1、机器人柔性磨削抛光ABB 新推全球柔性精加工解决方案-机械加工力控制技术http:/ 2008-6-12 佳工机电网 ABB 突破传统铸件清理工艺的瓶颈，研发的机械加工力控制技术，不仅大大提高了生产效率，而且还可以节省编程时间，提高质量水平和稳定性。 第六届中国国际压铸会议暨展览会将于 6 月 18 至 21 日在上海国际展览中心举行。届时电力和自动化集团 ABB将新推全球柔性精加工解决方案机械加工力控制技术，囊括 FC 图形编程界面、FC Pressure 和 FC SpeedChange 三种新型功能。传统的铸件清理技术采用位置控制原理，因需要尽可能精确地确定机器人运行路径，编程工作复杂而
2、耗时。传统技术尽管在理论上可获得恒定的研磨抛光质量，然而事实并不尽如人意，加工后的铸件往往前后品质不一，公差各不相同，难以获得稳定的工艺效果。RobotWare Machining FC 软件配备图形用户界面，采用图标化选项、向导型操作，具有自动路径学习能力，将编程工作化繁为简。Force Control Pressure（压力控制）软件可确保机器人始终沿着工件的表面运行。无论路竟是直是弯，机器人在垂直方向上的位置将得到持续调整，当机器人进行铸件研磨抛光时，该功能可保持刀具对工件的压力（即表面接触压力）始终不变。FC SpeedChange（变速控制）功能，当机器人对铸件的表面或分型线进行去毛
3、刺、去飞边操作时，该功能可持续控制其操作速度，在遇到较大凸起时能自动减速运行。机加工力控制 传统的机器人编程方式采用定义路径与速度的原理。也就是说，不论加工过程中受力大小，机器人的运行路径与速度始终保持预先所设的值。如果所设路径与零件的表面或尺寸不吻合，将立即产生质量问题，还可能损坏刀具。 为解决机加工中的实际问题，ABB 精心开发了 RobotWare Machining FC 软件。采用该软件的机器人能迅速而精确地适应加工材料或零件的表面轮廓及连贯性。FC 图形编程界面、FC Pressure 和 FC SpeedChange 这 3 种新功能为机器人的机加工应用开辟了新空间，有助于改善加
4、工效果、提升产品质量、提高生产效率、加快编程进度、缩短节拍时间、降低生产成本。 ABB 助力铸造业发展 力推自动化机器人2008-6-18 10:33:40 中国自动化网编辑 王曾文 网友评论 0 条 点击查看为进一步推动中国压铸工业的发展，实现中国压铸与世界压铸业的技术交流、信息沟通、互相合作的目的，6 月 18 日，第六届中国国际压铸会议暨展览会在上海国际展览中心隆重开幕。 全球领先的电力和自动化技术厂商 ABB 出席展会，并推出了全球柔性精加工解决方案机械加工力控制技术，囊括 FC 图形编程界面、FCPressure 和 FCSpeedChange 三种新型功能。据了解，当前国际上压铸技
5、术的发展趋势是提高铸造行业的自动化程序，从而提高铸件质量及可靠性，生产优质近终形铸件。传统的铸件清理技术采用位置控制原理，因需要尽可能精确地确定机器人运行路径，编程工作复杂而耗时。传统技术尽管在理论上可获得恒定的研磨抛光质量，然而事实并不尽如人意，加工后的铸件往往前后品质不一，公差各不相同，难以获得稳定的工艺效果。 此方案将编程工作化繁为简，可确保机器人始终沿着工件的表面运行。无论路竟是直是弯，机器人在垂直方向上的位置将得到持续调整，当机器人进行铸件研磨抛光时，该功能可保持刀具对工件的压力（即表面接触压力）始终不变；当机器人对铸件的表面或分型线进行去毛刺、去飞边操作时，该功能可持续控制其操作速
6、度，在遇到较大凸起时能自动减速运行。记者了解到，2007 年，ABB 集团在上海宣布，其最新型号机器人正式在中国上海投入生产。ABB 集团是目前唯一一家在中国从事工业机器人生产的外资企业。 一直以来以人工为主、劳动力密集的铸造行业，机器人的运用将是大势所趋。特别是当前，铸件品质的稳定性直接决定着其市场反响如何，为此铸造厂不断谋求更多地引入自动化进程削减废品率、增强生产效率。 ABB 不仅生产机器人本体，还生产相应配套工具以介入到熔模精密铸造、铸锭搬运、锻造等绝大多数的生产环节，为客户提供一整套铸造自动化的解决方案。力控制和机器视觉提高机器人精确和灵活性作者：Joseph O 文章来源：Cont
