HÅNDBOK FOR DRIFT OG VEDLIKEHOLD AV SCARA - ROBOT

Transkript

1 HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi Studieprogram for elektro- og datateknikk 7004 TRONDHEIM HÅNDBOK FOR DRIFT OG VEDLIKEHOLD AV SCARA - ROBOT

2 Innhold 1 Virkemåte (AD) Bruk av PS3 Kontroller i Windows XP (MFG) Oppstart og Kalibrering (AD) Oppstart Kalibrering Joystickstyring Tegneprogrammet Host program(sk) 3.5.1Grafisk modell av roboten JOG-funksjoner Lagring av posisjoner Redigering av posisjoner Kjøring av lagret programliste Vedlikehold (SK) Utføres hver 6. måned eller etter 1000 driftstimer Smøring av kjøreskrue for Z-akse Smøring av z-akse Smøring av kjedene Utføres etter 2000 til 2500 driftstimer Skifting av børster på DC servomotor

3 1 Virkemåte (AD) IRB-300 er en SCARA robot som ble brukt før i industrien for lakkering av hybridkretskort for Autronica. Roboten tilhører nå vitensenteret og skal stå i utstilling der besøkende kan kjøre den manuelt med joystick og se på automatisk applikasjon som roboten kjører selv. Roboten har 4 motorer, en for hver akse; x, y, og z i tillegg til rotasjonsakse. Disse motorene styres ved hjelp av PID regulatorer, en for hver retning. Hver av aksene har egen regulator, og i hver akse finnes det endebryter som sikrer at roboten ikke går utenfor arbeidsområdet. I vårt prosjekt har vi ikke brukt rotasjonsaksen og derfor ikke brukt regulator for den. 2 Bruk av PS3 Kontroller i Windows XP (MFG) Et av hovedpunktene i prosjektet er at vi ønsker å styre roboten ved hjelp av en joystick. For å få til dette så måtte vi først bestemme oss for hvilken joystick vi ønsket å bruke. Etter å ha vurdert forskjellige løsninger falt valget på en PS3 kontroller. PS3 kontrolleren har både analoge og digitale muligheter for styresignal, og ikke minst så er den ett velkjent objekt for små besøkende ved vitensenteret. Ettersom at denne joysticken er egentlig laget for PlayStation 3, så må vi være litt kreative når det gjelder å koble joysticken opp mot Windows. Vi har tatt utgangspunkt i at maskinen som skal kobles til systemet vil kjøre Microsoft Windows XP. For å kunne koble opp joysticken mot Windows må vi ha bibliotekfiler. Disse filene blir i utgangspunktet laget av produsenten av det aktuelle produktet for forbrukeren, men i vårt tilfelle må benytte filer som mennesker i åpenkildekodemiljøet har laget for oss. Etter diverse Google søk, så greide vi å spore opp forskjellige løsninger for å kommunisere, men alle brukte den samme bibliotekfilen. Vi valgte å gå for en filpakke som inneholder bibliotekfilene, et eget program som gjør det mulig å synkronisere med Ps3 kontrolleren, 3

4 og et siste program som lar oss teste om tilkoblingen virker. Programmene er hentet fra d3scene.org [1]. Det første vi må gjøre er å laste ned de aktuelle filene til et lokalt område på maskinen du ønsker å benytte til styring av roboten. Filene ligger på et gratis nedlastingsdomene som heter Filebeam[2]. Når filene er ferdig nedlastet må de pakkes ut. Etter utpakking navigerer vi til katalogen! PS3 Controller! og kjører setup-filen! libusb-win32-filter-bin exe!. Etter denne er ferdigkjørt kommer det opp et verifikasjonsvindu som du bare kan klikke vekk. Neste steg er å kjøre installasjonen til! ps3sixaxis_en.exe. Når denne installasjonen er ferdig så er kontrollen i utgangspunktet klar for å brukes som en joystick, og det er fra her vi kan sette den opp i LabView. For å sjekke att installasjon og synkronisering er vellykket så kan man kjøre Xpadder.exe som også er en del av det nedlastede filmateriellet. Dette programmet er originalt utviklet for å kunne bruke PS3 kontrolleren til å spille spill på PC, men det kan også brukes for å se om vi får inn signaler fra kontrolleren. Vi kan nå bruke de installerte filene og bibliotekfilene vi har fått gjennom nedlastingen for å kunne lage en styring i LabView Kilder 1: kl 09:50 2: kl 09:50 4

