工业机器人力觉视觉控制高级应用 本书特色
本书介绍了工业机器人的高级功能——力觉控制功能、视觉控制功能、附加伺服轴功能的使用方法,对力觉控制功能、视觉控制功能、附加伺服轴功能的技术规格、安装连接、参数功能及设置、编程指令做了深入浅出的说明,提供了大量的程序指令应用案例和解决方案,并根据现场调试经验对伺服系统的调试及减震提供了实用而详尽的方法手段。本书适合于自动化控制领域特别是机器人行业的工程师、操作工人、维修保养技术人员,也适合于高校的教师和相关专业的学生。
工业机器人力觉视觉控制高级应用 内容简介
本书介绍了工业机器人的不错功能——力觉控制功能、视觉控制功能、附加伺服轴功能的使用方法,对力觉控制功能、视觉控制功能、附加伺服轴功能的技术规格、安装连接、参数功能及设置、编程指令做了深入浅出的说明,提供了大量的程序指令应用案例和解决方案,并根据现场调试经验对伺服系统的调试及减震提供了实用而详尽的方法手段。
本书适合于自动化控制领域特别是机器人行业的工程师、操作工人、维修保养技术人员,也适合于高校的教师和相关专业的学生。
工业机器人力觉视觉控制高级应用 目录
第1篇 力觉控制在工业机器人上的应用
第1章 力觉控制在工业机器人上的应用范围 / 2
1.1 机器人现场应用出现的问题 / 2
1.2 什么是力觉控制功能 / 2
1.3 力觉控制技术规格及技术术语 / 2
第2章 力觉控制器的硬件配置及连接 / 4
2.1 机器人及力觉控制系统的构成 / 4
2.2 力觉控制器产品型号及构成（1F-FS001-W200
） / 4
2.3 力觉控制器的技术规格 / 5
2.3.1 力觉控制器各部位名称 / 5
2.3.2 力觉控制器的技术规格 / 5
2.4 力觉传感器技术规格 / 6
2.5 力觉传感器的安装 / 7
2.5.1 适配器安装 / 7
2.5.2 传感器安装 / 7
2.5.3 安装角度 / 8
2.6 连接与配线 / 8
2.6.1 力觉控制器与机器人控制器的连接 / 8
2.6.2 力觉传感器与力觉控制器的连接 / 9
2.6.3 电源的连接 / 9
第3章 力觉控制的坐标系及参数设置 / 10
3.1 坐标系的定义 / 10
3.1.1 力觉坐标系（机械接口） / 10
3.1.2 力觉坐标系（工具） / 10
3.1.3 力觉坐标系（直交） / 11
3.1.4 力觉传感器坐标系 / 11
3.2 初始参数的设置 / 12
3.2.1 初始参数一览 / 12
3.2.2 力觉控制器识别参数 / 12
3.2.3 校正参数的设置 / 13
3.2.4 力觉传感器允许值 / 16
3.2.5 力觉控制补偿限制 / 17
3.2.6 力觉传感器数据滤波器设定 / 17
3.2.7 力觉传感器*小控制力设定 / 17
3.3 连接设定的检查与确认 / 18
3.3.1 确认力觉传感器通信数据 / 18
3.3.2 确认力觉传感器的安装及坐标系校准 / 18
第4章 力觉控制的相关指令及状态变量 / 20
4.1 力觉控制指令 / 20
4.1.1 力觉控制功能启动指令——Fsc On / 20
4.1.2 Fsc Off / 22
4.1.3 FsGChg / 22
4.1.4 切换控制特性指令——FsCTrg / 23
4.2 力觉控制的状态变量 / 24
4.2.1 状态变量一览表 / 24
4.2.2 设置/存储当前使用的“力觉控制坐标系”——M_FsCod0、M_FsCod1 / 25
4.2.3 设置/存储当前各轴的力觉控制模式——P_FsMod0、P_FsMod1 / 26
4.2.4 设置/存储当前各轴的刚度系数——P_FsStf0、P_FsStf1 / 26
4.2.5 设置/存储当前各轴的阻尼系数——P_FsDmp0、P_FsDmp1 / 27
4.2.6 设置/存储各轴的“作用力指令值”——P_FsFCd0、P_FsFCd1 / 28
4.2.7 设置/存储“速度指令值”——P_FsSpd0、P_FsSpd1 / 28
4.2.8 设置/存储各轴的“模式切换判定值”——P_FsSwF0、P_FsSwF1 / 29
4.2.9 P_FsGn0、P_FsGn1 / 30
4.2.10 设置/存储“作用力检测设定值”—— P_FsFLm0、P_FsFLm1 / 30
4.3 力觉检测功能指令 / 31
4.3.1 力觉检测指令一览表 / 31
4.3.2 定义一个“Mo 组合条件”——Def MoTrg / 31
4.3.3 设置“Mo 组合条件”的有效/无效指令——SetMoTrg / 32
