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機器人在工件探傷中的應(yīng)用
一、直角坐標(biāo)機器人介紹
德國百格拉公司是世界上最著名的機器人供應(yīng)商之一，生產(chǎn)多種規(guī)格的直線運動單元/導(dǎo)軌、步進電機、交流伺服電機、直線電機和多軸數(shù)控系統(tǒng)。以此為基礎(chǔ)，在短時間內(nèi)可提供各種規(guī)格的線性導(dǎo)軌、二維、三維標(biāo)準(zhǔn)機器人及用戶專用機器人和生產(chǎn)線。這些機器人可以裝備焊槍、通用手爪或?qū)Ｓ霉ぞ撸瓿珊附�、搬運、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)動電機、減速機和控制系統(tǒng)等所有部件全部自己生產(chǎn)，使得機器人整體性能更加優(yōu)異。十多年來，出廠的機器人和生產(chǎn)線全部在正常工作。深受包裝機械、印刷機械、機械電子、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)通用及專用機器人，已為許多廠家提供了數(shù)千臺各種專用機器人及生產(chǎn)線。其中一個應(yīng)用領(lǐng)域是工件無損探傷。
在直角坐標(biāo)機器人中各個軸主要是做直線運動，而且運動方向通常是相互垂直的，所以叫直角坐標(biāo)機器人。直角坐標(biāo)機器人可分為一維到多維很多種，每一維是一個運動軸，由一個直線運動單元組成。一臺噴涂用三維直角坐標(biāo)機器人由三個直線運動單元組成，而一臺碼垛機器人根據(jù)應(yīng)用要求通常由幾個一維，二維和三維直角坐標(biāo)機器人組合而成。百格拉公司直角坐標(biāo)機器人的主要技術(shù)數(shù)據(jù)是運動行程0到18米；負(fù)載1~180公斤；重復(fù)定位精度0.05mm；每個軸運動速度最高可達(dá)5米/秒。
每個直線運動單元的主要部分是特制高強度高直線度鋁型材，橫截面積可實現(xiàn)40×40mm2到120×120mm2，也可以由多根組合成為一個大截面的導(dǎo)軌。型材內(nèi)部配有特殊的鋼軌來保證機械強度和長期保持平行度，同時也是運動滑塊的載體。配滾珠絲杠和密封軸承導(dǎo)軌的直線運動單元的特點是定位精度高，帶負(fù)載能力強，速度最大到1米/秒；滑動方式分為光杠滾輪軸承導(dǎo)軌和密封軸承導(dǎo)軌；優(yōu)點是鋼性好、磨擦系數(shù)小、阻力低、精度高；傳動方式主要有齒型帶、齒條和滾珠絲杠傳動；驅(qū)動電機主要分為步進電機和伺服電機兩種，有時驅(qū)動電機配NEUGART精密行星減速機來增大出力和減少負(fù)載的轉(zhuǎn)動慣量。
根據(jù)機器人所要完成的工作，首先確定機器人的結(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動行程、負(fù)載、運動速度、加速度，動作周期來選每個運動軸直線運動單元的型號，所配驅(qū)動電機及所配NEUGART精密行星減速機的型號。下圖是一個典型三維直角坐標(biāo)機器人。
二、百格拉公司機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
部件進行無損掃描。
(2)機器人型號及設(shè)備
●選用百格拉三維直角坐標(biāo)機器人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關(guān)鍵部位進行無損
探傷掃描。
●右圖是對儀表板進行無損探傷掃描。
(3)任務(wù)描述：控制系統(tǒng)使用百格拉公司TLCC，驅(qū)動電機是百格拉公司智能伺服控制系統(tǒng)TLC612，TLC411實現(xiàn)定位控制。TLCC是一個專用工控機，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，以便進一步保存和分析，也可以顯示出探傷掃描圖象及對應(yīng)濾波，增強、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)機器人型號及設(shè)備
●選用百格拉二維直角坐標(biāo)機器人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部位進行360°掃
描。
●旋轉(zhuǎn)軸采用BERGERLAHR步進電機
VRDM31117驅(qū)動加NEUGART精密
行星減速機PLS90/8。控制系統(tǒng)使用
百格拉公司專用工控機TLCC。
(3)任務(wù)要求：整個過程需要機器人的動作
保持高重
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