plc控制的汇博机器人搬运码垛系统设计
【】本文所介绍的基于PLC控制的工业机器人设计是一种整合了码垛机器人、AGV输送小车、视觉识别系统，以西门子S7-1200PLC为控制中心,通过工业以太网作为通讯链接。操作人员可以控制触摸屏，通过各种设备携带了通讯工具，完成码垛机器人的动作控制，在正常情况下，能够监视其安全生产，在出现紧急情况时，能够及时有效的叫停设备运行有效地保护人员及设备安全。文中详细介绍了整个系统的设计组成，通过PLC来完成整个系统的控制，并完成所任的堆垛码放任务。
目录
引言 1
一、机器人系统概述 2
（一）系统组成及简介 2
（二）软件平台 5
（三）设备平台基本运行流程描述 5
二、机器人系统设备外观、布局 5
（一）设备实物 6
（二）工作流程图 6
三、 机器人系统的硬件配置 7
（一）PLC的选型 7
（二）视觉系统的选型 7
（三）触摸屏的选型 7
（四）机器人机选型 8
四、 机器人系统功能设计 8
（一）手抓硬件安装 8
（二)工件的示教 8
（三）机器人程序的编写 8
五、 视觉系统的组成 10
（一） 视觉系统的连接 10
（二）焦距调节设定 10
（三）图像学习与处理 10
（四）视觉脚本编写 10
（五） Modbus配置 10
六、触摸屏的设计 11
（一）设计思路 11
（二）界面设置说明 14
总结 16
参考文献 17
谢辞 18
附录1 系统I/O表 19
附录2 PLC部分SFC程序 20
引言
随着社会的发展，人民的生活水平不断提高，随着中国制造2025的不断推进，在制造业的很多领域都应用了工业机器人来提高企业的工作效率。企业的需求，加速了机器人的发展，企业使用机器人带来了一系列好处，例如降低成本、提高工作效率等。本文着重介绍了一种堆垛码放工业机器人系统，这一堆垛码放机器人系统能够实现货
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
物的快速选型、堆垛、码放等功能。该系统在降低了企业成本的同时也直接给企业带来盈利和科技制造的美誉。该系统涉及到了各类传感器、各类气缸、PLC、机器人等一系列自动化领域的知识，都是应用到我在学校里面学习到的知识。同时在企业老师的教导下，我也用到了CAD、SolidWorks、搏图V13等软件来完善这一了系统，让我受益匪浅。
一、系统概述
（一）组成及简介
本工业机器人系统设计其系统的设备示意图如下图11所示。
图11 设备示意图
托盘运输系统：托盘运输系统的进货口设计成了U型口，通过U型口，装载货品的托盘能够轻易的从AGV运载小车上传输过来，通过三相异步电机带动链条，输送托盘。在托盘输送过程中，需要经过视觉检测，其中有两个气阀。设备通过两个汽缸的动作来定位托盘。设备如图12所示。
图12 托盘产线
AGV运载小车：AGV运载小车由工控机作为其控制系统，通过无线网进行数据的通讯连接，当系统开始工作之后，AGV运载小车将放置有货物的托盘从二维仓储系统中取出，通过磁条的引导，将托盘运送至托盘运输系统。AGV小车行走在磁条上，有时侯并不一定稳当，为了确保其稳当行走，设备上带了两组激光对射传感器，通过激光对射，在AGV小车运行到设备附近时进行精准定位。设备如图13所示。
图13 AGV小车
二维仓储系统：二维仓储系统主要用于储藏货物以及将托盘取出，当系统启动时，二维仓储系统会按照触摸屏上的操作要求，取出相应位置的托盘；设备如图14所示。
图14 仓储系统
物品摆放线：物品摆放线是用来摆放货物的平台，物品摆放线使用步进电机来精准的调节物品盒的工号位置和装箱，从而使机器人能够准确的放好货物；设备如图15所示。
图15 礼品产线
视觉系统：通过相机拍照，将图片经行处理，通过矩阵运算、进制转换把图像转化成机器人能识别的语句，传输给控制系统，经行判别控制。
