Robotersteuerung Scara

Problemstellung
Die HTBLA Neufelden hat im Zuge einer früheren Diplomarbeit einen Scara Roboter fertigen lassen, welcher jetzt mit einem Programm zur Steuerung versehen werden soll. Außerdem soll noch ein Werkzeugwechselsystem dazugefügt werden.

Zielsetzung
Mit diesem Roboter wird eine Laborübung erstellt, welche im Robotik Unterricht eingesetzt werden kann.
Der Scara – Roboter soll mit Hilfe von Stiften, welche in einer eigens konstruierten Stifthalterung befestigt sind, in der Lage sein, vom Benutzer eingegebene Abläufe selbstständig auszuführen. Bei den Bewegungen kann man zwischen einer Geraden und einer freien Bewegungen wählen.

Projektablauf
Nach Auftragserteilung begannen wir mit der Inbetriebnahme des bestehenden Roboters mit der Beckhoff – CNC Applikation. Anschließend setzten wir mit der Konstruktion des Wechselsystems und mit der Programmierung unseres Eingabefensters fort. Nach erfolgreicher Zwischenpräsentation wurde beschlossen, dass unser Projekt weiterverfolgt wird.
Wir begannen mit der Programmierung der Schnittstellen von C# und SPS sowie mit den Fertigungszeichnungen des Werkzeugwechselsystems. Als die Schnittstelle zwischen SPS und C# bestand, setzten wir mit der Auswertung der Positionen des Roboters und mit der Ansteuerung der einzelnen Achsen fort. Nach der Fertigung des Werkzeugwechselsystems gaben wir die Zeichnungen der Werkzeugablage in die Werkstätte. Als die Werkzeugablage fertig gestellt war, wurde an der Programmierung des Werkzeugwechsels gearbeitet.

Ergebnis
Der Roboter besitzt einen Automatik- und einen Handbetrieb. Er kann freie Bewegungen durchführen sowie auch Geraden abfahren. Ein selbstständiger Werkzeugwechsel ist auch möglich. Es können auch mehrere Koordinatensysteme definiert werden, welche auf das Basiskoordinatensystem ungerechnet werden. Die eingegebenen Programme können als txt – Dokument abgespeichert und geladen werden. Eine grafische Gestaltung eines A4 – Blattes am PC ist auch möglich.

Verwertbarkeit
Es wird eine Laborübung erstellt die im Robotikunterricht eingesetzt werden kann. Diese Übung soll die arbeitsweise eines Scara – Roboters näher bringen. Die Bedienung der Scara Roboters ähnelt der des ABB Roboters, der schon im Laborbetrieb verwendet wird.

Systembeschreibung
Die Eingabe der Positionen und die Bedienung erfolgt über eine C# Applikation. Die eingegebenen Positionen werden in Winkel umgerechnet und in einem Array an die SPS gesendet. Die SPS Regelt den Roboterarm zu den einzelnen Positionen. Wenn die Position bis auf eine bestimmte Genauigkeit erreicht ist, wird die nächste Position angesteuert. Es werden auch andere Daten an die SPS gesendet, wie z.B.: Magnet ein/aus und das verwendete Werkzeug. Die Hauptberechnung erfolgt aber in der C# Applikation. Hier werden die Koordinatensysteme zurückgerechnet, die Positionen der Geraden ermittelt, die Positionen in Winkelkoordinaten übersetzt und die Daten visuelle aufbereitet.

Presentation of the problem
The HTBLA Neufelden has already a scara robot, which was also built as a diploma project and we should develope a program to control the robot. We also should construct an automatic tool change system.

Objectives
This robot will be integrated into the robot labor lessons. The robot should be able to draw with two different pencils, which are held by a purpose-built tool. The robot also has to drive to positions, which are given by the user.

Project schedule
We began with the introduction of the existing CNC application from Beckhoff. When we were able to use the CNC application, we started with the programming of our own application. We also began with construction of the tools change system and the tools filing. At the same time we made notes about the improvement of the existing robot. We improved the bearing of the C3 axis and the Z axis.

Results
The robot has an automatic- and a manual operation. It can carry out free movements as well as also straight lines. An independent tool change is also possible. There can be defined serveral coordinate systems, which will be transformed into the base coordinate system. The given programs can be stored away and loaded as txt – documents. With our graphic configuration shape you can design an A4 – sheet on the PC.

Usability
This robot will be integrated in to the robot labor lessons and will explaine the way a Scara-robot works.

Description
A C#-Application is used for the position-input and the control. The positions are converted into angels and sent to the SPS in an array. The SPS controls the arm of the roboter, when moving to the particular positions. If one single position is reached with the defined precision, the roboter moves to the next position. Beside the array other data is sent to the SPS, for example: magnet or tools. The main calculation is in the C#-application in witch the coordinate systems are transformed and the positions of the lines are calculated. These positions get retransformed into angles an the whole data is getting visual optimised.