解析視覺控制系統(tǒng)與ABB機器人之間的通訊

郝磊

摘要：研究了一種基于SDK網(wǎng)絡(luò)通訊機制的ABB機器人與視覺系統(tǒng)之間的通訊編程方法，實現(xiàn)了機器人基于C/S模型的分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)模型，為機器人柔性自動化系統(tǒng)的開發(fā)驗證了一種可行的方法。

關(guān)鍵詞：自動化 視覺控制系統(tǒng) 工業(yè)機器人 通訊協(xié)議

我公司承接的北汽薩博沖壓分廠FAGOR自動線國內(nèi)安調(diào)項目，為原澳洲三菱阿德萊德（Adelaide）工廠二手設(shè)備，該線由西班牙FAGOR聯(lián)合瑞典ABB兩家公司設(shè)計、成套。全線由兩臺2400噸和兩臺800噸閉式4點大臺面機械壓力機和自動化上下料、傳遞裝置（8臺ABB機器人）、快速換模臺車及隔聲房組成，總長72米。其中第二臺機器人的卸載運動由獨立于整線自動化控制系統(tǒng)的視覺系統(tǒng)控制。

該系統(tǒng)采用機器視覺技術(shù)和運動控制技術(shù)相結(jié)合，視覺系統(tǒng)計算板料的位置差異參考坐標(biāo)，發(fā)送給ABB機器人，修正機器人以正確的姿態(tài)從傳送帶卸載板料，然后裝載到第一臺壓機。

但視覺系統(tǒng)與ABB機器人之間的通訊問題成為整線自動化調(diào)試的技術(shù)難點，經(jīng)過查閱大量資料及咨詢國內(nèi)外相關(guān)專業(yè)廠家，終于解決了此難點。下面具體介紹一下視覺系統(tǒng)與ABB機器人的通訊。

ABB機器人控制器通過Ethernet卡與外部視覺計算機相連，實現(xiàn)基于TCP/IP協(xié)議的以機器人控制器為服務(wù)器，視覺計算機為客戶機之間的通訊。機器人控制器作為服務(wù)器，提供數(shù)據(jù)管理服務(wù)和應(yīng)用服務(wù)，響應(yīng)并受理由外部計算機發(fā)出的請求，并將計算結(jié)果傳送給外部視覺計算機。

ABB S4型機器人控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)由機器人多任務(wù)操作系統(tǒng)BaseWare OS和基于該操作系統(tǒng)的機器人RAPID程序及SDK服務(wù)器程序等組成。由于機器人的運動和操作只受機器人程序控制，要實現(xiàn)機器人在線控制，必須與機器人RAPID程序進行實時數(shù)據(jù)通訊，而SDK服務(wù)器程序可以跨越進程與操作系統(tǒng)或機器人程序進行數(shù)據(jù)通訊，從而獲得機器人系統(tǒng)和機器人RAPID程序的狀態(tài)和數(shù)據(jù)變量。外部視覺計算機運行SDK客戶端程序，通過向機器人控制器發(fā)出請求，并實時響應(yīng)機器人控制器上的SDK服務(wù)器程序的答復(fù)的方法進行數(shù)據(jù)通訊。

一、通訊配置

1.ABB機器人的配置：

在開始配置之前，必須在示教器上檢查機器人FactoryWare的安裝情況。按服務(wù)按鈕→選擇服務(wù)菜單→在視圖菜單下→選擇系統(tǒng)信息的ProductID，在那里，它應(yīng)安裝FatoryWare（以太網(wǎng)模塊）。

下一步是配置FactoryWare。按服務(wù)按鈕→選擇系統(tǒng)參數(shù)→在主題菜單下→選擇通訊類型→進入應(yīng)用協(xié)議→按添加按鈕添加以下參數(shù)：

名稱：介紹這個配置的名字。 i.e：RAP1

傳輸協(xié)議：傳輸協(xié)議是TCP / IP（必須定義）

類型：該參數(shù)必須選擇讀寫

遠程方向：IP Webware的安裝。

上述參數(shù)的定義和機器人重新啟動后，機器人示教器上方能顯示這個參數(shù)。之后，在這里輸入視覺PC的IP地址。

重要的事情是聲明所有的變量，我們希望機器人和Webware之間的溝通做到持久性。必須在機器人示教器上執(zhí)行以下步驟：

按程序按鈕→在查看菜單下→進入數(shù)據(jù)類型→選擇要聲明的數(shù)據(jù)類型→按新增按鈕→介紹名稱，然后聲明所有的變量后，用戶可以從任何遠程應(yīng)用程序，使用簡單的視覺機器人驅(qū)動機器人的程序訪問這些變量執(zhí)行。

2.視覺系統(tǒng)Webware的配置

要配置Webware的用戶必須使用以太網(wǎng)。具體操作如下：

1）Start→Programs→ABB Automation→WebWare SDK→InterLink Configuration

2）首先，用戶必須添加一個新的機器人配置文件，按 圖標(biāo)。然后，下面的屏幕上會出現(xiàn)：

3）這里，必須在第一個框中（L2A; ROBSLAVE）鍵入機器人的名稱。之后，選擇機器人的TCP/ IP協(xié)議，按“編輯主機文件”按鈕，然后會彈出這個窗口：

TCP / IP節(jié)點必須加入。按“添加”按鈕，將打開配置窗口：

4）在此窗口中，必須引進的主機名（R2）和機器人的IP地址。按“OK”，保存。

設(shè)置機器人2的IP地址（視覺機器人）。

5）最后，必須聲明一個名字，按“編輯個人資料”按鈕，然后到“接口”標(biāo)簽：

6）在窗口必須選擇“Poll simulated IO”和“Use optimal polling list”。最后介紹機器人的IO文件的路徑。下一步就是訂閱所有的快速程序使用溝通與視覺系統(tǒng)的持久變量。做這個必須去'變量訂閱'選項卡：

