第七章伺服系統(tǒng)的應(yīng)用李鑫合肥工業(yè)大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院第七章伺服系統(tǒng)的應(yīng)用7.1面向圖形化的直角坐標(biāo)機(jī)器人7.2電解機(jī)床7.3伺服在高壓防污閃機(jī)器人上的應(yīng)用7.4伺服在生產(chǎn)線上的應(yīng)用總結(jié)2024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut27.1面向圖形化的直角坐標(biāo)機(jī)器人32024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut目前，工業(yè)機(jī)器人百家爭(zhēng)鳴，廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中，但是，各大機(jī)器人公司的編程語(yǔ)言、編程環(huán)境各不相同，傳統(tǒng)的編程方式給企業(yè)、用戶(hù)帶來(lái)一定的困擾。示教盒示教編程是在用戶(hù)用程序?qū)μ囟ㄈ蝿?wù)描述完畢后，用戶(hù)可通過(guò)示教觸摸屏，完成對(duì)機(jī)器人編程，但其編程過(guò)程繁瑣、任務(wù)單一，無(wú)法適用于其他變化場(chǎng)合；另外不同品牌示教器操作方式不相同。在接觸式示教編程實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)意義上的手把手教學(xué)模式，用戶(hù)使用更加簡(jiǎn)單，但對(duì)于一些大型工業(yè)機(jī)器人如焊接、碼垛機(jī)器人，其體積過(guò)于龐大，此時(shí)接觸式示教編程不僅不方便，而且存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)?；诖嗽O(shè)計(jì)出了基于視覺(jué)的機(jī)器人免編程系統(tǒng)。這種免編程系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)示教器編程就如同Windows系統(tǒng)相較于早期DOS系統(tǒng)編程，操作界面人性化，操作方式多樣化，因此免編程系統(tǒng)對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)是一種全新的編程體驗(yàn)，能夠大大地縮短編程時(shí)間，并且對(duì)于機(jī)器人復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)軌跡有其獨(dú)到的編程優(yōu)勢(shì)。7.1.1硬件架構(gòu)42024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut向圖形化的直角坐標(biāo)機(jī)器人硬件結(jié)構(gòu)圖直角坐標(biāo)機(jī)器人控制柜布局圖與實(shí)物圖電氣原理圖7.1.2軟件設(shè)計(jì)52024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut軟件側(cè)驅(qū)動(dòng)器參數(shù)配置PLC流程圖和部分代碼7.1.3界面設(shè)計(jì)62024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut系統(tǒng)主界面圖形編輯界面機(jī)器人在線模擬仿真平臺(tái)7.2電解機(jī)床72024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut電解加工的基本原理是利用金屬在電解液中發(fā)生電化學(xué)陽(yáng)極溶解。加工時(shí)，工件接直流電源的正極，工具接負(fù)極，兩極之間保持較小的間隙，工具電極向工件進(jìn)給。電解液從極間間隙中流過(guò)，使兩極之間形成導(dǎo)電通路，并在電源電壓下產(chǎn)生電流，從而形成電化學(xué)陽(yáng)極溶解。隨著工件表面金屬材料的不斷溶解，工具陰極不斷地向工件進(jìn)給，溶解的電解產(chǎn)物不斷地被電解液沖走，工件表面也就逐漸被加工成接近于工具電極的形狀。電解加工對(duì)于難加工材料、形狀復(fù)雜或薄壁零件的加工具有顯著優(yōu)勢(shì)。目前，電解加工已獲得廣泛應(yīng)用，如模具型腔，葉片，型孔及小孔，整體葉輪，槍、炮管膛線，異型孔及異型零件，倒角和去毛刺等加工，并且在許多零件的加工中，電解加工機(jī)床工藝已占有重要甚至不可替代的地位。7.2.1硬件架構(gòu)82024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut控制系統(tǒng)框圖系統(tǒng)主電路圖該控制系統(tǒng)由三大部分組成：PC上位控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)和伺服控制系統(tǒng)。