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码垛机器人控制系统的软件设计

时间：2017-12-08 来源：机器人在线阅读：9679

码垛机器人控制系统的软件设计

4 控制系统软件设计

整个码垛控制系统可以分为以下几个大的模块:灌装输送线模块、码垛机模块、托盘输送模块、成品下线模块。首先要分别实现对各个模块的运动控制，在此基础上，再对整体码垛系统的各个模块进行顺序动作的拼接，完成整套系统的顺序动作，最终实现码垛系统所要达到的控制功能。

1 灌装输送线模块

此输送线直接与灌装生产线对接，在第二章中有具体介绍，在箱子输送进入输送线1，向翻转机输送，按照2箱/次的数量向翻转机输送，判断当前输送箱子数量VW104与预设值VW108的大小关系，当VW104<VW108时，翻转机不进行翻转，当VW104≥VW108时，翻转机进行翻转输送，翻转机动作流程如图3-4所示;

箱子从翻转机输送进入输送线2，在输送线2上安装有满位检测传感器和阻挡停止器，当箱子流到满位检测传感器时，阻挡停止器伸出，阻止后面箱子，当无满位信号时，阻挡停止器下降，放行后续箱子;同时在来料前端设置旋转用挡块，可以实现来料箱子的转向动作，使箱子横向输送到取料处，箱子必须输送到位，如果有箱子没有输送到位，则停机处理，切不可在运行情况下去处理箱子。整个灌装输送线流程如图3-5所示:

2 托盘架输送模块

托盘输送架，其功能就是为码垛机输送空托盘，还有存储一定数量的托盘:托盘输送的前提条件是，码垛位为空，就将对脱盘进行输送，具体托盘的输送会出现以下的4种情况:

No.1:上下都有托盘，料架有托盘，但托举爪没有伸出，则托举台一定在最下面，上面至少有两个托盘;则托举气缸上升，上升到中位，托举爪伸出，叉住下数第二个托盘，放第一个托盘下来，可以送空托盘到码垛处(码垛处空位)。

No.2:上下都有托盘，且托举爪伸出，叉住了下数第二个托盘，可以直接送空托盘到码垛处(码垛处空位)。

No.3:托举叉住了托盘，但下面无托盘，则举升气缸升到上位后，叉爪缩回，然后气缸下降到中位，叉爪伸出，叉住下数第二个托盘，放一个托盘，可以送空托盘到码垛处(码垛处空位)。

No.4:下有托盘，上无托盘，直接送空托盘到码垛处(码垛处有空位)。

注:尽量放好一点的托盘，否则影响动作，建议托盘厚度在15~18cm之间。

其托盘输送流程如图3-6所示:

3. 4. 3码垛机模块

根据现场实际情况，箱子尺寸及托盘的尺寸，以及所选择的垛型和垛高，最后确定出码垛的方案。这里以箱子24码垛型为例，进行软件编程设计，垛型如图3-7所示，相应尺寸和坐标数据如表3-1, 3-2, 3-3所示:

根据表3-1中垛型及堆垛坐标(X,Y )，及表3-2中当前码垛的层数，既纵向坐标值Z，就可以在工作空间中定位码放箱子的具体位置坐标，从而实现码垛机器人准确的定位，抓取以及堆垛动作。

其中在程序设计中是如何确定当前正在码垛的位置及层数，这是完成码垛工作的重要依据:在这里我们通过一个简单的PLC运算程序“除法指令”，如图3-8所示，来实现对码垛当前进行码垛工位的确定。通过码垛垛型计算来确定当前正在码垛的层数和当前层的第几个，还有当前完成的层数和完成码垛的个数，其梯形图可实现此功能，如图3-9所示;

通过带余数的整数除法指令得到预想的结果，该指令是将两个16位的整数进行除法运算，其运算产生一个32位结果，该32位数中包括一个16位的余数(最高有效字)和一个16位的商(最低有效字)。其计算指令运算过程及结果如表3-4所示:

从梯形图的运算可以看到，这里假设码垛机从初始化准备开始工作时，当前码垛完个数V W 154=0，正在码第几个VW 160=1，经过除法指令VW 160/4=VD166，所以每层第几个VW166=1除法指令VW 154/4=VD 170，即VW 172=0，当前码垛完层数VW 156=0，正在码垛层数VW 174=1;在程序中主要通过每层第几个VW1“和正在码垛层数VW174这两个变量来确定正在码垛的位置。其后根据码垛任务的继续，程序中相应的变量都在发生着变化，根据码垛垛型计算即可的到相应的码垛位置，第几层，第几个，从而顺利完成码垛任务。

根据本节中介绍的相关内容，完成码垛机的整体运动的设计，其具体过程如图3-10所示: