一种喷漆工业机器人系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种喷漆工业机器人系统，包括喷漆工业机器人本体，所述喷漆工业机器人本体的喷漆手臂由五套伺服系统驱动，每一套所述伺服系统包括依次连接的PLC控制器、伺服驱动器、伺服电机和执行机构，所述PLC控制器输出的控制信号经所述伺服驱动器输送至所述伺服电机，所述伺服电机根据接收到的所述控制信号驱动所述执行机构工作；每一套所述伺服系统还包括光电编码器和光电传感器，其中：所述光电编码器连接在所述伺服电机和所述PLC控制器之间、且用于将第一反馈信号输送至所述PLC控制器；所述光电传感器连接在所述执行机构和所述PLC控制器之间、且用于将第二反馈信号输送至所述PLC控制器以构成双闭环伺服系统。
【专利说明】
一种喷漆工业机器人系统
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及智能装备领域，更具体地说，涉及一种高精度位置控制的喷漆工业机器人系统。
【背景技术】
[0002]喷漆作业是一种有害有毒、单调重复的劳动，是工业机器人应用的重要行业之一。开发喷漆机器人，最终是向用户提供较低价格的机器人生产线，开发的机器人最好能在用户原有人工喷漆生产线上直接代替喷漆工人进行生产。对用户而言，在经济方面，作业环境不需要进行太大改变，投资成本大幅降低;在技术方面，喷漆的主要设备和参数可以尽量保留，喷漆工艺不需要改变。因此采用喷漆工业机器人，不仅可以使工人从有害身体健康的环境中解脱出来，而且还可以实现工序自动化，生产效率大幅提高，同时能节省大量的喷涂材料，减少原材料的浪费，并可提高喷涂产品的质量。因此，喷漆工业机器人具有很好的社会效益和经济效益。
[0003]但是，目前使用的喷漆工业机器人在喷漆精度上不够高，不能满足高精度要求的喷漆任务。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述喷漆工业机器人在喷漆精度上不够高、不能满足高精度要求的喷漆任务的缺陷，提供一种定位精度高的喷漆工业机器人系统。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种喷漆工业机器人系统，包括喷漆工业机器人本体，所述喷漆工业机器人本体的喷漆手臂由五套伺服系统驱动，每一套所述伺服系统包括依次连接的PLC控制器、伺服驱动器、伺服电机和执行机构，所述PLC控制器输出的控制信号经所述伺服驱动器输送至所述伺服电机，所述伺服电机根据接收到的所述控制信号驱动所述执行机构工作；
[0006]每一套所述伺服系统还包括光电编码器和光电传感器，其中:所述光电编码器连接在所述伺服电机和所述PLC控制器之间、且用于将第一反馈信号输送至所述PLC控制器；所述光电传感器连接在所述执行机构和所述PLC控制器之间、且用于将第二反馈信号输送至所述PLC控制器以构成双闭环伺服系统。
[0007]在上述喷漆工业机器人系统中，所述光电编码器安装在所述伺服电机内。
[0008]在上述喷漆工业机器人系统中，所述光电传感器安装在所述执行机构内。
[0009]在上述喷漆工业机器人系统中，所述喷漆工业机器人系统还包括与所述PLC控制器连接的人机界面，所述人机界面用于接收用户的控制指令，并将所述控制指令传送至所述PLC控制器，所述PLC控制器对所述控制指令进行处理后输出所述控制信号。
[0010]在上述喷漆工业机器人系统中，所述人机界面为上位机触摸屏。
[0011]在上述喷漆工业机器人系统中，所述喷漆工业机器人系统还包括安装在所述执行机构上的摄像头，所述摄像头与所述人机界面连接、且用于对由所述执行机构抓取的执行工件进行检测并将检测到的数据输送至所述人机界面。
[0012]实施本实用新型的喷漆工业机器人系统，具有以下有益效果:通过在伺服电机和PLC控制器之间增加光电编码器以及在执行机构和PLC控制器之间增加光电传感器，从而实现双闭环伺服系统，定位精度高，使该喷漆工业机器人为一种具有高精度位置控制的喷漆机器人。
【附图说明】
[0013]下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中:
[0014]图1是本实用新型一种喷漆工业机器人系统优选实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的【具体实施方式】。
[0016]如图1所示，为本实用新型一种喷漆工业机器人系统优选实施例的结构示意图，该喷漆工业机器人系统包括喷漆工业机器人本体，其具有喷漆手臂，该喷漆手臂由五套伺服系统驱动，而本实用新型的喷漆工业机器人包括五套伺服系统，每一套伺服系统又具体包括依次连接的PLC控制器10、伺服驱动器11、伺服电机12以及执行机构131LC控制器10用于输出控制信号至伺服驱动器11，伺服驱动器11则用于根据接收到的控制信号来驱动伺服电机12，使其按照既定的轨迹和速度工作，同时输出HVM信号给执行机构13，以控制执行机构13运动至预定的位置。
[0017]特别地，上述每一套伺服驱动系统还包括光电编码器14和光电传感器15。光电编码器14安装在伺服电机12内并与PLC控制器10连接，其用于检测伺服电机12的旋转角度，SP输送第一反馈信号给PLC控制器10，PLC控制器10将该第一反馈信号与PLC控制器10中预设的旋转角度进行比较，PLC控制器10将所得的偏差值进行放大，然后由伺服驱动器11控制伺服电机12向偏差减小的方向移动，直到偏差值接近于零为止，以实现位置或角度补偿，最终达到高精度的位置控制。
