上海眾拓三坐標龍門機器人對飛機零件的檢測

文章作者：上海眾拓機器人技術有限公司  楊樹彬

參考資料：德國BAHR公司直角坐標機器人

關鍵字：德國BAHR，三坐標機器人，直角坐標機器人

一、工作要求：
1、采用超聲無損探傷對飛機的許多 小部件進行無損掃描。

用超聲波檢測（UT）方法進行探傷檢測：

2、探傷范圍：

X ， Y ， Z 軸的有效行程分別為800mm ，600mm 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° ；

3、  件形狀：

工件形狀包含圓弧、直線、曲面等各種元素，所以要求機器人能夠方便實現空間插補；

4、  位精度及分辨率：

重復定位度為±0.05mm,系統分辨率0.01 mm

5、控制系統：

系統要求能夠對檢測數據要進行分析處理，包括顯示出探傷掃描圖像、濾波、增強、放大、旋轉、特征提取、將探傷結果打印或上傳給上位機、位置標記 等。同時要求系統能夠根據工件的圖紙生成可執行的運動控制文件。

二、機器人組成：
        該機器人由安裝架、機器人定位系統、伺服驅動系統、末端檢測設備（相機）、控制系統等組成。
       1、機器人安裝架

檢測室的運動速度較慢，負載較輕，使用鋁型支架就可以了。

2、機器人定位系統

機器人定位系統是整臺設備的核心，為德國bahr公司產品， X,Y,Z三坐標均選擇為同步齒形帶傳動，單坐標重復定位精度為0.05mm，最快直線運動速度：1000mm/s。其中X坐標軸為兩根長度為1200mm，跨度為800mm的定位系統ELZ40，由同步傳輸器保證兩根定位系統運動的同步，由一臺400W伺服電機驅動。出于驅動扭矩及慣量的匹配，需要配一臺行星減速機。

Y軸選用ELZ40和ELR40定位單元，由于結構要求，兩個定位單元上下并排放置。ELZ40為主驅動結構，ELR40位輔助結構。兩根定位系統由一臺400W伺服電機驅動，出于驅動扭矩及慣量的匹配，需要配一臺行星減速機。

Z軸選用ELSZ40定位系統單元，出于安裝考慮，滑塊需要延長，并與Y軸滑塊固定在一起。，驅動定位體的伺服電機驅動和滑塊安裝在一起。。實際應用中我們選擇了一臺400W帶抱閘的伺服電機，匹配了一臺行星減速機。

      旋轉軸安裝在Z軸的末端，于一臺微型伺服電機帶動一臺精密行星減速機形成，相機安裝在減速機的輸出端，隨減速機的旋轉而旋轉。

3、伺服驅動系統

選用具有通用功能的伺服電機。每個運動軸配有一臺伺服電機及一臺減速機，四個運動軸，共四套伺服電機和四臺減速機，其中垂直運動軸為帶抱閘伺服電機。

4、視覺系統

該部分由光源、鏡頭等組成。功能是時時將圖像傳輸給控制中心。

5、控制系統

控制系統由大型PLC、觸摸屏組成。該系統擁有強大的Profibus通訊功能。能夠將數據實時傳輸給以太網，能夠將控制指令以總線的方式發送給伺服系統，使整個的運動相當流暢。該系統可預置多種工件的程序，更換品種時可在觸摸屏上調用相應程序。

6、安全防護裝置

該機具有故障提示及報警功能，并且每次出現故障時都能準確的反映出故障具體位置，便于迅速排除故障，主要包括：機器人碰撞保護功能；工件安裝到位檢測；光幕安全保護。