基于EPSON机器人的工业自动化解决方案设计.docx

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基于EPSON机器人的工业自动化解决方案设计

摘要

随着社会的发展，人口红利已经逐年减弱，工厂流水线招人也变得越来越难。

而随着工业转型升级需求释放、生产力成本上升等问题的凸显，再加上科技进步后的工业机器人性价比日益提高，很多公司已经向工业自动化方向发展，目前工业机器人在不少领域已隐隐形成替代人工的趋势，而在工程机械行业这一趋势同样适用，生产自动化已经成为现今工程机械企业转型升级的必经之路。

本文设计了一个以EPSON机器人为核心的贺卡明星片点胶贴合方案，代替人工实现了工业上的全自动化生产。

方案采用EPSON机械手代替工厂人工进行产品上下料抓取搬运，视觉系统采用创科视觉系统平台-CKVisionV5.0进行视觉定位，该系统设备由机器视觉图像处理、人机界面部分组成。

系统通过摄像头拍照对照片进行处理，实现产品漏装功能检测和产品反装检测，检测完成后自动给出报警信号，自动分析统计检测贺卡数量，然后将数据反馈给EPSON机器人控制器RC90。

配合机器视觉的定位，EPSON机器人（机械手）将该产品准确贴合至贺卡明信片上，机器人根据所接收的信号进行周而复始的运动，代替工厂人工作业，有效的降低公司人工劳力成本，大大提高生产效率。

关键词：

EPSON机器人；工业自动化；机器视觉；贺卡点胶；贴合

Abstract

Withthedevelopmentofthesocietyanddemographicdividendhasdecreasedyearbyyear,andwiththetransformationandupgradingofindustrialdemandrelease,highlightingtheproblemsoftherisingcostofproductivity,coupledwiththeprogressofscienceandtechnologyindustrialrobotspriceapproachingaturningpoint,afteracceptance,industrialrobotsinmanyfieldshasafaintformtoreplaceartificialtrend,thistrendalsoapplyintheconstructionmachineryindustry,productionautomationhasbecomeacurrentpathoftransformationandupgradingengineeringmachineryenterprises.

ThispaperdesignedaEPSONrobotasthecoreofthestarcardpointgluejointscheme,replaceartificialindustrialautomaticproductionisrealized.USEStheEPSONmanipulatorup-downmaterialfetchingtheproductscarrying,usingvisualpositioningSystem;System,theSystemtheIntroductionbymachinevisionimageprocessingequipment,man-machineinterfaceparts.Throughcameratakepicturesphotosshow,thesystemtoachieveproductpackingfunctiontestandproducttesting,testingafterthecompletionoftheautomaticalarmsignal,theautomaticanalysisofstatisticaltestcardnumber.Cooperatewithmachinevision,industrialrobotswillbethepasteproductsaccuratefittothegreetingcard,robotaccordingtothereceivedsignalisthecycleofmovement,effectivelyreducethemanualLabourcost,improveproductionefficiency.

Keywords:

EPSONrobot;;Industrialautomation;Machinevision;Greetingcarddispensing；

第1章绪论

1.1机器人行业发展及应用前景

随着科技的不断进步，工业机器人的发展过程可分为三代，第一代，为示教再现型机器人，它主要由机器手控制器和示教盒组成，可按预先引导动作记录下信息重复再现执行，当前工业中应用最多，也是本课题采用的机器人。

第二代为感觉型机器人,如有力觉触觉和视觉等,它具有对某些外界信息进行反馈调整的能力，目前已进入应用阶段。

第三代为智能型机器人它具有感知和理解外部环境的能力，在工作环境改变的情况下，也能够成功地完成任务，它尚处于实验研究阶段。

随着工业机器人发展的深度和广度以及机器人智能水平的提高，工业机器人已在众多领域得到了应用。

从传统的汽车制造领域向非制造领域延伸。

如采矿机器人、建筑业机器人以及水电系统用于维护维修的机器人等。

在国防军事、医疗卫生、食品加工、生活服务等领域工业机器人的应用也越来越多。

汽车制造是一个技术和资金高度密集的产业，也是工业机器人应用最广泛的行业，几乎占到整个工业机器人的一半以上。

在我国，工业机器人最初也是应用于汽车和工程机械行业中。

在汽车生产中工业机器人是一种主要的制动化设备，在整车及零部件生产的弧焊、点焊、喷涂、搬运、涂胶、冲压等工艺中大量使用。

据预测我国正在进入汽车拥有率上升时期，在未来几年里，汽车仍将每年15%左右的速度增长。

所以未来几年工业机器人的需求将会呈现出高速增长趋势，年增幅达到50%左右，工业机器人在我国汽车行业的应用将得到快速发展。

工业机器人除了在汽车行业的广泛应用，在电子，食品加工，非金属加工，日用消费品和木材家具加工等行业对工业机器人的需求也快速增长。

在亚洲，2005年安装工业机器人72，600台，与2004年相比，增长了40%，而应用在电子行业的就占了31%左右。

在欧洲地区，据统计2005年与2004年相比工业机器人在食品加工行业的应用增长了17%左右，在非金属加工行业的应用增长了20%左右，在日用品消费行业增长了32%，在木材家具加工行业增长了18%左右。