[0018]光电传感器15安装在执行机构13内并与PLC控制器10连接，用于输送第二反馈信号给PLC控制器10，该第二反馈信号用于实现执行机构13的到位检测或故障检测，PLC控制器1依据接收到的第二反馈信号来控制执行机构13执行相应的控制命令。比如，在光电编码器14出现故障或失效时，伺服电机12不能实现精确控制执行机构13运行至预定位置甚至会出现不受控制的情况，此时光电传感器15会输出第二反馈信号至PLC控制器10，PLC控制器10接收到该第二反馈信号时，便输出相应的控制信号给伺服驱动器11以控制执行机构13执行相应的动作，例如立即停止工作等。因此通过在伺服电机12和PLC控制器10之间增加光电编码器14以及在执行机构13和PLC控制器1之间增加光电传感器15，实现双闭环伺服系统，定位精度高，使该喷漆工业机器人为一种具有高精度位置控制的喷漆机器人。
[0019]此外，该喷漆工业机器人系统还包括与PLC控制器10连接的人机界面16，该人机界面16用于接收用户的控制指令，并将该控制指令传送至PLC控制器10，实现与人机界面16的信息交互，由PLC控制器10对所述控制指令进行处理后输出控制信号，以完成伺服驱动器11的位置和方向控制，从而实现执行机构13运动至预定位置。
[0020]具体实施时，用户通过人机界面16输入控制指令，人机界面16将控制指令传送至PLC控制器10，PLC控制器10对控制指令进行处理后输出控制信号传输给伺服驱动器11，伺服驱动器11通过伺服电机12带动执行机构13运动，同时光电编码器14检测伺服电机12的旋转角度，输送第一反馈信号给PLC控制器10，PLC控制器10将其与预设角度进行比较，依比较结果输出相应的控制信号控制伺服电机12工作以实现位置或角度补偿。另外，光电传感器15在检测到执行机构13并未按预定位置运动或不受控制，即光电编码器14出现故障，此时输出第二反馈信号给PLC控制器10，以控制执行机构13停止工作。通过该双闭环伺服系统最终实现执行机构13高精度的位置控制。
[0021]更进一步地，本实用新型提供的喷漆工业机器人系统，还可以在执行机构13上配置摄像头，对不同空间位置和不同大小的执行元件进行位移量的检测，并将检测到的数据输送于人机界面16，人机界面16输出控制指令给PLC控制器10，PLC控制器10输出控制信号给伺服驱动器11，伺服驱动器11通过伺服电机12带动执行机构13运动至指定位置。
[0022]上述人机界面16优选为上位机触摸屏，其可采用OMRON公司的NB-DesignerlO触摸屏，该触摸屏反应速度快，抗干扰能力强，更重要的是能利用大容量的U盘和SD卡作为外部存储器，这里的触摸屏具有PC机的作用，但它比工控机具有操作灵活方便，占用面积小等优点。利用触摸屏自带的组态软件对需要实现的功能进行组态，就能实现与PLC控制器10的数据交换，和PLC融为一个整体，成为PLC功能的延伸。由于机械手臂都是通过数据驱动的，所以触摸屏成为了数据的源头，只需要将每一个待抓取的执行元件或工艺品的数据制作成配方，存储在触摸屏的外部存储器中，需要时通过组态界面调用即可，简单方便，同时通过组态触摸屏能对PLC控制器10发出命令并能将PLC运行的状况通过触摸屏显示出来，避免了使用过多的输入输出模块，节约成本，简化系统。
[0023]相较于现有技术，实施本实用新型的喷漆工业机器人系统，通过在伺服电机和PLC控制器之间增加光电编码器以及在执行机构和PLC控制器之间增加光电传感器，从而实现双闭环伺服系统，定位精度高，使该喷漆工业机器人为一种具有高精度位置控制的喷漆机器人。
[0024]上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
【主权项】
1.一种喷漆工业机器人系统，其特征在于，包括喷漆工业机器人本体，所述喷漆工业机器人本体的喷漆手臂由五套伺服系统驱动，每一套所述伺服系统包括依次连接的PLC控制器(10)、伺服驱动器(11)、伺服电机(12)和执行机构(13)，所述PLC控制器(10)输出的控制信号经所述伺服驱动器(11)输送至所述伺服电机(12)，所述伺服电机(12)根据接收到的所述控制信号驱动所述执行机构(13)工作； 每一套所述伺服系统还包括光电编码器(14)和光电传感器(15)，其中:所述光电编码器(14)连接在所述伺服电机(12)和所述PLC控制器(10)之间、且用于将第一反馈信号输送至所述PLC控制器(10);所述光电传感器(15)连接在所述执行机构(13)和所述PLC控制器(10)之间、且用于将第二反馈信号输送至所述PLC控制器(10)以构成双闭环伺服系统。2.根据权利要求1所述的喷漆工业机器人系统，其特征在于，所述光电编码器(14)安装在所述伺服电机(12)内。3.根据权利要求1所述的喷漆工业机器人系统，其特征在于，所述光电传感器(15)安装在所述执行机构(13)内。4.根据权利要求1所述的喷漆工业机器人系统，其特征在于，所述喷漆工业机器人系统还包括与所述PLC控制器(10)连接的人机界面(16)，所述人机界面(16)用于接收用户的控制指令，并将所述控制指令传送至所述PLC控制器(10)，所述PLC控制器(10)对所述控制指令进行处理后输出所述控制信号。5.根据权利要求4所述的喷漆工业机器人系统，其特征在于，所述人机界面(16)为上位机触摸屏。6.根据权利要求4所述的喷漆工业机器人系统，其特征在于，所述喷漆工业机器人系统还包括安装在所述执行机构(13)上的摄像头，所述摄像头与所述人机界面(16)连接、且用于对由所述执行机构(13)抓取的执行工件进行检测并将检测到的数据输送至所述人机界面(16)。
【文档编号】B25J9/16GK205614679SQ201620175457
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年3月8日
【发明人】龚大秀
【申请人】龚大秀