7）在此窗口中，必須引入變量名，選擇變量的類型，按添加按鈕。逐個新增視覺系統(tǒng)所使用的所有變量：

數(shù)字變量：errorcode1，errorcode2，errorcode3，errorcode4，errorcodeGen，orierr1，orierr2，orierr3，orierr4，xerr1，xerr2，xerr3，xerr4，yerr1，yerr2，yerr3，yerr4，partnum。

布爾變量：startcycle，visionready。

配置完成后，主窗口必須顯示此參數(shù);

8）視覺PC Robot2的IP地址

視覺PC的IP地址是與機器人必須兼容。

9）運行視覺軟件

進入開始菜單 - 程序 - ABB自動化 - Webware的SDK和運行互聯(lián)監(jiān)視器驗證機器人和視覺電腦之間的通訊。

二、通信協(xié)議。

視覺系統(tǒng)與機器人使用以太網(wǎng)的通信是基于一系列的可讀取和寫入雙方的共同變量。在機器人這邊，這些常見的變量必須是恒定的。除此之外，機器人必須在自動模式下讀取和寫入雙方的共同變量。如果事實并非如此，視覺系統(tǒng)將無法讀寫任何變量。

雙方所使用的變量的名稱必須在邏輯上是平等的，以及它們的類型。

下面是每個變量的解釋：

startcycle：

這個變量進行數(shù)據(jù)收集的啟動。機器人將此變量設(shè)置為TRUE時視覺系統(tǒng)已確認(rèn)的變量已經(jīng)改變，它將閱讀圖像。視覺系統(tǒng)變量設(shè)置為FALSE，使機器人可以識別，如果必要的話，視覺系統(tǒng)必須確認(rèn)登記。

visionready：

視覺系統(tǒng)將此變量設(shè)置為TRUE，表明機器人在最后一次讀取相應(yīng)變量模型的數(shù)據(jù)是已經(jīng)準(zhǔn)備好的。機器人將這個變量設(shè)置為FALSE，將讀取模板的數(shù)據(jù)。

partnum：

機器人設(shè)置此變量，每次都需要從模型中收集數(shù)據(jù)。其中startcycle變量設(shè)置為TRUE的時，代表視覺系統(tǒng)要讀取工件代碼，然后視覺系統(tǒng)在其數(shù)據(jù)庫發(fā)現(xiàn)此模板的型號并在軌道上發(fā)現(xiàn)的型號，

errorcodeGen：

這是由視覺系統(tǒng)，并表示可能發(fā)生一般性錯誤。機器人必須讀這個變量，并檢查錯誤板塊讀取數(shù)據(jù)之前發(fā)生的。如果發(fā)生錯誤，發(fā)現(xiàn)板塊的變量的數(shù)據(jù)是不可預(yù)知的。

錯誤代碼：

0沒有一般的錯誤。

-1參考在“partnum”的要求是無效的。

-2這個模型文件沒有找到。

errorcode1

在第一個工件可能出現(xiàn)的錯誤。

錯誤代碼：

-0未找到正確的模板。

-1傳送帶上工件沒有找到，沒有有效的數(shù)據(jù)。

-2工件已超出傳送帶的邊緣。

xerr1：

這是視覺系統(tǒng)指示機器人在傳送帶上發(fā)現(xiàn)工件位置的變量之一。這個變量通知機器人在傳送帶上工件沿X軸的位置變化。在本環(huán)節(jié)中工件是唯一的，相應(yīng)的變量將顯示，由于其余的都是相同的。

yerr1：

這個變量通知機器人在傳送帶上工件沿Y軸的位置變化。

orierr1：

這個變量通知機器人在傳送帶上工件角度的位置變化。

通信協(xié)議

*視覺系統(tǒng)讀取機器人發(fā)來的“partnum”數(shù)字量。

*機器人設(shè)置“startcycle”變量為TRUE，以便視覺系統(tǒng)開始工作。

*視覺系統(tǒng)讀取“startcycle”，把它設(shè)置為FALSE，并同時讀取數(shù)據(jù)庫的模板。

*視覺系統(tǒng)設(shè)置一般錯誤。

*視覺系統(tǒng)計算實際工件和模型的坐標(biāo)偏差。

*視覺系統(tǒng)設(shè)置“visionready”變量為TRUE。

*機器人讀取“visionready”并將其設(shè)置為FALSE。

*機器人讀取視覺系統(tǒng)發(fā)來的坐標(biāo)偏差（X、Y、角度）。

結(jié)論：視覺導(dǎo)引運動控制系統(tǒng)適和多種應(yīng)用，從大量元件的自動分析到簡單的撿取和放置應(yīng)用。設(shè)計這種系統(tǒng)雖然很復(fù)雜，但它能最大限度地提高生產(chǎn)效率。通訊只是建立整個系統(tǒng)比較初級的部分但它非常重要，如果視覺系統(tǒng)與工業(yè)機器人之間的通訊無法建立，將導(dǎo)致視覺導(dǎo)引運動系統(tǒng)無法實現(xiàn)。視覺引導(dǎo)機器人技術(shù)具有良好的成本節(jié)約優(yōu)勢，能對零件式樣與位置的變化進行管理，免去了成本高昂的精密夾具、機械料擋和料盤，實現(xiàn)了人工作業(yè)的自動化;能精確定位料架上的零件，延長生產(chǎn)線正常運行時間，消除機器人碰撞的機會;并通過基本檢驗和零件識別功能提升產(chǎn)品質(zhì)量。該項技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于各類搬運、組裝、機械加工和壓鑄工藝中。