工业机器人系统：工业机器人系统使用的是一款六轴机器人，当整个堆垛码放机器人启动之后，机器人系统部分等待其他系统的工作完成，将托盘运送甚至指定位置。通过视觉系统判断后，确认抓取的物品，之后启动机器人对货物进行抓取、旋转、运输、调整好角度之后，放置于货物于相关储藏盒中，完成所有托盘上的物品货物抓取后，机器人再次切换洗盘将空托盘吸走，放置于生产线旁边。
（二）软件介绍
本设备在使用过程中无需进行程序编写，但在生产调试过程中，需要对其内部的控制系统进行程序设定。提到编程，既有需要相关的软件，该设备关于PLC方面使用的时博图V13进行编程，视觉相机使用的相机自身携带的软件编写脚本程序。
（三）设备平台基本运行流程描述
系统上电启动后，按照触摸屏所选择的工位指示出库，在二维仓储系统与托盘运输系统采用AGV运载小车接受托盘并运输，每次最多接受三个托盘。在运载上一次可以进入六个托盘，但是在实际检测抓取过程中最多只允许四个托盘上运输。托盘经过链条传输，不断运动。当一个托盘经过相机出发开关后，一个上升沿触发挡料汽缸，挡住托盘去路。当托盘完全进入检测系统后，一个下降沿信号触发档剩余料汽缸，为的是不让别的托盘进入视觉判别系统中，影响判别结果。当判别完成后两汽缸先后复位，重复上一个动作，直至一个批次托盘完全检测完成。相机通过通讯将检测到的信息传输给控制系统，控制系统作出处理并运算出机器人的移动量，并指示机器人前去抓取托盘中的物件。
机器人有两个类型的吸盘，单吸盘抓取物品，双吸盘抓取空托盘。机器人将礼品抓至储藏盒子中，当托盘上的礼品被抓完后，机器人切换吸盘，将空托盘抓取放置在合理位置。
当物品箱码到一定数量的礼品之后，系统停止操作。系统整体动作组成如下图16所示。
图16 系统动作组成
二、系统介绍
（一）实物简介
本文设计的机器人设备实物图如图21所示。整个系统有托盘运输系统、AGV运载小车、二维仓储系统、物品摆放线、视觉系统、工业机器人系统这几个系统组成。托盘运输托盘，AGV运载小车运输托盘在系统之间输送托盘，仓储系统用来存储托盘，物品摆放线用来存储码垛好的工件，视觉系统用来拍照检测物品，工业机器人作为系统的重点，用来抓取物品经行旋转码垛等功能。
目录
引言 1
一、机器人系统概述 2
（一）系统组成及简介 2
（二）软件平台 5
（三）设备平台基本运行流程描述 5
二、机器人系统设备外观、布局 5
（一）设备实物 6
（二）工作流程图 6
三、 机器人系统的硬件配置 7
（一）PLC的选型 7
（二）视觉系统的选型 7
（三）触摸屏的选型 7
（四）机器人机选型 8
四、 机器人系统功能设计 8
（一）手抓硬件安装 8
（二)工件的示教 8
（三）机器人程序的编写 8
五、 视觉系统的组成 10
（一） 视觉系统的连接 10
（二）焦距调节设定 10
（三）图像学习与处理 10
（四）视觉脚本编写 10
（五） Modbus配置 10
六、触摸屏的设计 11
（一）设计思路 11
（二）界面设置说明 14
总结 16
参考文献 17
谢辞 18
附录1 系统I/O表 19
附录2 PLC部分SFC程序 20
引言
随着社会的发展，人民的生活水平不断提高，随着中国制造2025的不断推进，在制造业的很多领域都应用了工业机器人来提高企业的工作效率。企业的需求，加速了机器人的发展，企业使用机器人带来了一系列好处，例如降低成本、提高工作效率等。本文着重介绍了一种堆垛码放工业机器人系统，这一堆垛码放机器人系统能够实现货
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物的快速选型、堆垛、码放等功能。该系统在降低了企业成本的同时也直接给企业带来盈利和科技制造的美誉。该系统涉及到了各类传感器、各类气缸、PLC、机器人等一系列自动化领域的知识，都是应用到我在学校里面学习到的知识。同时在企业老师的教导下，我也用到了CAD、SolidWorks、搏图V13等软件来完善这一了系统，让我受益匪浅。