7、rolEngineering 点击数 ： 304 更新时间：2009-3-27 23:04:35Kuka 的机器人使用了公司的 CAM-Rob 软件，能应付越来越多的加工操作。现在公司倾向于处理软材料，但是也有可能处理硬点的材料，这取决于误差要求。目前的关节机器人很精确，每天进行重复活动，而活动范围在千分之几英寸之内。其精确性是它们受工程师青睐的原因之一。然而精确有时也会成为不利因素。在真实世界中，每个部件尺寸形状可能稍有不同，这有可能限制了机器人的使用，因为这些机器人的运动是根据标准尺寸事先编程好的。精加工和组装工作就有这样的问题，这些工作要求通过感觉来操作，比如组装恰好啮合的齿轮、金属件抛
8、光和其他各种车工工作。如果你以前因为上面的这些原因放弃使用机器人，那现在你或许该重新考虑使用它了。在过去的几年里机器人供应商开发出两种技术，这些技术可以提高机器人对实际组装和精加工操作中存在的差异的适应能力。其中的一种技术是为机器人增加力控制功能，让机器人具有“感觉” ，另一种技术是使用机器视觉系统让机器人“ 观察” 并适应部件尺寸和位置的差异。 力控制可以让机器人进行精加工操作，像这台链锯的磨削机械正在做的那样。把力控制和机器视觉结合起来不仅能提高机器人的技术性能还能提高经济效益。下面我们详细介绍这两种技术及其应用设备，这两种技术让这些应用设备彻底改观。力控制在机械臂末端增加力控制传感器和提
9、高控制软件的性能可让机器人根据它们工作时受到的力而进行自我调整。机器人有时精确得有些死板了控制工程网版权所有，机器人视觉系统可以帮助它们根据情况灵活应对。例如，ABB Robotics 公司开发出一套称为先进力控制（ Advanced Force Control）的系统，这套系统可以作为可选组件安装在公司生产的各种机械手上。这套系统在机械手的腕关节上使用了 ATI Industrial Automation 公司提供的力和扭矩传感器。“ 我们把传感器搜集到的数据传递给我们的轴控制器来控制力和速度，”北美 ABB Robotic Assembly 公司的副总裁兼总经理 Jerry Osborne
10、 称，“控制器还有很多运转部件共同实现这一功能。”机器人混合传感力控制和机器视觉正成为机器人技术的新潮流，机器人工业协会(RIA)称为“混合传感 ”简而言之，混合传感就是把各种传感技术结合起来引导机器人的运动。“但是它不是简单地把各种传感器装在一起，”Millersville 大学工业技术领域的教授 John Wright 博士称，他最近出版了一本关于混合传感最新研究的著作，他认为混合传感要求各种传感器“协同” 工作 跟简单的把各个传感器的数据搜集起来相比，协同工作能提供更多信息。“必须做到 1+12，”Wright还认为这些系统可能需要具有内置智能的传感器。传感器协作这个概念看起来有点模糊。
11、但是 Wright 用人类学术语这样解释。“考虑一下我们自己的感觉，” 他说。“我们是通常把各个感官搜集的信息结合起来全面了解世界，而不是只靠一个感官。这种方法也能让机器人受益。”当然，机器人的感官实际上跟人的不同。但是他们可以从大量的商用工业传感器中选择他们所需要的传感器。在他的研究报告中，Wright 列举了一长串传感器机器人的供应商、用户和研究人员，认为他们是混合传感器的潜在用户。这些传感器包括视觉传感器、光电传感器、激光传感器、红外传感器、感应传感器、电容传感器、磁传感器、热传感器、超声波传感器、无线电频率传感器、接触传感器和力传感器。那么哪些最有可能组合在一起？Wright 的 RI
12、A 研究可提供一些线索。他调查和访问了很多 RIA 成员，询问在广泛的材料处理应用设备（从码垛堆积和部件处理到机械装载和捡拾装置）哪种混合传感器最有用。结果具有机器人“视觉”的混合传感器排名第一。这些传感器的传感系统把基于摄像机的机器视觉、红外传感器或光电设备和其他类型的传感器结合在一起。Wright 还称把机器人视觉和力控制结合起来很可能产生一种有价值的混合传感系统。不过如果你想要装备具有混合传感系统的机器人的话，估计还得等一阵。据 Wright 称，真正的混合系统- 具有协同特征的系统- 现在还主要处于学术科研阶段。但是一旦开始商业化，大家对混合传感会很感兴趣。Wright 的调查结果中有
