摘要：在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，特別是在自動(dòng)化程度高的設(shè)備中，均有一個(gè)圖形化界面，能對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視與控制。隨著工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用，在工業(yè)機(jī)器人搭建的生產(chǎn)線，工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)也必將在圖形化界面中進(jìn)行監(jiān)控。在本文中，采用了ScreenMaker工具實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)注塑機(jī)機(jī)器人工作站的監(jiān)控。為了討論ScreenMaker界面的功能，選擇工業(yè)注塑機(jī)機(jī)器人為被控對(duì)象，工作站的變量與機(jī)器人位置狀態(tài)之間的關(guān)聯(lián)與實(shí)現(xiàn)等方法在文中被重點(diǎn)討論。
關(guān)鍵詞：ScreenMaker；位置與變量；信號(hào)連接；監(jiān)控
隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展、工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用、生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)控程度的提高，人們期望在控制室中能隨時(shí)觀看到機(jī)器人運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行位置、工件生產(chǎn)的數(shù)量統(tǒng)計(jì)、乃至整個(gè)工廠運(yùn)行狀態(tài)，通常通過(guò)開(kāi)發(fā)一個(gè)具有遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程監(jiān)視等功能的圖形化界面來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖形化界面的開(kāi)發(fā)工具現(xiàn)在有很多，有QtCreator、WxWidgets、VisualStudio開(kāi)發(fā)環(huán)境、.NET編輯等進(jìn)行。QtCreator使用在嵌入式開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中，VisualStudio包含一個(gè)針對(duì)C#開(kāi)發(fā)的預(yù)定義設(shè)置集合和一個(gè)針對(duì)VisualBasic開(kāi)發(fā)的預(yù)定義設(shè)置集合，用于生成ASP.NETWeb應(yīng)用程序、XMLWebServices、桌面應(yīng)用程序和移動(dòng)應(yīng)用程序，ScreenMark是在RobotStudio仿真軟件下用來(lái)創(chuàng)建用戶(hù)自定義圖形化界面的工具。
1.圖形化界面工具ScreenMark
圖形用戶(hù)界面（GUI）通過(guò)將機(jī)器人系統(tǒng)的內(nèi)在工作轉(zhuǎn)化為圖形化的前端界面，從而簡(jiǎn)化工業(yè)機(jī)器人的操作。如在示教器的GUI應(yīng)用中，圖形化界面由多個(gè)屏幕組成，每個(gè)占用示教器觸屏的用戶(hù)窗口區(qū)域。每個(gè)屏幕又由一定數(shù)量的較小的圖形組成構(gòu)成，并按照設(shè)計(jì)的布局進(jìn)行擺放。常用的控件有（有時(shí)又稱(chēng)作窗口部件或圖形組件）按鈕、菜單、圖像和文本框。
ScreenMaker是RobotStudio仿真軟件下用來(lái)創(chuàng)建用戶(hù)自定義界面的工具。使用該工具可創(chuàng)建自定義的操作員界面，編譯完成后可在示教器下監(jiān)控工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)行位置、生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量、生產(chǎn)狀態(tài)等，使用自定義的操作員界面在工廠實(shí)地能簡(jiǎn)化機(jī)器人系統(tǒng)操作，操作員界面能在正確的時(shí)間以正確的格式將正確的信息顯示給用戶(hù)。ScreenMaker簡(jiǎn)單易學(xué)，使用ScreenMaker工具無(wú)需學(xué)習(xí)Vi-sualStudio開(kāi)發(fā)環(huán)境和.NET編輯，也可創(chuàng)建自定義的示教器圖形界面。本論文中開(kāi)發(fā)的圖形化示教器界面如圖1所示。
圖1.示教器界面
2.RAPID程序與機(jī)器人信號(hào)之間的關(guān)聯(lián)
圖形化界面需要與機(jī)器人的PAPID程序、程序數(shù)據(jù)以及I/O信號(hào)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。為了調(diào)試方便，一般是RobotStudio中創(chuàng)建一個(gè)與真實(shí)一樣的工作站，在調(diào)試完成以后，再輸送到真實(shí)的機(jī)器人控制器中去。本論文中程序代碼、程序數(shù)據(jù)、I/O信號(hào)見(jiàn)表1、2、3所示。
3.注塑機(jī)注塑流程設(shè)計(jì)及程序?qū)崿F(xiàn)
3.1注塑流程的設(shè)計(jì)
本論文中采用對(duì)注塑機(jī)加工的過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，注塑機(jī)的整個(gè)過(guò)程如圖2所示。仿真生產(chǎn)線的流程設(shè)計(jì)如下：機(jī)器人運(yùn)行至皮帶，然后提取物料進(jìn)入注塑機(jī)、注塑機(jī)模擬加工、機(jī)器人從注塑機(jī)提取物料放入皮帶，注塑機(jī)停止運(yùn)行，生產(chǎn)產(chǎn)品計(jì)數(shù)。
圖2仿真過(guò)程流程圖
3.2.注塑程序的編寫(xiě)
