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一、 直角坐標機器人介紹
德國百格拉公司是世界上最著名的機器人供應商之一，生產多種規格的直線運動單元/導軌、步進電機、交流伺服電機、直線電機和多軸數控係統。以此為基礎，在短時間內可提供各種規格的線性導軌、二維、三維標準機器人及用戶專用機器人和生產線。這些機器人可以裝備焊槍、通用手爪或專用工具，完成焊接、搬運、上下料、包裝、碼垛、拆垛、檢測、探傷、分類、裝配、貼標、噴碼、打碼、（軟仿型）噴塗等一係列工作。由於百格拉的導軌、驅動電機、減jian速su機ji和he控kong製zhi係xi統tong等deng所suo有you部bu件jian全quan部bu自zi己ji生sheng產chan，使shi得de機ji器qi人ren整zheng體ti性xing能neng更geng加jia優you異yi。十shi多duo年nian來lai，出chu廠chang的de機ji器qi人ren和he生sheng產chan線xian全quan部bu在zai正zheng常chang工gong作zuo。深shen受shou包bao裝zhuang機ji械xie、印刷機械、機械電子、汽車、食品、藥品和化妝品生產等行業新老用戶的厚愛。
百格拉公司的120duomingzhuanjiajigongchengjishurenyuanchenggongkaifashengchanlegezhongguigedexianxingdaogui，bingzaicijichushangyuyonghumiqiehezuokaifatongyongjizhuanyongjiqiren，yiweixuduochangjiatigongleshuqiantaigezhongzhuanyongjiqirenjishengchanxian。qizhongyigeyingyonglingyushigongjianwusuntanshang。
在(zai)直(zhi)角(jiao)坐(zuo)標(biao)機(ji)器(qi)人(ren)中(zhong)各(ge)個(ge)軸(zhou)主(zhu)要(yao)是(shi)做(zuo)直(zhi)線(xian)運(yun)動(dong)，而(er)且(qie)運(yun)動(dong)方(fang)向(xiang)通(tong)常(chang)是(shi)相(xiang)互(hu)垂(chui)直(zhi)的(de)，所(suo)以(yi)叫(jiao)直(zhi)角(jiao)坐(zuo)標(biao)機(ji)器(qi)人(ren)。直(zhi)角(jiao)坐(zuo)標(biao)機(ji)器(qi)人(ren)可(ke)分(fen)為(wei)一(yi)維(wei)到(dao)多(duo)維(wei)很(hen)多(duo)種(zhong)，每(mei)一(yi)維(wei)是(shi)一(yi)個(ge)運(yun)動(dong)軸(zhou)，由(you)一(yi)個(ge)直(zhi)線(xian)運(yun)動(dong)單(dan)元(yuan)組(zu)成(cheng)。一(yi)台(tai)噴(pen)塗(tu)用(yong)三(san)維(wei)直(zhi)角(jiao)坐(zuo)標(biao)機(ji)器(qi)人(ren)由(you)三(san)個(ge)直(zhi)線(xian)運(yun)動(dong)單(dan)元(yuan)組(zu)成(cheng)，而(er)一(yi)台(tai)碼(ma)垛(duo)機(ji)器(qi)人(ren)根(gen)據(ju)應(ying)用(yong)要(yao)求(qiu)通(tong)常(chang)由(you)幾(ji)個(ge)一(yi)維(wei)，二(er)維(wei)和(he)三(san)維(wei)直(zhi)角(jiao)坐(zuo)標(biao)機(ji)器(qi)人(ren)組(zu)合(he)而(er)成(cheng)。百(bai)格(ge)拉(la)公(gong)司(si)直(zhi)角(jiao)坐(zuo)標(biao)機(ji)器(qi)人(ren)的(de)主(zhu)要(yao)技(ji)術(shu)數(shu)據(ju)是(shi)運(yun)動(dong)行(xing)程(cheng)0到18米；負載1~180公斤；重複定位精度0.05mm；每個軸運動速度最高可達5米/秒。