4.4 力觉检测功能的状态变量 / 33
4.4.1 与力觉检测功能有关的状态变量 / 33
4.4.2 “Mo 组合条件”状态——M_MoTrg / 33
4.4.3 判定“作用力当前值”是否超过“检测设定值”——M_FsLmtS
/ 34
4.4.4 表示“实际值的变化状态”——P_FsLmtR
/ 34
4.4.5 表示 “实际值”是否超过“设定值”——P_FsLmtX
/ 35
4.4.6 表示“实际值”第1 次超过“检测值”时的位置—— P_FsLmtP / 35
4.4.7 表示超过“检测设定值”时的“作用力实际数据”——P_FsLmtD / 36
4.4.8 表示“作用力实测数据*大值”——P_FsMaxD
/ 36
4.4.9 “当前作用力”实测数值——P_FsCurD /
37
4.4.10 力觉指令位置——P_FsCurP / 37
4.4.11 表示力觉控制的ON/OFF 状态——M_FsCSts / 38
4.5 力觉日志功能指令 / 38
4.5.1 与力觉日志功能有关的指令 / 38
4.5.2 数据采集指令——FsLog On / 38
4.5.3 数据采集结束指令——FsLog Off/ 39
4.5.4 FsOutLog / 39
4.6 其他指令 / 40
4.7 样例程序 / 42
4.7.1 样例程序1 / 42
4.7.2 样例程序2 / 43
4.7.3 样例程序3 / 44
4.7.4 样例程序4 / 47
第5章 力觉控制中的作用力控制 / 48
5.1 作用力控制的种类 / 48
5.1.1 作用力控制 / 48
5.1.2 刚度控制 / 48
5.1.3 位置控制 / 48
5.1.4 补偿 / 48
5.2 力觉控制功能有效/无效指令 / 49
5.3 控制模式及控制特性概述 / 49
5.3.1 “控制模式/控制特性”技术参量的定义 / 50
5.3.2 力觉控制坐标系 / 51
5.3.3 力觉控制模式 / 52
5.3.4 刚度系数 / 52
5.3.5 阻尼系数 / 52
5.4 控制特性 / 53
5.4.1 作用力指令值 / 53
5.4.2 速度指令值 / 53
5.4.3 模式切换判定值 / 54
5.4.4 力觉控制增益 / 55
5.4.5 作用力检测设定值 / 55
5.5 传感器数据清零 / 55
5.6 改变控制特性的指令 / 56
5.6.1 更改“控制特性”指令——FsGChg / 56
5.6.2 根据“Mo 组合条件”执行切换“控制特性”的指令——FsCTrg / 56
5.7 应用案例 / 57
5.7.1 应用案例1——作用力控制 / 58
5.7.2 应用案例2——“速度优先模式”与“作用力模式”的切换 / 59
5.7.3 刚度控制 / 60
5.7.4 控制特性变更1 / 61
5.7.5 控制特性变更2（Mo组合条件） / 63
第6章 力觉检测 / 65
6.1 概述 / 65
6.2 Mo 组合条件 / 66
6.3 作用力检测状态 / 66
6.3.1 M_FsLmtS / 66
6.3.2 P_FsLmtR / 66
6.4 数据锁存 / 66
6.5 数据（储存） / 66
6.6 应用案例 / 66
6.6.1 应用案例1 / 66
6.6.2 应用案例2 / 67
6.6.3 应用案例3 / 69
第7章 力觉日志功能及应用 / 71
7.1 力觉日志采集的数据对象和技术指标 / 71
7.2 力觉日志功能相关参数的设置 / 72
7.3 采集力觉数据的指令 / 73
7.4 力觉数据的传送 / 73
7.5 应用案例 / 74
7.5.1 传送应用案例1 / 74
7.5.2 传送应用案例2 / 75
第8章 力觉控制的相关参数 / 77
8.1 力觉功能关联参数 / 77
8.2 参数设置 / 79
8.2.1 初始参数设置 / 79
8.2.2 控制模式参数设置 / 79
8.2.3 控制特性参数设置 / 80
8.2.4 力觉日志参数设置 / 82
第9章 示教操作 / 83
9.1 使用示教单元能够执行的力觉控制功能 / 83
9.1.1 力觉控制 / 83
9.1.2 作为力觉监视器 / 87
9.1.3 接触检查 / 88
9.1.4 使用案例 / 90
9.2 示教操作 / 92
9.2.1 关于示教位置的注意要点 / 92
9.2.2 使用案例（示教操作） / 94
第10章 工程应用案例 / 97