5 3 Oppstart og Kalibrering (AD) 3.1 Oppstart For å starte robotprogrammet må Labview 8.6 eller senere versjon installeres på datamaskinen. Det må også installeres programpakker for Fieldpoint og Real-Time. Dette ligger på cd sammen med Labview fra National Instruments. Dersom disse programtilleggene ikke blir installert vil ikke programmet fungere. Når installasjonen er ferdig bør man kontrollere om kommunikasjonen mellom datamaskin og Labview fungerer. Først er det viktig at datamaskin og Fieldpoint kobles sammen med en ethernet kabel. Datamaskinen må også settes opp med en IP adresse som korrespondere med Fieldpointen. Dette gjøres fra Start Innstillinger Nettverkstilkoblinger høyreklikk på LAN innstillinger merk internett protokoll innstillinger tast inn tilsvarende IP adresse, subnet maske, gateway og DNS som gitt i figur 1. Pass på at de 3 siste tallene i IP adressen ikke er 230, men et annet nummer, f.eks

6 Deretter åpnes programmet! Measurement & Automation! som ligger under National Instruments- mappen på! Startmenyen!. Figur 1 Measurement & Automation Når! Measurement & Automation! er åpnet velges! Remote systems!. Da skal Fieldpoint komme opp av seg selv. Dersom dette ikke er tilfelle må det høyreklikkes på Remote systems create new Fieldpoint Ethernet Her må det tastes inn en IP adresse som korrespondere med IP adressen som står oppgitt i figur 1. Trykk deretter! Finish! og Fieldpointen skal dukke opp under! Remote Systems! Figur 2 Oppsett av IP 6

7 Nå kan programmet startes fra den vedlagte cd. Programmet ligger under mappen Labview. Her åpnes filen Hoved.lvprj. Hele prosjektet og alle tilhørende filer vil da komme opp i Labview tilsvarende figur 3. For å starte opp programmet skal først Frontpanel.vi startes ved å dobbelklikke på den. Dette er programmet som kjører på selve Fieldpointmodulen. Dette skal bare startes en gang. Det vil deretter motta videre kommandoer fra datamaskin. Deretter startes startpanel.vi ved å dobbelklikke på den. Dette er hovedpanelet på datamaskin hvor brukeren kan velge applikasjoner. Figur 3 Hovedprosjekt. 7

8 Figur 4 - Startpanel Nå kan brukeren velge mellom 3 forskjellige applikasjoner: Joystick, Tegneprogram og Host program, der kan man teste roboten ved å kjøre den til forskjellige posisjoner og lagre posisjoner til en fil osv. 8

9 3.2 Kalibrering Ved å starte opp programfilen frontpanel.vi kjøres kalibrering automatisk. Kalibrering er et veldig viktig verktøy og grunnen til at kalibrering er så viktig er fordi ved hjelp av kalibreringen kan vi oppnå høyere nøyaktighet av posisjonering. Høyere enn det vi kan få med bare en matematisk modell av roboten. Ved å kjøre kalibrering får vi også absolutt posisjon til roboten og kan ha et mer nøyaktig grensesnitt. Derfor kjører vi i vårt program kalibrering subvi som kjører roboten fra endegiver til den andre og stopper roboten. Når man starter programmet kjører begge aksene i endeposisjon og snur når endebryterne går høy. Dette skjer ved å lese alle digitale innganger på fieldpointenheten og sender riktig verdier til servokortene. Når begge aksene kommer til endeposisjoner går en bit høy og programmet kjører motorene mot andre endeposisjoner, igjen ved å sende riktig verdier til servokortene. Når det gjelder z aksen sender program også av/på signal for å bremse den ved å skru av eller på et relé. Til slutt resetter vi Quad 510 enheten og en global variabel for å ta bort en melding man får på skjermen mens kalibrerings kjører. 9

10 3.3 Joystickstyring Det finnes en mulighet i programmet for å kjøre roboten manuelt. Dette gjør man ved å starte startpanel.vi og velge joystick. Ved oppstart av programmet kjører labview en batch fil og starter opp driver for joystick slik at man trenger ikke å kjøre filen hver gang før man begynner joystickapplikasjonen. Legg merke til at hvis man får feilmelding når batch filen kjøres kan det skyldes at filen ikke finnes på samme mappe den står definert med på kildekoden. Hvis dette er tilfellet må du gå inn på selve koden og forandre til riktig destinasjon av filen. Når den er ferdig og brukeren har trykket! ok! er det mulig å begynne å styre roboten med joystick. Brukeren har full kontroll over roboten, dvs. X,Y og Z akse kan styres, samtidig vakuum og et informasjonsvindu hvor brukeren får informasjon om hva hver knapp gjør på joystick. 10

