解析視覺控制系統與ABB機器人之間的通訊

郝磊

摘要：研究了一種基于SDK網絡通訊機制的ABB機器人與視覺系統之間的通訊編程方法，實現了機器人基于C/S模型的分布式網絡控制系統模型，為機器人柔性自動化系統的開發驗證了一種可行的方法。

關鍵詞：自動化 視覺控制系統 工業機器人 通訊協議

我公司承接的北汽薩博沖壓分廠FAGOR自動線國內安調項目，為原澳洲三菱阿德萊德（Adelaide）工廠二手設備，該線由西班牙FAGOR聯合瑞典ABB兩家公司設計、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的視覺系統控制。

該系統采用機器視覺技術和運動控制技術相結合，視覺系統計算板料的位置差異參考坐標，發送給ABB機器人，修正機器人以正確的姿態從傳送帶卸載板料，然后裝載到第一臺壓機。

但視覺系統與ABB機器人之間的通訊問題成為整線自動化調試的技術難點，經過查閱大量資料及咨詢國內外相關專業廠家，終于解決了此難點。下面具體介紹一下視覺系統與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，實現基于TCP/IP協議的以機器人控制器為服務器，視覺計算機為客戶機之間的通訊。機器人控制器作為服務器，提供數據管理服務和應用服務，響應并受理由外部計算機發出的請求，并將計算結果傳送給外部視覺計算機。

ABB S4型機器人控制系統的軟件結構由機器人多任務操作系統BaseWare OS和基于該操作系統的機器人RAPID程序及SDK服務器程序等組成。由于機器人的運動和操作只受機器人程序控制，要實現機器人在線控制，必須與機器人RAPID程序進行實時數據通訊，而SDK服務器程序可以跨越進程與操作系統或機器人程序進行數據通訊，從而獲得機器人系統和機器人RAPID程序的狀態和數據變量。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出請求，并實時響應機器人控制器上的SDK服務器程序的答復的方法進行數據通訊。

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。按服務按鈕→選擇服務菜單→在視圖菜單下→選擇系統信息的ProductID，在那里，它應安裝FatoryWare（以太網模塊）。

下一步是配置FactoryWare。按服務按鈕→選擇系統參數→在主題菜單下→選擇通訊類型→進入應用協議→按添加按鈕添加以下參數：

名稱：介紹這個配置的名字。 i.e：RAP1

傳輸協議：傳輸協議是TCP / IP（必須定義）

類型：該參數必須選擇讀寫

遠程方向：IP Webware的安裝。

上述參數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。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行以下步驟：

按程序按鈕→在查看菜單下→進入數據類型→選擇要聲明的數據類型→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用程序，使用簡單的視覺機器人驅動機器人的程序訪問這些變量執行。

2.視覺系統Webware的配置

要配置Webware的用戶必須使用以太網。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。然后，下面的屏幕上會出現：

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協議，按“編輯主機文件”按鈕，然后會彈出這個窗口：

TCP / IP節點必須加入。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。逐個新增視覺系統所使用的所有變量：

數字變量：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;

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和運行互聯監視器驗證機器人和視覺電腦之間的通訊。

二、通信協議。

視覺系統與機器人使用以太網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：

這個變量進行數據收集的啟動。機器人將此變量設置為TRUE時視覺系統已確認的變量已經改變，它將閱讀圖像。視覺系統變量設置為FALSE，使機器人可以識別，如果必要的話，視覺系統必須確認登記。

visionready：

視覺系統將此變量設置為TRUE，表明機器人在最后一次讀取相應變量模型的數據是已經準備好的。機器人將這個變量設置為FALSE，將讀取模板的數據。

partnum：

機器人設置此變量，每次都需要從模型中收集數據。其中startcycle變量設置為TRUE的時，代表視覺系統要讀取工件代碼，然后視覺系統在其數據庫發現此模板的型號并在軌道上發現的型號，

errorcodeGen：

這是由視覺系統，并表示可能發生一般性錯誤。機器人必須讀這個變量，并檢查錯誤板塊讀取數據之前發生的。如果發生錯誤，發現板塊的變量的數據是不可預知的。

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，沒有有效的數據。

-2工件已超出傳送帶的邊緣。

xerr1：

這是視覺系統指示機器人在傳送帶上發現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。在本環節中工件是唯一的，相應的變量將顯示，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。

通信協議

*視覺系統讀取機器人發來的“partnum”數字量。

*機器人設置“startcycle”變量為TRUE，以便視覺系統開始工作。

*視覺系統讀取“startcycle”，把它設置為FALSE，并同時讀取數據庫的模板。

*視覺系統設置一般錯誤。

*視覺系統計算實際工件和模型的坐標偏差。

*視覺系統設置“visionready”變量為TRUE。

*機器人讀取“visionready”并將其設置為FALSE。

*機器人讀取視覺系統發來的坐標偏差（X、Y、角度）。

結論：視覺導引運動控制系統適和多種應用，從大量元件的自動分析到簡單的撿取和放置應用。設計這種系統雖然很復雜，但它能最大限度地提高生產效率。通訊只是建立整個系統比較初級的部分但它非常重要，如果視覺系統與工業機器人之間的通訊無法建立，將導致視覺導引運動系統無法實現。視覺引導機器人技術具有良好的成本節約優勢，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，實現了人工作業的自動化;能精確定位料架上的零件，延長生產線正常運行時間，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品質量。該項技術已經被廣泛地應用于各類搬運、組裝、機械加工和壓鑄工藝中。