每個直線運動單元的主要部分是特製高強度高直線度鋁型材，橫截麵積可實現40×40mm2到120×120mm2，也ye可ke以yi由you多duo根gen組zu合he成cheng為wei一yi個ge大da截jie麵mian的de導dao軌gui。型xing材cai內nei部bu配pei有you特te殊shu的de鋼gang軌gui來lai保bao證zheng機ji械xie強qiang度du和he長chang期qi保bao持chi平ping行xing度du，同tong時shi也ye是shi運yun動dong滑hua塊kuai的de載zai體ti。配pei滾gun珠zhu絲si杠gang和he密mi封feng軸zhou承cheng導dao軌gui的de直zhi線xian運yun動dong單dan元yuan的de特te點dian是shi定ding位wei精jing度du高gao，帶dai負fu載zai能neng力li強qiang，速su度du最zui大da到dao1米/秒；滑動方式分為光杠滾輪軸承導軌和密封軸承導軌；優點是鋼性好、磨擦係數小、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；驅動電機主要分為步進電機和伺服電機兩種，有時驅動電機配NEUGART精密行星減速機來增大出力和減少負載的轉動慣量。
根據機器人所要完成的工作，首先確定機器人的結構組成。可以是龍門式，掛壁安裝式等。再按工作要求所給出各軸的運動行程、負載、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機器人。
二、百格拉公司機器人在無損檢測中的應用案例
1）在航天飛船部件無損檢測中的應用
（1） 任務：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） 機器人型號及設備
● 選用百格拉三維直角坐標機器人PR 6/3 ,
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*400 mm。
● 可對部件從上到下360°無損探傷掃描。
掃描密度幾乎沒有限製，可以非常精密，
也可以僅對部件的幾個關鍵部位進行無損
探傷掃描。
● 右圖是對儀表板進行無損探傷掃描。
（3） 任務描述：控製係統使用百格拉公司TLCC，驅動電機是百格拉公司智能伺服控製係統TLC612，TLC411實現定位控製。TLCC是一個專用工控機，通過CAN總線控製TLC伺服控製係統。TLCC可以預存很多部件的幾何數據，用於引導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：航天飛船圓柱類部件無損探傷掃描
（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，通過可旋轉軸可對
儀表板由上到下每一個部位進行360°掃
描。
● 旋轉軸采用BERGER LAHR步進電機
VRDM31117驅動加NEUGART精密
行星減速機PLS90/8。控製係統使用
百格拉公司專用工控機TLCC。
（3） 任務要求：整個過程需要機器人的動作
保持高重複性，並且要求定位極其精確，
可簡便地完成自動和手動操作等功能的轉換。這裏探頭不轉，可以上下和前後精密運動。被測部件要轉動，其它功能類同前麵1）中所描述的。
3）
（1） 任務：超大型圓柱類鋼件無損探傷掃描。
（2） 機器人型號及設備
● 選用二維直角坐標機器人LP-8/2，
● 完成X軸和Z軸方向上的動作。X軸驅動電機采用BERGER LAHR伺服電機SER31122，SER31122驅動一個德國NEUGART公司精密行星減速機PLS90HP。Z軸驅動電機采用BERGER LAHR步進電機VRDM3913，VRDM3913驅動一個德國NEUGART公司精密行星減速機PLS70/64HP。
● 被測物體是8m長，直徑600mm的柱類鋼件，放在一個大型液體容器裏。大型容器的兩端各有一個夾具，用於水平固定柱類鋼件。鋼件作為轉動軸由一台BERGER LAHR伺服電機SER31122配德國NEUGART公司精密行星減速機PLS115/64HP驅動。
(3) 任務要求：
旋轉軸帶動長約8m的鋼件每旋轉一個角度X1後靜止，Z軸下到鋼件表麵X2毫米高後停止。這時X軸開始運動，每移動X3毫米探頭掃描一次，完成X軸方向8m長的掃描後X軸和Z軸都處於靜止狀態。旋轉軸再按原轉動方向轉動X1度停止，X軸開設掃描運動。這一過程要反複進行到整個鋼件表麵被均勻掃描一次。
