摘要：本文介紹德國百格拉公司生產的直角坐標機器人及主要特性。在此基礎上主要介紹幾個在在工件無損探傷中的應用按理。

 

關鍵字：工件定位  直角坐標機器人  無損探傷

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。

 

　　zaizhijiaozuobiaojiqirenzhonggegezhouzhuyaoshizuozhixianyundong，erqieyundongfangxiangtongchangshixianghuchuizhide
，suoyijiaozhijiaozuobiaojiqiren。zhijiaozuobiaojiqirenkefenweiyiweidaoduoweihenduozhong
，meiyiweishiyigeyundongzhou
，youyigezhixianyundongdanyuanzucheng。yitaipentuyongsanweizhijiaozuobiaojiqirenyousangezhixianyundongdanyuanzucheng，eryitaimaduojiqirengenjuyingyongyaoqiutongchangyoujigeyiwei，erweihesanweizhijiaozuobiaojiqirenzuheercheng。baigelagongsizhijiaozuobiaojiqirendezhuyaojishushujushiyundongxingcheng0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，yekeyiyouduogenzuhechengweiyigedajiemiandedaogui。xingcaineibupeiyouteshudegangguilaibaozhengjixieqiangduhechangqibaochipingxingdu
，tongshiyeshiyundonghuakuaidezaiti。peigunzhusiganghemifengzhouchengdaoguidezhixianyundongdanyuandetedianshidingweijingdugao
，daifuzainengliqiang，suduzuidadao1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。

 

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：

　　benwenjiangshuledeguobaigelagongsidezhijiaozuobiaojiqirenpeitaochaoshengbosaomiaoyi
，zaigongjiantanshangzhongdesanliyingyong。ciwai，deguobaigelagongsidezhijiaozuobiaojiqirenhaibeidaliangyongyuX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(he)CCD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！