一、系统概述
（一）组成及简介
本工业机器人系统设计其系统的设备示意图如下图11所示。
图11 设备示意图
托盘运输系统：托盘运输系统的进货口设计成了U型口，通过U型口，装载货品的托盘能够轻易的从AGV运载小车上传输过来，通过三相异步电机带动链条，输送托盘。在托盘输送过程中，需要经过视觉检测，其中有两个气阀。设备通过两个汽缸的动作来定位托盘。设备如图12所示。
图12 托盘产线
AGV运载小车：AGV运载小车由工控机作为其控制系统，通过无线网进行数据的通讯连接，当系统开始工作之后，AGV运载小车将放置有货物的托盘从二维仓储系统中取出，通过磁条的引导，将托盘运送至托盘运输系统。AGV小车行走在磁条上，有时侯并不一定稳当，为了确保其稳当行走，设备上带了两组激光对射传感器，通过激光对射，在AGV小车运行到设备附近时进行精准定位。设备如图13所示。
图13 AGV小车
二维仓储系统：二维仓储系统主要用于储藏货物以及将托盘取出，当系统启动时，二维仓储系统会按照触摸屏上的操作要求，取出相应位置的托盘；设备如图14所示。
图14 仓储系统
物品摆放线：物品摆放线是用来摆放货物的平台，物品摆放线使用步进电机来精准的调节物品盒的工号位置和装箱，从而使机器人能够准确的放好货物；设备如图15所示。
图15 礼品产线
视觉系统：通过相机拍照，将图片经行处理，通过矩阵运算、进制转换把图像转化成机器人能识别的语句，传输给控制系统，经行判别控制。
工业机器人系统：工业机器人系统使用的是一款六轴机器人，当整个堆垛码放机器人启动之后，机器人系统部分等待其他系统的工作完成，将托盘运送甚至指定位置。通过视觉系统判断后，确认抓取的物品，之后启动机器人对货物进行抓取、旋转、运输、调整好角度之后，放置于货物于相关储藏盒中，完成所有托盘上的物品货物抓取后，机器人再次切换洗盘将空托盘吸走，放置于生产线旁边。
（二）软件介绍
本设备在使用过程中无需进行程序编写，但在生产调试过程中，需要对其内部的控制系统进行程序设定。提到编程，既有需要相关的软件，该设备关于PLC方面使用的时博图V13进行编程，视觉相机使用的相机自身携带的软件编写脚本程序。
（三）设备平台基本运行流程描述
系统上电启动后，按照触摸屏所选择的工位指示出库，在二维仓储系统与托盘运输系统采用AGV运载小车接受托盘并运输，每次最多接受三个托盘。在运载上一次可以进入六个托盘，但是在实际检测抓取过程中最多只允许四个托盘上运输。托盘经过链条传输，不断运动。当一个托盘经过相机出发开关后，一个上升沿触发挡料汽缸，挡住托盘去路。当托盘完全进入检测系统后，一个下降沿信号触发档剩余料汽缸，为的是不让别的托盘进入视觉判别系统中，影响判别结果。当判别完成后两汽缸先后复位，重复上一个动作，直至一个批次托盘完全检测完成。相机通过通讯将检测到的信息传输给控制系统，控制系统作出处理并运算出机器人的移动量，并指示机器人前去抓取托盘中的物件。
机器人有两个类型的吸盘，单吸盘抓取物品，双吸盘抓取空托盘。机器人将礼品抓至储藏盒子中，当托盘上的礼品被抓完后，机器人切换吸盘，将空托盘抓取放置在合理位置。
当物品箱码到一定数量的礼品之后，系统停止操作。系统整体动作组成如下图16所示。
图16 系统动作组成
二、系统介绍
（一）实物简介
本文设计的机器人设备实物图如图21所示。整个系统有托盘运输系统、AGV运载小车、二维仓储系统、物品摆放线、视觉系统、工业机器人系统这几个系统组成。托盘运输托盘，AGV运载小车运输托盘在系统之间输送托盘，仓储系统用来存储托盘，物品摆放线用来存储码垛好的工件，视觉系统用来拍照检测物品，工业机器人作为系统的重点，用来抓取物品经行旋转码垛等功能。
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