10.1 零部件装配 / 97
10.2 相位对准推入 / 98
第11章 力觉控制中故障检测与报警 / 101
11.1 报警一览表 / 101
11.2 报警及对策的详细说明 / 102
11.3 力觉控制单元的报警 / 107
11.4 机器人故障及对策 / 108
第2篇 视觉控制在工业机器人的应用
第12章 视觉控制在工业机器人的应用 / 110
12.1 概述 / 110
12.2 前期准备及通信设置 / 110
12.2.1 基本设备配置及连接 / 110
12.2.2 通信设置 / 111
12.3 工具坐标系原点的设置 / 113
12.3.1 操作方法 / 113
12.3.2 求TOOL 坐标系原点的程序TLXY / 114
12.4 坐标系标定 / 114
12.4.1 前期准备 / 114
12.4.2 坐标系标定步骤 / 114
12.5 视觉传感器程序制作 / 116
12.6 视觉传感器与机器人的通信 / 116
12.7 调试程序 / 116
12.8 动作确认 / 118
12.9 与视觉功能相关的指令 / 118
12.10 视觉功能指令详细说明 / 118
12.10.1 NVOpen（Network vision sensor line open） / 118
12.10.2 NVClose——关断视觉传感器通信线路指令 / 120
12.10.3 NVLoad——加载程序指令 / 121
12.10.4 NVPst——启动视觉程序获取信息指令 / 122
12.10.5 NVIn——读取信息指令 / 125
12.10.6 NVRun——视觉程序启动指令 / 126
12.10.7 NVTrg——请求拍照指令 / 126
12.10.8 P_NvS1～P_NvS8 ——“位置型变量” / 127
12.10.9 M_NvNum——状态变量(存储视觉传感器检测到的工件数量的状态变量) / 128
12.10.10 M_NvOpen——状态变量(存储视觉传感器的连接状态的状态变量) / 128
12.10.11 M_NvS1～M_NvS8——视觉传感器识别的数值型变量 / 129
12.10.12 EBRead（Easy Builder Read） ——读数据指令（康奈斯专用） / 130
12.11 应用案例 / 132
12.11.1 案例1：抓取及放置工件 / 132
12.11.2 案例2：工件安装 / 136
第13章 工业机器人的视觉追踪功能及应用 / 139
13.1 概述 / 139
13.1.1 什么是追踪功能 / 139
13.1.2 一般应用案例 / 139
13.1.3 追踪功能技术术语和缩写 / 140
13.1.4 可构成的追踪应用系统 / 140
13.2 硬件系统构成 / 141
13.2.1 传送带追踪用部件构成 / 141
13.2.2 视觉追踪系统部件构成 / 141
13.2.3 传送带追踪系统构成案例 / 142
13.2.4 视觉追踪系统构成案例 / 143
13.3 技术规格 / 144
13.4 追踪工作流程 / 144
13.5 设备连接 / 145
13.5.1 设备连接 / 145
13.5.2 编码器电缆与控制器的连接 / 146
13.5.3 抗干扰措施 / 147
13.5.4 与光电开关的连接 / 147
13.6 参数的定义及设置 / 148
13.7 追踪程序结构 / 149
13.7.1 传送带追踪程序结构 / 149
13.7.2 视觉追踪程序结构 / 149
13.8 A程序——传送带运动量与机器人移动量关系的标定 / 150
13.8.1 示教单元运行A程序的操作流程 / 151
13.8.2 设置及操作 / 152
13.8.3 确认A程序执行结果 / 153
13.8.4 多传送带场合 / 153
13.8.5 A 程序流程图 / 153
13.8.6 实用A 程序 / 154
13.9 B程序——视觉坐标与机器人坐标关系的标定 / 155
13.9.1 示教单元的操作 / 155
13.9.2 现场操作流程 / 156
13.9.3 操作确认 / 158
13.9.4 实用B程序 / 158
13.9.5 2D——标定操作 / 159
13.10 C程序——抓取点标定 / 159
13.10.1 用于传送带追踪的程序 / 159
13.10.2 用于视觉追踪的C程序 / 162
13.11 1#程序——自动运行程序 / 165
13.11.1 示教 / 165