工业机器人在石油方面也有广泛的应用，如海上石油钻井、采油平台、管道的检测、炼油厂、大型油罐和储罐的焊接等均可使用机器人来完成。

在未来几年，传感技术，激光技术，工程网络技术将会被广泛应用在工业机器人工作领域，这些技术会使工业机器人的应用更为高效，高质，运行成本低。

据预测，今后机器人将在医疗、保健、生物技术和产业、教育、救灾、海洋开发、机器维修、交通运输和农业水产等领域得到应用。

1.２工业机器人国内外发展情况　　　　　

美国是机器人的诞生地,早在1961年，美国的ConsolidedControlCorp和AMF公司联合研制了第一台实用的示教再现机器人。

经过40多年的发展，美国的机器人技术在国际上仍一直处于领先地位。

其技术全面、先进，适应性也很强。

日本在1967年从美国引进第一台机器人,1976年以后，随着微电子的快速发展和市场需求急剧增加，日本当时劳动力显著不足，工业机器人在企业里受到了“救世主”般的欢迎，使其日本工业机器人得到快速发展,现在无论机器人的数量还是机器人的密度都位居世界第一，素有“机器人王国”之称。

德国引进机器人的时间比英国和瑞典大约晚了五六年,但战争所导致的劳动力短缺,国民的技术水平较高等社会环境,却为工业机器人的发展、应用提供了有利条件。

此外，在德国规定,对于一些危险、有毒、有害的工作岗位,必须以机器人来代替普通人的劳动。

这为机器人的应用开拓了广泛的市场,并推动了工业机器人技术的发展。

目前,德国工业机器人的总数占世界第二位,仅次于日本。

近些年，法国，英国，意大利等国家由于自身国内机器人市场的大量需求，发展速度非常迅速。

我国工业机器人起步于20世纪70年代初期,经过30多年发展,大致经历了3个阶段:

70年代萌芽期,80年代的开发期和90年代的应用化期。

随着20世纪70年代世界科技快速发展，工业机器人的应用在世界掀起了一个高潮,在这种背景下,我国于1972年开始研制自己的工业机器人。

进入20世纪80年代后,随着改革开放的不断深入,在高技术浪潮的冲击下,我国机器人技术的开发与研究得到了政府的重视与支持,"七五"期间,国家投入资金,对工定机器人及零部件进行攻关,完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发,研制出了喷漆,点焊,弧焊和搬运机器人。

但是与发达国家相比，我国工业机器人还有很大差距。

我国目前工业机器人公司主要有中国新松机器自动化股份有限公司和首钢莫托曼机器人有限公司。

目前，国际上的工业机器人公司主要分为日系和欧系。

日系中主要有安川、EPSON、三菱、东芝、YAMAHA等产品。

欧系中主要有德国的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB公司。

1.3方案的实现方法

方案采用EPSON机械手进行产品上下料抓取搬运，采用SystemIntroduction系统进行视觉定位。

产品下料流出产品，通过传送带输送，进入固定CCD区域时，传送带停顿CCD并进行拍摄和图像处理定位产品；当产品进入工业机器人区域时，并根据反馈的信号进行产品识别的区域点胶；然后产品进入下一个固定CCD区域时，传送带停顿CCD视觉进行再次定位产品；与此同时第二台工业机器人对要粘贴的产品物料进行抓取搬运，运动到固定向上CCD相机上方拍照，补正吸取时的位置误差，判断无误后，进行产品的定位粘帖；工业机器人将该粘帖产品准确贴合至贺卡明信片上，实现了机器代替人工的工业自动化生产。

工业机器人根据所接收的信号进行周而复始的运动，有效的降低人工劳力成本，提高效率。

该方案目前已经在佳润隆印刷有限公司实现了自动化流水线生产。

1.４本文组织结构

第一章绪论对机器人行业发展及前景、国内外研究状况、方案实现方法和论文结构进行了简单阐述。

第二章对方案采用的主体EPSON器人，EPSONRC+5.0软件开发环境设计进行介绍，特别介绍了SPEL+多任务编程语言。

第三章介绍整体方案设计的思路和步骤，包括机构的设计和视觉系统的应用。

另外介绍了EPSON机器人电气线路安全I/O的线路连接。

第四章主要总结本文的研究工作，并提出了下一步的研究方向和对未来的展望。

第2章EPSON机器人介绍

２.1EPSON机器人

1.2.1工业机器人分类及特点

工业机器人（industrialrobot,简称RI）是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多个学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备；是广泛适用的能自主动作，且多轴联动的机械设备；自从1962年美国研制出世界第一台工业机器人以来，机器人技术及其产品发展很快，已经成为柔性制造系统（FMS），自动化工厂（FA），计算机集成制造系统（CIMS）的自动化工具。

　　工业机器人的种类分为单轴机器人，直角坐标系机器人，４轴（SCARA、水平多关节），机器人６轴（垂直多关节）机器人。

单轴机器人特点：