所以整個過程需要機器人的動作保持高重複性，平穩性，並且要求定位極其精確。X軸的定位精度如下：電機每轉為16384點，經行星減速機64倍減速後為16384*64。X軸的驅動軸每轉一轉，X軸行走175mm,電機每轉一步X軸走175000/16384/64 =0.167 μm. X軸的定位精度如下：電機每轉為16384點，經行星減速機64倍減速後為16384*64。旋轉軸每轉一轉對應的周長是600*3.14 = 1884mm, 電機每轉一步旋轉軸表麵轉過1884000/16384/64 =1.797 μm。實(shi)際(ji)上(shang)用(yong)不(bu)著(zhe)這(zhe)樣(yang)高(gao)的(de)精(jing)度(du)，而(er)用(yong)精(jing)密(mi)行(xing)星(xing)減(jian)速(su)機(ji)的(de)目(mu)的(de)是(shi)為(wei)了(le)大(da)量(liang)減(jian)少(shao)驅(qu)動(dong)電(dian)機(ji)與(yu)負(fu)載(zai)的(de)轉(zhuan)動(dong)慣(guan)量(liang)比(bi)，來(lai)保(bao)證(zheng)各(ge)軸(zhou)的(de)精(jing)確(que)平(ping)穩(wen)運(yun)行(xing)。 控製係統使用百格拉公司專用工控機TLCC，其功能同前麵的兩個應用。
三、結束語：
本(ben)文(wen)講(jiang)述(shu)了(le)德(de)國(guo)百(bai)格(ge)拉(la)公(gong)司(si)的(de)直(zhi)角(jiao)坐(zuo)標(biao)機(ji)器(qi)人(ren)配(pei)套(tao)超(chao)聲(sheng)波(bo)掃(sao)描(miao)儀(yi)，在(zai)工(gong)件(jian)探(tan)傷(shang)中(zhong)的(de)三(san)例(li)應(ying)用(yong)。此(ci)外(wai)，德(de)國(guo)百(bai)格(ge)拉(la)公(gong)司(si)的(de)直(zhi)角(jiao)坐(zuo)標(biao)機(ji)器(qi)人(ren)還(hai)被(bei)打(da)量(liang)用(yong)於(yu)X射線探傷掃描。類似的應用還有配備CCD攝she像xiang機ji來lai檢jian驗yan和he識shi別bie一yi些xie印yin刷shua品pin的de質zhi量liang。配pei備bei激ji光guang高gao度du測ce量liang儀yi來lai對dui超chao大da物wu體ti的de三san維wei形xing狀zhuang進jin行xing測ce量liang和he檢jian驗yan，如ru大da型xing鑄zhu件jian和he飛fei機ji上shang許xu多duo三san維wei鋁lv板ban等deng。在zai許xu多duo測ce量liang工gong作zuo中zhong，德de國guo百bai格ge拉la公gong司si的de直zhi角jiao坐zuo標biao機ji器qi人ren多duo年nian來lai運yun行xing非fei常chang穩wen定ding可ke靠kao。用yong德de國guo百bai格ge拉la公gong司si的de直zhi角jiao坐zuo標biao機ji器qi人ren和he直zhi線xian運yun動dong單dan元yuan可ke以yi很hen快kuai組zu裝zhuang成cheng幾ji乎hu所suo需xu的de各ge種zhong樣yang式shi尺chi寸cun的de測ce試shi專zhuan用yong機ji器qi人ren，節jie省sheng時shi間jian，人ren力li和he費fei用yong。北bei京jing兩liang家jia用yong戶hu用yong德de國guo百bai格ge拉la公gong司si的de直zhi角jiao坐zuo標biao機ji器qi人ren和heCCD攝像機來檢驗物體，兩年來機器人運行非常平穩。隨著大批量全自動化生產的迅猛發展及很多產品要在許多生產環節100%被檢測，這類直角坐標機器人將具有更加廣範的市場前景和發展潛力！
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