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機器人在工件探傷中的應用
一、直角坐標機器人介紹
德國百格拉公司是世界上最著(zhù)名的機器人供應商之一，生產(chǎn)多種規格的直線(xiàn)運動(dòng)單元/導軌、步進(jìn)電機、交流伺服電機、直線(xiàn)電機和多軸數控系統。以此為基礎，在短時(shí)間內可提供各種規格的線(xiàn)性導軌、二維、三維標準機器人及用戶(hù)專(zhuān)用機器人和生產(chǎn)線(xiàn)。這些機器人可以裝備焊槍、通用手爪或專(zhuān)用工具，完成焊接、搬運、上下料、包裝、碼垛、拆垛、檢測、探傷、分類(lèi)、裝配、貼標、噴碼、打碼、（軟仿型）噴涂等一系列工作。由于百格拉的導軌、驅動(dòng)電機、減速機和控制系統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(lái)，出廠(chǎng)的機器人和生產(chǎn)線(xiàn)全部在正常工作。深受包裝機械、印刷機械、機械電子、汽車(chē)、食品、藥品和化妝品生產(chǎn)等行業(yè)新老用戶(hù)的厚愛(ài)。
百格拉公司的120多名專(zhuān)家及工程技術(shù)人員成功開(kāi)發(fā)生產(chǎn)了各種規格的線(xiàn)性導軌，并在此基礎上與用戶(hù)密切合作開(kāi)發(fā)通用及專(zhuān)用機器人，已為許多廠(chǎng)家提供了數千臺各種專(zhuān)用機器人及生產(chǎn)線(xiàn)。其中一個(gè)應用領(lǐng)域是工件無(wú)損探傷。
在直角坐標機器人中各個(gè)軸主要是做直線(xiàn)運動(dòng)，而且運動(dòng)方向通常是相互垂直的，所以叫直角坐標機器人。直角坐標機器人可分為一維到多維很多種，每一維是一個(gè)運動(dòng)軸，由一個(gè)直線(xiàn)運動(dòng)單元組成。一臺噴涂用三維直角坐標機器人由三個(gè)直線(xiàn)運動(dòng)單元組成，而一臺碼垛機器人根據應用要求通常由幾個(gè)一維，二維和三維直角坐標機器人組合而成。百格拉公司直角坐標機器人的主要技術(shù)數據是運動(dòng)行程0到18米；負載1~180公斤；重復定位精度0.05mm；每個(gè)軸運動(dòng)速度最高可達5米/秒。
每個(gè)直線(xiàn)運動(dòng)單元的主要部分是特制高強度高直線(xiàn)度鋁型材，橫截面積可實(shí)現40×40mm2到120×120mm2，也可以由多根組合成為一個(gè)大截面的導軌。型材內部配有特殊的鋼軌來(lái)保證機械強度和長(cháng)期保持平行度，同時(shí)也是運動(dòng)滑塊的載體。配滾珠絲杠和密封軸承導軌的直線(xiàn)運動(dòng)單元的特點(diǎn)是定位精度高，帶負載能力強，速度最大到1米/秒；滑動(dòng)方式分為光杠滾輪軸承導軌和密封軸承導軌；優(yōu)點(diǎn)是鋼性好、磨擦系數小、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)；驅動(dòng)電機主要分為步進(jìn)電機和伺服電機兩種，有時(shí)驅動(dòng)電機配N(xiāo)EUGART精密行星減速機來(lái)增大出力和減少負載的轉動(dòng)慣量。
根據機器人所要完成的工作，首先確定機器人的結構組成�？梢允驱堥T(mén)式，掛壁安裝式等。再按工作要求所給出各軸的運動(dòng)行程、負載、運動(dòng)速度、加速度，動(dòng)作周期來(lái)選每個(gè)運動(dòng)軸直線(xiàn)運動(dòng)單元的型號，所配驅動(dòng)電機及所配N(xiāo)EUGART精密行星減速機的型號。下圖是一個(gè)典型三維直角坐標機器人。
二、百格拉公司機器人在無(wú)損檢測中的應用案例
1、在航天飛船部件無(wú)損檢測中的應用
(1)任務(wù)：采用超聲無(wú)損探傷對航天飛船上的許多
部件進(jìn)行無(wú)損掃描。
(2)機器人型號及設備
●選用百格拉三維直角坐標機器人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
可旋轉超聲探頭。探頭旋轉角度是0~360°。
最大可以被測物體是5400*5400*400mm。
●可對部件從上到下360°無(wú)損探傷掃描。
掃描密度幾乎沒(méi)有限制，可以非常精密，
也可以?xún)H對部件的幾個(gè)關(guān)鍵部位進(jìn)行無(wú)損
探傷掃描。
●右圖是對儀表板進(jìn)行無(wú)損探傷掃描。
(3)任務(wù)描述：控制系統使用百格拉公司TLCC，驅動(dòng)電機是百格拉公司智能伺服控制系統TLC612，TLC411實(shí)現定位控制。TLCC是一個(gè)專(zhuān)用工控機，通過(guò)CAN總線(xiàn)控制TLC伺服控制系統。TLCC可以預存很多部件的幾何數據，用于引導超聲探頭等距離或多方位、多角度的無(wú)損探傷掃描。得到的測量數據可以存儲在TLCC中，可以給出分析探傷的結果，可以打印或上傳給上位機，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濾波，增強、放大、旋轉、特征提取及分析等。
2、
(1)任務(wù)：航天飛船圓柱類(lèi)部件無(wú)損探傷掃描
(2)機器人型號及設備
●選用百格拉二維直角坐標機器人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(guò)可旋轉軸可對
儀表板由上到下每一個(gè)部位進(jìn)行360°掃
描。
●旋轉軸采用BERGERLAHR步進(jìn)電機
VRDM31117驅動(dòng)加NEUGART精密
行星減速機PLS90/8�？刂葡到y使用
百格拉公司專(zhuān)用工控機TLCC。
(3)任務(wù)要求：整個(gè)過(guò)程需要機器人的動(dòng)作
保持高重
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