RobotStudio軟件下，主要是為了對(duì)注塑機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。注塑機(jī)在運(yùn)行至某一狀態(tài)時(shí)，均需將運(yùn)行狀態(tài)反饋給示教器圖形化界面控件。其實(shí)現(xiàn)通過(guò)變量來(lái)完成。由于只對(duì)運(yùn)行位置等狀態(tài)、產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)量進(jìn)行監(jiān)視，程序編寫(xiě)得相對(duì)比較簡(jiǎn)單。位置移動(dòng)程序采用MoveL或者M(jìn)oveJ指令。MoveL指令為直線運(yùn)動(dòng)指令，指定起點(diǎn)和終點(diǎn)后，則從起點(diǎn)到終點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為直線，MoveJ指令則為多關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，在指定起點(diǎn)與終點(diǎn)后，運(yùn)動(dòng)軌跡的規(guī)劃則完全按照機(jī)器人內(nèi)部的算法來(lái)規(guī)劃。下程序中的MoveLTarget_10,v100,z100,tool0\WObj:=wobj0;中，Target_10即為目標(biāo)點(diǎn)，也即運(yùn)動(dòng)的初始點(diǎn)（起點(diǎn)為機(jī)器人當(dāng)前位置），v100為運(yùn)動(dòng)速度，z100為拐角，tool0為工具坐標(biāo)，wobj0為工件坐標(biāo)，部分程序代碼如下。
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PERSnumnProducedParts:=624;//定義變量nProducedParts，賦初值
PERSnumnRobotPos:=2;//定義變量nRobotPos，賦初值PERSboolbServicePos:=TRUE;
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PROCmain()
MoveLpHome10,v1500,fine,tGripper;//機(jī)器人在Home位nRobotPos:=0;//機(jī)器人在Home位時(shí)，變量nRobotPos:=0WaitTime2;
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MoveJpCovery10,v1500,fine,tGripper;//機(jī)器人在搬運(yùn)位nRobotPos:=1;//機(jī)器人在皮帶位時(shí)，變量nRobotPos:=1WaitTime2;
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MoveJpInMachine,v1500,fine,tGripper;//機(jī)器人在注塑機(jī)中nRobotPos:=2;//機(jī)器人在注塑機(jī)中時(shí)，變量nRobotPos:=2WaitTime2;
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MoveJpService,v1500,fine,tGripper;nRobotPos:=3;//機(jī)器人在注塑機(jī)中WaitTime2;
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nProducedParts:=nProducedParts+1;//nProducedParts表示生產(chǎn)數(shù)量，每完成一次后生產(chǎn)數(shù)量加1
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ENDPROC
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PROCrToService()//維修時(shí)調(diào)用的rToService()
MoveJpService,v100,fine,tGripper;//移動(dòng)到維修位bServicePos:=TRUE;
SetDO_ToService;//釋放夾具
Stop;//機(jī)器人停止運(yùn)行
ENDPROC
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3.3注塑機(jī)器人變量與機(jī)器人的位置之間的聯(lián)系
在ScreenMaker界面中可以設(shè)置機(jī)器人當(dāng)前位置圖片，機(jī)器人當(dāng)前位置圖片與程序數(shù)據(jù)nRobotPos變量進(jìn)行相關(guān)聯(lián)，nRobotPos具體定義如下：
nRobotPos=0機(jī)器人在HOME點(diǎn)
nRobotPos=1機(jī)器人在輸送帶
nRobotPos=2機(jī)器人在注塑機(jī)中
nRobotPos=3機(jī)器人在維修位
在編程的時(shí)候，在對(duì)應(yīng)的位置對(duì)nRobotPos這個(gè)程序數(shù)據(jù)進(jìn)行賦值，從而使界面作出相應(yīng)響應(yīng)。在ScreenMake界面的控件中選擇控制器在線、選擇nRobotPos變量，建立過(guò)程的界面如圖3所示。
圖3.進(jìn)入nRobotPos變量與位置設(shè)定界面
當(dāng)選擇nRobotPos變量后，在建立nRobotPos的變量值后，建立nRobotPos變量值與機(jī)器人當(dāng)前位置圖片的關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立nRobotPos變量與機(jī)器人當(dāng)前位置圖片之間的鏈接關(guān)系的界面如圖4所示。
圖4.nRobotPos變量與機(jī)器人當(dāng)前位置圖片的關(guān)聯(lián)
4.圖像效果展示
機(jī)器人在生產(chǎn)時(shí)，其生產(chǎn)過(guò)程將會(huì)實(shí)時(shí)顯示在示教器界面中。如圖5所示為機(jī)器人系統(tǒng)在維修時(shí)監(jiān)控到的畫(huà)面，圖5右側(cè)為仿真工作站機(jī)器人停留在維修位中的畫(huà)面，圖左側(cè)為示教器界面下監(jiān)控到的機(jī)器人在維修時(shí)的畫(huà)面，在示教器畫(huà)面的上面有文字提示機(jī)器人所處位置及生產(chǎn)零件的數(shù)量。
圖5.仿真碼垛搬運(yùn)效果圖
表1.PAPID程序
5.結(jié)論
在本文中，探究了ScreenMakerGUI界面下，工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)。為了探究其工業(yè)機(jī)器人監(jiān)控在ScreenMaker界面下的實(shí)現(xiàn)，選取了一個(gè)注塑機(jī)工業(yè)機(jī)器人作為被控對(duì)象。由于主要是探究在ScreenMaker界面下，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與RAPID程序中變量的關(guān)聯(lián)關(guān)系，因此注塑機(jī)器人工作站的實(shí)現(xiàn)過(guò)程相對(duì)比較簡(jiǎn)單，注塑機(jī)器人主要包含三個(gè)位置狀態(tài)：機(jī)器人在HOME點(diǎn)，機(jī)器人在輸送帶，機(jī)器人在注塑機(jī)，機(jī)器人在維修位。在不同的位置狀態(tài)下，nRobotPos具有不同的值，在ScreenMaker界面下，不同的值將顯示不同的文字與機(jī)器人運(yùn)行狀態(tài)圖片。
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