13、 74%的回信人称会寻找并考虑使用有用的混合系统。“对于供应商来说，开发易用的混合系统会带来巨大商机，”Wright 称。据 Osborne 称，这套系统能感受 6 个轴的力，精确度在 2.5 牛顿控制工程网版权所有，反应时间为 4 毫秒。这套系统还能配合机器人的速度和定位控制，比如先运行一个搜索模式来确定特征或对象，然后在进行组装的时候切换到力控制。sborne 称，在组装应用设备中机器人的接触力会引起麻烦，对于这些组装应用设备来说一个选择是在传统的定位控制机械手上增加适应装置。不过在大多数情况下这些力传感设备实际上还是在人手里工作或者变为复杂、不能通用的组装机械。ABB 公司差不多在三年前
14、就开始开发力控制系统，应用于汽车变距器中的花键齿轮装配线。“ 这是一项手动工作因为你要感受到花键齿轮的啮合，”Osborne 指出现在有 12 套系统在世界各地运转。 ABB 还把力控制应用于其他难应付的装配线，比如活塞抛光和火花塞装配线。Osborne 称这套系统可以应用于任何压合装配线。尽管力控制系统在三年前是为汽车装配线设计的，但是现在看来它在车工和精加工领域会发挥更大作用。Osborne 称目前系统主要应用于精加工设备，比如磨光。他说：“ 我们有 50 套系统应用于精加工设备，其中一些是应用于镁材质笔记本电脑外壳的抛光，”在这些设备中，力控制在人机工程学和质量方面具有优势，跟人工抛光相
15、比它的力更稳定同时又不会损害内部的部件。在机械手末端进行力控制在自动加工领域也会有用武之地。Kuka Robotics 公司在它的机器人上也安装了力-扭矩传感器，该公司提供用于磨削和铣削的系统。据该公司的营销主管 Kevin Kozuszek称，力控制机器人开始在“预加工” 设备或者使用机器人进行粗加工的设备越来越受到欢迎，只要一台 CNC 机器进行精加工就行了。在这种情况下，力控制通过优化机械手和工件的接触力来帮助机器人减小了加工工具填料和速度的差距。Kozuszek 称这种方法降低了固定设备及其安装的成本，因而能为用户节约大量资金。“ 如果你使用这种机器人，你就可以减少使用 CNC 机器的
16、数量。”ABB 公司的 Osborne 也举了预加工的类似案例，并认为那些误差要求不严格的应用设备还是不要用机器人加工来代替 CNC。没有人建议使用机械臂进行精确加工操作，机械臂缺乏加工工具那种内在的机械强度。但是，Osborne和其他人认为在误差范围跟机器人活动范围相差不大的机器上，通常在千分之几英寸，具有力控制的机器人会有用武之地。同时 Kuka 建议在软材料的自动加工领域应用该技术，比如铝或塑料。Kozuszek 介绍： “在制造原型和小批量生产设备领域，该技术很有前途，特别是能节省大量安装复杂定位装置和设备的时间。”Kuka 的客户之一还开发出一种新的机器人加工元件，可以用于处理硬材料
17、石头。USMechatronics 公司和 Seis Group 公司是两家系统集成商，致力于机器人和其他电机项目，最近开发出一台称为 RoboJet 的石料切割机器人。这台石料切割机器人具有一个喷水研磨切割机、旋转锯和 3D 铣刀头。这个机器人由 USMechatronics 公司的专利控制软件和 Kuka 公司的 CAMRob 机器人加工软件控制，能自动切换切割方法。 ，比如此处的 ABB TrueView 系统，在机器人终端受动器安装了照明和摄像机系统。摄像机拍摄的图像可以帮助机器人进行 3D 定位视觉导引机器人系统，比如此处的 ABB TrueView 系统，在机器人终端受动器安装了照
18、明和摄像机系统。摄像机拍摄的图像可以帮助机器人进行 3D 定位。在石料加工工业这三种方法都被使用，但通常是每个方法都有一台机器。“这是他们第一次见到这种机器人设备，”Seis 公司总裁 Chris Barbazette 称，“它引起了极大的兴趣， ”他称这种设备可能取代全部或部分的传统单功能切割机，可节省大量资金。他还称这种机器人还提高利用率。“这台机器一直在工作，要么在切割石料要么在移动石料入位。”传统的单功能机器通常做不到这一点，因为经常有空等时间。此外这种设备还能节省厂房空间。Barbazette 预计 RoboJet 方法在其他那些在多个单功能机器和流程进行加工的行业也会发挥重要作用。