其中PC作為人機(jī)界面，實(shí)時(shí)顯示工件加工的狀態(tài)同時(shí)能配置加工參數(shù)并具有控制功能；PLC控制系統(tǒng)主要是完成邏輯控制如電解液的溫度、壓力、流速控制、對(duì)刀、電源柜正負(fù)加電，自動(dòng)加工手動(dòng)加工等，同時(shí)具有故障檢測(cè)與保護(hù)功能；伺服控制系統(tǒng)主要通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)器控制伺服電機(jī)再通過(guò)減速機(jī)控制陰極刀具的進(jìn)給。三大組成部分間是總線式結(jié)構(gòu)，通過(guò)Modbus協(xié)議進(jìn)行通信。控制系統(tǒng)電路框圖7.2.2軟件設(shè)計(jì)92024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut主程序流程圖自動(dòng)加工程序流程圖對(duì)刀子程序流程圖7.2.3界面設(shè)計(jì)102024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut實(shí)際系統(tǒng)圖上位機(jī)軟件部分界面圖7.3伺服在高壓防污閃機(jī)器人上的應(yīng)用112024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut對(duì)于沿海高溫高濕高鹽霧重度污染區(qū)域，配電線路不可避面免地發(fā)生污閃故障。配電線路污閃主要是由于電源表面附著的污穢物受環(huán)境條件影響，導(dǎo)致其表面的絕緣性能下降，并且不斷出現(xiàn)放電的一種現(xiàn)象。配電線路是由多個(gè)小部分共同組合而形成的，其中主要的部分是絕緣子。絕緣子是高壓配電線路的一種絕緣控件,在架空的配電線路中發(fā)揮著重要的絕緣作用的同時(shí)，還有支撐導(dǎo)線和防止電流回流的作用。而污閃會(huì)導(dǎo)致絕緣子的絕緣水平降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響絕緣子的絕緣作用，造成電流回流、電線的降容抗作用受到影響，從而會(huì)導(dǎo)致電流損失增加，發(fā)生某些特殊狀況，如遭到雷擊、導(dǎo)致線路跳閘等嚴(yán)重的影響，嚴(yán)重威脅到配電網(wǎng)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。人工高空帶電作業(yè)不僅存在較高的風(fēng)險(xiǎn)，而且效率低下，極可能出現(xiàn)不規(guī)范操作導(dǎo)致線路不能正常工作，基于此本團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種整治防污閃設(shè)備。整個(gè)設(shè)備架設(shè)在絕緣斗臂車(chē)的平臺(tái)上，在車(chē)斗上搭載機(jī)械手臂和高清攝像頭，進(jìn)行視距操作，通過(guò)遙感裝置及顯示屏，進(jìn)行信息傳輸和圖像分析，成像裝置、機(jī)械臂和傳動(dòng)裝置的有機(jī)結(jié)合，能精確、有效的實(shí)現(xiàn)不同類(lèi)型、多場(chǎng)景的線路防污閃治理要求，提高作業(yè)效率，減小人為作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)性，有效降低配電架空線路的跳閘等故障幾率。7.3.1硬件架構(gòu)122024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)圖防污閃機(jī)器人硬件結(jié)構(gòu)圖通訊流程圖7.3.2軟件設(shè)計(jì)132024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfutPLC流程圖PLC部分代碼7.3.3界面設(shè)計(jì)142024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut高電壓防污閃設(shè)備報(bào)警界面示意圖界面主要功能有：（1）顯示七個(gè)軸的備妥、故障、回原點(diǎn)成功及總故障和系統(tǒng)正常運(yùn)行的信號(hào)燈。備妥成功則是綠燈，發(fā)生故障則為紅燈，回原點(diǎn)成功為綠燈。七個(gè)軸有任意一個(gè)有故障時(shí)總故障燈顯示紅色，整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)正常運(yùn)行燈顯示為綠色。無(wú)狀態(tài)時(shí)統(tǒng)一顯示為灰色。（2）可以顯示七個(gè)軸當(dāng)前的實(shí)時(shí)位置數(shù)值，包括當(dāng)前位置、原點(diǎn)、正負(fù)（上下、左右）極限位、正負(fù)（上下、左右）軟極限位。（3）等同于遙控器上急停和解除急停按鈕。（4）等同于遙控器軸控制按鈕，配合第2部分區(qū)域，來(lái)調(diào)整七個(gè)軸到合適位置。（5）等同于遙控器設(shè)備控制按鈕，控制噴涂、清洗、清掃的啟動(dòng)與停止。（6）監(jiān)測(cè)清洗液和噴涂液水箱的實(shí)時(shí)水位，包括上限、下限。（7）點(diǎn)擊按鈕可跳轉(zhuǎn)到報(bào)警界面。7.4伺服在生產(chǎn)線上的應(yīng)用152024/8/7伺服系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人.hfut自動(dòng)化生產(chǎn)線布