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機(jī)器人在工件探傷中的應(yīng)用
一、直角坐標(biāo)機(jī)器人介紹
德國百格拉公司是世界上最著名的機(jī)器人供應(yīng)商之一，生產(chǎn)多種規(guī)格的直線運(yùn)動(dòng)單元/導(dǎo)軌、步進(jìn)電機(jī)、交流伺服電機(jī)、直線電機(jī)和多軸數(shù)控系統(tǒng)。以此為基礎(chǔ)，在短時(shí)間內(nèi)可提供各種規(guī)格的線性導(dǎo)軌、二維、三維標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人及用戶專用機(jī)器人和生產(chǎn)線。這些機(jī)器人可以裝備焊槍、通用手爪或?qū)Ｓ霉ぞ�，完成焊接、搬運(yùn)、上下料、包裝、碼垛、拆垛、檢測、探傷、分類、裝配、貼標(biāo)、噴碼、打碼、（軟仿型）噴涂等一系列工作。由于百格拉的導(dǎo)軌、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速機(jī)和控制系統(tǒng)等所有部件全部自己生產(chǎn)，使得機(jī)器人整體性能更加優(yōu)異。十多年來，出廠的機(jī)器人和生產(chǎn)線全部在正常工作。深受包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、機(jī)械電子、汽車、食品、藥品和化妝品生產(chǎn)等行業(yè)新老用戶的厚愛。
百格拉公司的120多名專家及工程技術(shù)人員成功開發(fā)生產(chǎn)了各種規(guī)格的線性導(dǎo)軌，并在此基礎(chǔ)上與用戶密切合作開發(fā)通用及專用機(jī)器人，已為許多廠家提供了數(shù)千臺(tái)各種專用機(jī)器人及生產(chǎn)線。其中一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是工件無損探傷。
在直角坐標(biāo)機(jī)器人中各個(gè)軸主要是做直線運(yùn)動(dòng)，而且運(yùn)動(dòng)方向通常是相互垂直的，所以叫直角坐標(biāo)機(jī)器人。直角坐標(biāo)機(jī)器人可分為一維到多維很多種，每一維是一個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，由一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)單元組成。一臺(tái)噴涂用三維直角坐標(biāo)機(jī)器人由三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)單元組成，而一臺(tái)碼垛機(jī)器人根據(jù)應(yīng)用要求通常由幾個(gè)一維，二維和三維直角坐標(biāo)機(jī)器人組合而成。百格拉公司直角坐標(biāo)機(jī)器人的主要技術(shù)數(shù)據(jù)是運(yùn)動(dòng)行程0到18米；負(fù)載1~180公斤；重復(fù)定位精度0.05mm；每個(gè)軸運(yùn)動(dòng)速度最高可達(dá)5米/秒。
每個(gè)直線運(yùn)動(dòng)單元的主要部分是特制高強(qiáng)度高直線度鋁型材，橫截面積可實(shí)現(xiàn)40×40mm2到120×120mm2，也可以由多根組合成為一個(gè)大截面的導(dǎo)軌。型材內(nèi)部配有特殊的鋼軌來保證機(jī)械強(qiáng)度和長期保持平行度，同時(shí)也是運(yùn)動(dòng)滑塊的載體。配滾珠絲杠和密封軸承導(dǎo)軌的直線運(yùn)動(dòng)單元的特點(diǎn)是定位精度高，帶負(fù)載能力強(qiáng)，速度最大到1米/秒；滑動(dòng)方式分為光杠滾輪軸承導(dǎo)軌和密封軸承導(dǎo)軌；優(yōu)點(diǎn)是鋼性好、磨擦系數(shù)小、阻力低、精度高；傳動(dòng)方式主要有齒型帶、齒條和滾珠絲杠傳動(dòng)；驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要分為步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)兩種，有時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)配NEUGART精密行星減速機(jī)來增大出力和減少負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
根據(jù)機(jī)器人所要完成的工作，首先確定機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成�？梢允驱堥T式，掛壁安裝式等。再按工作要求所給出各軸的運(yùn)動(dòng)行程、負(fù)載、運(yùn)動(dòng)速度、加速度，動(dòng)作周期來選每個(gè)運(yùn)動(dòng)軸直線運(yùn)動(dòng)單元的型號，所配驅(qū)動(dòng)電機(jī)及所配NEUGART精密行星減速機(jī)的型號。下圖是一個(gè)典型三維直角坐標(biāo)機(jī)器人。
二、百格拉公司機(jī)器人在無損檢測中的應(yīng)用案例
1、在航天飛船部件無損檢測中的應(yīng)用
(1)任務(wù)：采用超聲無損探傷對航天飛船上的許多
部件進(jìn)行無損掃描。
(2)機(jī)器人型號及設(shè)備
●選用百格拉三維直角坐標(biāo)機(jī)器人PR6/3,
X，Y，Z軸的有效行程分別為5400mm，
5400mm和400mm。在Z軸下端上裝配
可旋轉(zhuǎn)超聲探頭。探頭旋轉(zhuǎn)角度是0~360°。
最大可以被測物體是5400*5400*400mm。
●可對部件從上到下360°無損探傷掃描。
掃描密度幾乎沒有限制，可以非常精密，
也可以僅對部件的幾個(gè)關(guān)鍵部位進(jìn)行無損
探傷掃描。
●右圖是對儀表板進(jìn)行無損探傷掃描。
(3)任務(wù)描述：控制系統(tǒng)使用百格拉公司TLCC，驅(qū)動(dòng)電機(jī)是百格拉公司智能伺服控制系統(tǒng)TLC612，TLC411實(shí)現(xiàn)定位控制。TLCC是一個(gè)專用工控機(jī)，通過CAN總線控制TLC伺服控制系統(tǒng)。TLCC可以預(yù)存很多部件的幾何數(shù)據(jù)，用于引導(dǎo)超聲探頭等距離或多方位、多角度的無損探傷掃描。得到的測量數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在TLCC中，可以給出分析探傷的結(jié)果，可以打印或上傳給上位機(jī)，以便進(jìn)一步保存和分析，也可以顯示出探傷掃描圖象及對應(yīng)濾波，增強(qiáng)、放大、旋轉(zhuǎn)、特征提取及分析等。
2、
(1)任務(wù)：航天飛船圓柱類部件無損探傷掃描
(2)機(jī)器人型號及設(shè)備
●選用百格拉二維直角坐標(biāo)機(jī)器人LP-4/2，
●x軸行程為500mm，z軸行程為1300mm，
在Z軸上裝配掃描頭，通過可旋轉(zhuǎn)軸可對
儀表板由上到下每一個(gè)部位進(jìn)行360°掃
描。
●旋轉(zhuǎn)軸采用BERGERLAHR步進(jìn)電機(jī)
VRDM31117驅(qū)動(dòng)加NEUGART精密
行星減速機(jī)PLS90/8�？刂葡到y(tǒng)使用
百格拉公司專用工控機(jī)TLCC。
(3)任務(wù)要求：整個(gè)過程需要機(jī)器人的動(dòng)作
保持高重
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