19、他认为复合材料是一个可以采用更加自动化精加工的成熟领域。同时他也在研究金属加工设备。Barbazette 认为，“把机器人作为车工工具的思想目前还刚刚起步，在精密应用领域我认为它不会和 CNC 竞争，这是因为它的强度问题，但是在某些应用设备上机器人前途光明。”机器视觉另外一个越来越受关注的应用技术是视觉机器人。这些系统在机器人的终端受动器增加了 CCD 摄像机和照明设备，同时专门的软件把照相机拍摄的图像翻译成机器人的移动命令。Braintech 公司就为 ABB Robotics 公司开发了这样一套系统，被称为 TrueView 据 Braintech 公司的副总裁 Jim Dara 介绍，这
20、种基于 Windows 的现成的视觉引导系统可以实现在 3D 空间的精确定位，精度可以达到“亚毫米 ”级。如果使用机器人进行预加工，在处理能力不变的情况下你只需要更少的CNC 机器。Braintech 公司也为福特、通用和其他多家汽车制造公司提供 TrueView 系统。在这些汽车设备和其他非汽车设备中应用此技术，共同的思路是在机器人自动 组装前，必须把部件摆正控制工程网版权所有，视觉系统可以省去摆正部件的成本。Dara 指出，定制固定装置、精密定位工具和其他定位方法“ 在一般工厂中要花费好几十万美元。”相反，机器视觉系统根据复杂程度售价从 10 控制工程网版权所有,000 美元到 100,0
21、00 美元不等。Dara 解释说： “机器人有时精确得有些死板了，机器视觉系统可以帮助它们根据情况灵活应对。”方案介绍智通机器人公司推出的柔性磨削抛光加工系统主要由机器人、磨削抛光设备、力控制设备、三维扫描仪、离线编程软件、校准技术和在线控制技术等组成，覆盖了磨削抛光工艺的各个方面，先进的技术使得该系统能够处理各种复杂形状的工件，并且保证了工件的加工质量和产品的一致性。目前国内外复杂几何形状工件（航空叶片、汽轮机叶片、人体关节、洁具等）的磨削抛光工艺都是由人工完成的，不仅具有加工效率低、产品一致性难以保证、生产人员工作环境恶劣等弊端，同时管理成本较高。机器人柔性加工系统磨削抛光解决方案通过配置
22、机器人系统、磨削抛光机构、交互式磨削抛光系统软件、三维测量系统等，实现了复杂形状工件磨削抛光的自动化，提高了成品率，并极大地缩短了加工时间。利用安装在机器人上的力传感器,实时地反馈给机器人加工时的受力信息，使得系统能够实现均匀磨削。该系统具有离线编程、在线校准、在线力反馈补偿、在线质量控制等功能，极大地提高了产品加工效率，并保证了加工工件的质量高度一致性。 图 1 机器人磨削抛光系统系统特性智通公司针对机器人对磨削抛光设备的特殊要求，设计出了新一代的砂带机和抛光机。砂带机具有多个可用磨削接触轮，在磨削加工过程中，机器人可控制砂带机转速、自动调整砂带的张紧力、自动选择当前的可用接触轮。多接触轮的
23、独特设计既增加了可用磨削接触轮的个数同时减低了砂带机的制造成本。抛光机具有自动位置补偿的功能，在抛光过程中，该机可以自动探测抛光轮的磨损情况，自动调整抛光轮的位置从而补偿抛光轮磨损带来的位置误差，这是自动化抛光系统必须具备的功能。图 2 磨削抛光机 砂带机优点可根据工件的磨削要求自动更换接触轮一条砂带连接多个接触轮，可根据需要选择使用的接触轮，并且接触轮的位置动态可调 能够适应不同长度和宽度的砂带方便调节砂带张紧程度可微调砂带位置，便于调试磨削抛光程序砂带速度支持手动和自动两种调节方式砂带机带有气动压力调节装置，可根据不同要求手工或自动调节砂带软硬程度砂带机配有专用除尘装置。力控制磨削特点通过
24、和 ABB 公司的技术合作，智通机器人公司创新性的在机器人磨削抛光系统中增加了力控制设备。通过力的反馈，系统可以检测磨削过程中工件和磨削接触轮之间的磨削压力，通过实时的调整机器人运动程序，可以实现磨削过程中磨削压力的平稳，从而大大提高工件的磨削质量，提高磨削后的工件精度。图 3 装有力传感器的机器人抛光系统系统特点节省资金:自动化生产线大大减少了使用具有丰富经验的技工的成本；磨削抛光质量的高度一致性降低了产品的不合格率；节省时间：离线编程技术能够很快生成新的工件的磨削程序，使得工件很快得以投产；柔性加工能力使得系统更快的从加工一种工件变为加工另一种工件，对于小批量、多种类工件生产尤其有效；生产率：与人工相比生产效率大大提高；可长时间连续加工；产品质量：高度一致性的产品质量；改善工作环境：密闭式机器人工作间将高噪音和金属粉尘的工作环境与外部隔离，降低了人员暴露于 恶劣环境下的危害；图 4 叶片磨抛实例图 5 水龙头磨抛实例
