联机构，如图1所示，具有刚性强、精度高、承重能力大、自身负荷小等优点，广泛应用于高速抓取、搬运机器人平台。在人力成本日益增加的时代，Delta机器人广泛应用于包装，食品饮料，药品，物流等多个行业。

图1 Delta机器人

2    基于PC技术的整体解决方案

以Delta机器人为核心的输液袋自动码放生产线主要由Delta机器人、视觉系统及输送带三个部分组成。Delta机器人部分由基板、主机械臂、旋转轴、电机罩、抓具等组成，具有三个空间自由度和一个转动自由度。Delta机器人通过视觉设备识别来料状态，通过控制器计算拟合运动曲线，可实现快速拾取运动中输送带上的输液袋，并将输液袋按照指定的方向摆放至另一条输送带上，实现“无序来料有序码放”，可应用在来料分选、前端理料、后端装箱等工序中，工作流程如图2所示。

图2 输液袋码放系统工作流程图

Delta机器人系统采用Lenze 3200 C作为运动控制器，可用于程序的下载及远程维护等功能，所有的运动曲线，逻辑控制及以操作界面的监控全部由3200 C完成，伺服系统采用Lenze i700系列伺服驱动器，MCS系列伺服电机和MPR行星减速器，运动控制器与伺服驱动器之间采用EtherCAT总线进行通讯，监控界面显示于p300面板控制器中，总线负荷合理，系统运行稳定，系统拓扑图如图3所示。

图3 输液袋码放系统拓扑图

3    FAST模块-让编程变得简单高效

与某些编程软件需要调用大量底层代码和指针不同的是，Lenze的FAST技术模块易于掌握和使用，参数设置简单，通过集成式控制系统简化了工作过程，具备基础电气知识的工程师经过短期培训便可掌握Lenze系统的机器人调试，可大幅减少设备开发周期和成本。

3.1 Pick&Place 技术模块

Delta机器人完成一个拾取和放置作业，需要编程完成的工作即对拾取和放置作业路径的规划和逻辑的定义。针对Delta机器人的操作，仅通过Lenze特有的FAST Pick&Place模块，便可实现与Delta机器人相关的所有操作，Pick&Place模块主要集成了以下功能。

1)   寻零操作：可提供多种寻零方式，能够满足不同的调试和应用的需求。

2)   手动点动：设定速度的情况下支持X,Y,Z方向点动及单轴点动功能，可用于路径规划的示教点。

3)   路径规划：路径规划中可提供10个特征点供用户使用，并且可根据现场工艺要求在每个分段对每个点的空间位置分别设置速度、加速度、弯曲半径、停顿点等参数。

4)   抓具控制：模块可在Delta机器人到达目标点之前或之后，提前开启或者延时释放抓具，其实现的方式仅通过设置模块中一个时间参数即可完成。

5)   报警信息功能：可提供关于伺服和功能块的报警功能并提供详细的报警代码，提供详细诊断信息。

图4 Pick&Place功能块

3.2 灵活的模块和开放的系统

Lenze的PLC Designer编程软件将 PLC、运动控制和机器人技术完美的整合在一个集成式平台中，这是 PC 控制技术所具备的决定性优势，PLCopen运动控制规范的编程软件让程序的可复用性更加简便，简化程序移植过程。针对Delta机器人在输送带上抓放输液袋的应用，仅通过PLCopen中用于物料跟踪的标准功能块MC_TrackConveyorBelt，将物料在输送带的位置实时传送给Lenze特有的Pick&Place功能块，便可实现机器人在输送带上准确、实时地抓放物体。PLC Designer编程软件的调试界面如图5所示。

图5 PLC Designer V3.9调试及路径显示界面

Lenze系统的开放性是项目成功的另一保证，Lenze运动控制器3200 C支持OPCServer协议、标准的以太网通讯协议等，在与视觉系统的通讯中，采用标准的以太网通讯协议，仅需设置IP地址及端口号即可实现。

4    展望

随着机器人技术的飞速发展，Lenze会利用在运动控制领域的领先产品、创新的解决方案以及专业的行业知识，通过与中国OEM公司和机器人制造商携手合作，共同设计生产出高效的具有中国特色的智能工业机器人，共同推动中国机器人产业进一步发展，引领产业智能转型，推动中国制造业的升级改造，积极推动“中国制造”向“中国创造”转变。