13.11.2 设置调节变量 / 165
13.11.3 1# 程序流程图 / 168
13.11.4 实用1#程序 / 173
13.12 CM1程序——追踪数据写入程序 / 179
13.12.1 用于传送带追踪的程序 / 179
13.12.2 用于视觉追踪的CM1 程序 / 180
13.13 自动运行操作流程 / 186
13.14 追踪功能指令及状态变量 / 187
13.14.1 追踪功能指令及状态变量一览 / 187
13.14.2 追踪功能指令说明 / 188
13.15 故障排除 / 191
13.15.1 报警号在9100～9900 的故障 / 191
13.15.2 其他故障报警 / 192
13.15.3 调试故障及排除 / 193
13.16 参数汇总 / 196
第3篇 附加伺服轴在机器人系统中的应用
第14章 机器人附加轴的功能及技术规格 / 198
14.1 什么是“附加轴功能” / 198
14.2 附加轴功能的系统构建示例 / 198
14.3 附加轴功能 / 199
14.4 附加轴功能技术规格 / 200
14.5 术语 / 200
第15章 连接及配线 / 202
15.1 使用前对产品的确认 / 202
15.2 机器人CPU和伺服驱动器的连接 / 202
15.3 伺服驱动器和伺服电动机的连接示例 / 204
第16章 伺服系统设置 / 205
16.1 伺服驱动器的设置 / 205
16.2 伺服驱动器的参数设置 / 205
第17章 机器人附加轴的设置、操作、指令说明 / 207
17.1 参数的说明 / 207
17.1.1 参数一览 / 207
17.1.2 伺服轴在机器人系统中的连接位置及参数的对应关系 / 208
17.1.3 参数详细说明 / 209
17.1.4 使用线性伺服电动机 / 212
17.2 连接的检查和确认 / 213
17.3 使用机器人附加轴 / 214
17.3.1 上电 / 215
17.3.2 使机器人附加轴动作 / 215
17.3.3 设置原点 / 216
17.3.4 创建程序 / 216
17.3.5 执行程序 / 216
17.3.6 结束 / 216
17.4 机器人附加轴的操作说明 / 217
17.4.1 制动器ON/OFF / 217
17.4.2 原点设置 / 217
17.4.3 伺服的ON/OFF / 217
17.4.4 JOG 操作 / 217
17.4.5 位置变量的操作 / 218
17.4.6 附加轴的 MDI(Manual Data
Input) 手动数据输入 / 218
17.4.7 运行 / 219
17.4.8 停止 / 220
17.4.9 报警复位 / 220
17.5 机器人附加轴的指令说明 / 220
17.5.1 关于插补指令 / 220
17.5.2 机器人附加轴（行走轴）的同步控制 / 221
17.5.3 设置位置变量 / 224
17.6 机器人附加轴的系统构建示例 / 224
17.6.1 行走轴系统 / 224
17.6.2 程序编制 / 227
第18章 “用户机械轴”的设置、操作、指令说明 / 229
18.1 “用户机械轴”的参数设置 / 229
18.2 参数的说明 / 229
18.2.1 参数一览 / 229
18.2.2 伺服轴的连接及其在参数中的位置 / 230
18.2.3 伺服轴参数的详细说明 / 231
18.2.4 使用线性伺服电动机时的参数设置 / 236
18.3 连接的确认 / 237
18.4 手动操作“用户机械轴” / 238
18.4.1 接通电源 / 238
18.4.2 使“用户机械轴”动作 / 238
18.4.3 设置原点 / 239
18.4.4 创建程序 / 241
18.4.5 执行程序 / 241
18.4.6 结束 / 241
18.5 “用户机械轴”的操作说明 / 241
18.5.1 制动器解除 / 241
18.5.2 位置变量的操作 / 241
18.5.3 运行 / 242
18.5.4 停止 / 242
18.6 “用户机械轴”的指令说明 / 242
18.6.1 关于位置变量 / 242
18.6.2 关于指令 / 243
18.7 “用户机械轴”的系统构建 / 245
18.7.1 旋转台系统 / 245
18.7.2 多轴的系统 / 251
第19章 附加轴使用中的故障报警及排除 / 258
19.1 附加轴常见故障的处理方法 / 258
19.2 报警故障一览 / 258
