用于码垛机器人的控制系统的制作方法

本发明涉及码垛机器人控制领域，特别涉及用于码垛机器人的控制系统。

背景技术：

中国已成为世界第一大的工业机器人需求国，市场发展稳定。然而我国机器人研究和应用水平比较低，市场主要由国外品牌占领，国产品牌机器人在销售量、销售额以及产品品质等方面，都有很大提升空间。

目前，码垛机器人的多轴运动控制方法多采用“计算机+运动控制卡”的架构，其具有可靠性高、信息处理能力强、开放程度高、运动轨迹准确等优点。目前国内支持与伺服驱动器进行高速总线通信的运动控制卡很少，而且各个品牌伺服驱动器支持的总线并不完全一样，通常通过脉冲转接板连接常见的脉冲式伺服驱动器，伺服电机一般采用增量式编码器，这种方式工控机并不能通过多轴运动控制卡读取伺服驱动器内的编码器当前位置，只能对系统上电后编码器位置变化所发出的脉冲进行计数。机器人断电重新启动时，运动控制卡并不能记住各个轴当前的位置所以每次开机需要对机器人各个轴回原点。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种用于码垛机器人的控制系统，机器人断电后无需回原点就能知道各轴当前的位置。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：用于码垛机器人的控制系统，包括工控机、多轴运动控制卡、伺服驱动器、伺服电机、示教器、传感器和控制开关；伺服电机为采用绝对值编码器的伺服电机；多轴运动控制卡设置在工控机上并连接通信；工控机与示教器通过通信电缆相连接；工控机与伺服驱动器通过总线相连接；多轴运动控制卡与端子板通过通信电缆相连接；端子板与伺服驱动器、传感器和控制开关通过数字输入输出接口相连接，伺服驱动器通过电缆与伺服电机连接；

工控机通过总线从伺服驱动器读取伺服电机上绝对值编码器的位置信息，并将每个轴的位置信息写入多轴运动控制卡，实现位置同步。

进一步的，工控机与伺服驱动器通过rs485总线相连接。

进一步的，工控机与多轴运动控制卡通过pci总线相连接。

进一步的，伺服驱动器和伺服电机的数量均为4台。

进一步的，所述示教器由液晶触摸屏和一组按钮开关组成。

本发明的有益效果是：本发明硬件选型灵活，可以选择不支持与伺服驱动器进行高速总线通信的常见运动控制卡，可以选择不支持高速总线通信的常见的脉冲式伺服驱动器，系统断电重新启动时，工控机可通过rs485总线和伺服驱动器读取各个伺服电机上的绝对值编码器的当前值，并将各个轴的当前值同步到运动控制卡，所以机器人每次开机时不需要对各个轴回原点就能知道各轴的当前位置；同时本发明不额外增加原点开关、限位开关等硬件以及增加布线，因此节约了成本和减化了系统布线。

附图说明

图1为实施例的结构框图。

图2为实施例中系统所加载的软件的结构框图。

具体实施方式

实施例提供一种用于码垛机器人的控制系统，如图1所示，包括工控机、四轴运动控制卡、伺服驱动器、伺服电机、示教器、传感器和控制开关；伺服电机为采用绝对值编码器；四轴运动控制卡设置在工控机上，且工控机与多轴运动控制卡通过pci总线相连接；工控机与示教器通过通信电缆相连接；工控机与伺服驱动器通过rs485总线相连接；四轴运动控制卡与端子板通过通信电缆相连接；端子板与伺服驱动器、传感器和控制开关通过数字输入输出接口相连接；四台伺服驱动器通过电缆分别与四台伺服电机连接。

系统工作时，工控机通过rs485总线从伺服驱动器读取伺服电机上的绝对值编码器位置信息，并将每个轴的位置信息写入运动控制卡，实现位置同步。四轴运动控制卡采用通用的四轴运动控制卡，能同时对四台伺服电机进行协调控制。四轴运动控制卡接收来自工控机的运动规划信息，按照工控机指定的运动控制算法和参数生成伺服电机控制信号，通过信号电缆发送给各伺服驱动器，控制各伺服电机协调运动。四轴运动控制卡采集的各伺服电机的位置、速度等状态信号通过pci总线传送给工控机，供系统软件作为决策判断之用。

伺服驱动器是机器人所用交流伺服电机的配套产品，本例中伺服驱动器和电机分别使用estun公司pronet系列的驱动器及其配套的电机。

示教器由液晶触摸屏和一组按钮开关组成，用于机器人位置示教和信息显示、参数设定，通过专用通信电缆与工控机相连。按钮开关包括我国工业机器人安全规范所规定的紧急停止按钮、三位安全开关，以及模式选择开关、速度切换按钮、输入确认按钮等常用输入按钮开关。所谓专用通信电缆所传输的信号包括液晶屏所需的标准vga接口信号、触摸输入设备所需的ps/2接口信号以及用于按钮开关的数字量信号等。示教器所显示的图形界面直接由工控机生成，所接收的液晶触摸屏、按钮开关的输入信息直接发送到工控机进行处理。

各传感器和控制开关是指安装在各处的紧急停止按钮、托盘检测传感器、手抓开合检测传感器、物料检测传感器等各类信号输入装置，以及手抓开合控制的气动阀、输送带控制装置等信号输出装置。

如图2所示，系统所加载的软件采用模块化程序设计，可包括以下功能模块：

一、参数初始化子模块，用户可在示教器上通过所述参数初始化子模块完成各项参数的设定，待机点、垛盘原点和抓取点坐标既可以输入也可以通过示教的方式来设定。

二、数据块编辑子模块，用户可通过所述数据块编辑子模块完成要码垛产品信息、垛盘信息和码垛起始线号、层号、包号的设定以及垛型的选择。

三、自动运行子模块，所述自动运行子模块根据设定的参数和码垛作业的特点对机器人的运行进行控制来实现码垛作业，自动运行过程中示教器上显示当前运行状态，并允许立即停止或者码完一垛再停止。

四、保养维护子模块，所述保养维护子模块允许用户查看运动控制卡的所有输入信号是否正常，允许用户单独操作各执行机构看其动作是否正常。

五、异常处理子模块，所述异常处理子模块，能对各个轴进行软限位，能够在机器人运行异常时及时停机，能够在人进入机器人工作范围内时自动停机。

以上描述了本发明的基本原理和主要的特征，说明书的描述只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

技术特征：

技术总结
本发明涉及码垛机器人控制领域，公开了一种用于码垛机器人的控制系统，机器人断电后无需回原点就能知道各轴当前的位置。本发明包括工控机、多轴运动控制卡、伺服驱动器、伺服电机、示教器、传感器和控制开关；伺服电机为采用绝对值编码器的伺服电机；多轴运动控制卡设置在工控机上并连接通信；工控机与示教器通过通信电缆相连接；工控机与伺服驱动器通过总线相连接；多轴运动控制卡与端子板通过通信电缆相连接；端子板与伺服驱动器、传感器和控制开关通过数字输入输出接口相连接；工控机通过总线从伺服驱动器读取绝对值编码器位置信息，并将每个轴的位置信息写入多轴运动控制卡，实现位置同步。本发明适用于多轴码垛机器人。

技术研发人员：周小波
受保护的技术使用者：成都瑞迪机械科技有限公司
技术研发日：2017.05.17
技术公布日：2017.08.22