第20章 伺服系统的技术规格及选型 / 260
20.1 伺服系统的基本性能指标 / 260
20.2 控制模式及性能指标 / 262
20.2.1 位置控制模式 / 262
20.2.2 速度控制模式 / 262
20.2.3 转矩控制模式 / 262
20.2.4 保护功能 / 262
20.3 基本功能说明 / 262
20.4 伺服驱动器与伺服电动机组合使用 / 264
第21章 伺服系统连接及配线 / 265
21.1 主电源回路/控制电源回路接线 / 265
21.2 接通电源的步骤 / 266
21.3 位置控制模式接线图 / 267
21.3.1 接线说明 / 267
21.3.2 信号详细说明 / 268
21.4 速度控制模式 / 271
21.4.1 概述 / 271
21.4.2 设置 / 272
21.5 转矩控制模式 / 273
21.5.1 概述 / 273
21.5.2 设置 / 273
21.6 位置/速度控制切换模式 / 276
21.7 速度/转矩控制工作模式 / 277
21.8 转矩/位置控制切换模式 / 277
21.9 报警发生时的时序图 / 278
21.10 带电磁制动器的伺服电动机 / 279
21.11 接地 / 282
第22章 伺服驱动器输入输出信号及配线 / 283
22.1 输入信号 / 284
22.2 对输入信号的详细说明 / 285
22.3 输出信号 / 288
22.4 对输出信号的详细说明 / 288
22.5 第2类输入信号 / 289
22.6 第2类输出信号 / 290
22.7 电源端子 / 290
22.8 I/O端子使用详细说明 / 290
22.8.1 开关量输入输出 / 291
22.8.2 脉冲输入 / 291
22.8.3 脉冲输出 / 292
22.8.4 模拟量输入 / 293
22.8.5 模拟量输出 / 293
第23章 伺服系统的参数 / 294
23.1 参数组分类 / 294
23.2 基本参数 / 295
23.3 增益及滤波器参数 / 303
23.4 速度控制和转矩控制模式使用参数 / 313
23.5 定义输入输出端子功能的参数 / 327
第24章 伺服系统的调试 / 333
24.1 伺服调试的理论基础 / 333
24.1.1 伺服系统调试的“三环理论” / 333
24.1.2 伺服系统的一般调节方法 / 334
24.1.3 速度控制特性及整定 / 334
24.1.4 位置控制特性及整定 / 335
24.1.5 过象限误差 / 335
24.2 通用伺服系统的调试 / 336
24.2.1 调试模式的选择 / 336
24.2.2 各调节模式功能概述 / 337
24.3 自动调整模式下的调试方法 / 338
24.3.1 自动调整模式1 / 338
24.3.2 自动调整模式2 / 339
24.3.3 自动调整模式的动作 / 339
24.3.4 调试注意事项 / 340
24.3.5 自动调整模式的调整顺序 / 340
24.3.6 伺服系统响应性设置 / 341
24.4 手动模式的调试方法 / 342
24.4.1 速度控制模式的调整 / 342
24.4.2 位置控制模式的调整 / 344
24.5 插补模式的调试方法 / 345
24.5.1 相关参数 / 345
24.5.2 调整顺序 / 346
第25章 消除振动的方法 / 347
25.1 可能发生的振动类型 / 347
25.2 滤波器的设置和使用 / 348
25.2.1 机械系统共振的处理对策——消振滤波器设置 /
348
25.2.2 高频共振的处理对策——高频消振滤波器设置 /
350
25.2.3 滚珠丝杠类振动及处理对策 / 351
25.2.4 工件振动及支架晃动的处理对策 / 352
25.2.5 对工件振动支架晃动的处理对策2——指令型陷波滤波器 / 355
参考文献 / 358
工业机器人力觉视觉控制高级应用 作者简介
黄风，上海东行自动化公司，总工，高级工程师，从事工控及数控技术25年。长期在现场一线工作，主持各类型大小项目50余项。
主要有：“大型曲轴热处理数控机床控制系统的技术开发”、“激光切割数控机床的控制系统技术开发”、“大型龙门泡沫铣床伺服双驱控制系统技术开发”、 “5轴同步印刷机控制系统的技术开发”、“轧辊磨床数控系统技术改造”、“双刀塔车床的数控系统技术改造”、“进口钻削中心的数控系统技术改造”、“冲齿机生产线数控系统技术开发”等。