11 Figur 5 - joystick grensesnitt På midten av skjermen er det bilde som viser posisjonen til roboten, bildet forandrer seg samtidig med selve robotens bevegelse. For vedlikeholdspersonell er det mulig å se på pådrag som sendes til de forskjellige servokortene og grader på hoved- og sving- akse. For å gjøre dette må man gå inne selve koden. Deretter finner indikator man har lyst å se på, høyreklikke på den og velge! show indicator!. Ved å gjøre dette vises indikator på grensenittet. Grunnen at vi valgt ikke å vise dem var at slik informasjon er ikke så viktig for besøkene og kan skape forvirring hos barna. 11

12 3.4 Tegneprogrammet Etter oppstart av startpanel så har du mulighet for å navigere deg til de forskjellige applikasjonene som er utviklet for roboten, inkludert tegneprogrammet. Tegneprogrammet er laget for at besøkende ved vitensenteret skal kunne få konkurere med roboten ved å enten tegne raskest eller finest. Dette er opp til brukeren selv å finne ut av. Når du navigerer deg til tegneprogrammet så får du opp følgende bilde Figure 6 - Frontpanel for tegneprogram Her skal brukeren kunne velge hvilken tegning man ønsker å tegne om kapp med roboten. For øyeblikket er det bare lagt inn ett bilde som er hentet fra Windows xps eget bibliotek. Når brukeren trykker start på valgt bilde så vil tilhørende array med x- og y- koordinater bli sendt til sub vien som kjører skriveprogrammet. Om det er ønske å utvide programmet så legger man bare til flere bilder i! ringen! over, og kobler det til et ønsket array med koordinater. Resten tar programmet seg av. 12

13 3.5 Host program(sk) 3.5.1Grafisk modell av roboten En grafisk modell av roboten viser aktuell posisjon for roboten i sanntid. Det grønne området er det tillatte arbeidsområde til roboten. Informasjon om aktuell vinkel på robotens hoved- og svingarm vises til enhver tid opp i hjørnene av modellen. Figur 7 - grafisk bilde JOG-funksjoner Ved å trykke på! Knappe Jog! fanen kan man kjøre roboten til ønsket posisjon ved å flytte roboten en gitt distanse den skal kjøre i X og Y retning. Figur 8 - Knappe JOG Hvilke akse og ønsket retning man vil kjøre avgjøres ved å betjene X akse, Y akse eller Z akse knappene. Vakuum settes av eller på ved å betjene knappen Vakuum. Man kan trykke på hvor mange grader roboten skal flytte seg per trykk ved å trykke inn ønsket distanse under cm/trykk. Ved å trykke på! Posisjons Jog! fanen kan roboten jogges direkte til posisjoner i XYZplan. De aktuelle koordinatene tastes inn ved å betjene knappene under Referanse. Z aksen sin posisjon betjenes med slideren. Figur 9 - posisjons JOG Når koordinatene er tastet inn trykkes Oppdater posisjon knappen og roboten vil gå til aktuell posisjon. Vakuum kan betjenes ved å trykke på Vakuum knappen. 13

14 3.5.3 Lagring av posisjoner Når en ønsket posisjon er nådd kan denne lagres til posisjonslisten. Dersom man ønsker å lagre posisjonen med et navn kan dette gjøres ved å skrive inn i feltet Posisjonsnavn. Posisjonen kan lagres med eller uten navn ved å trykke på Send til posisjonsliste knappen. Posisjonen er da lagret i listen og vil komme til syne i posisjonslisten Dersom en posisjon som ikke er korrekt lagres til posisjonslisten kan denne slettes ved å trykke på Slett siste knappen. Denne knappen sletter den siste posisjonen i lista. Dersom alle posisjoner ønskes fjernet kan dette gjøres ved å trykke på Tøm liste knappen. Alle posisjonene blir da slettet. Figur 10 - lagring av posisjoner 14

15 3.5.4 Redigering av posisjoner Posisjoner som allerede ligger i posisjonslisten kan redigeres dersom dette er ønskelig. For å hente inn posisjonene fra posisjonslista inn i posisjonseditoren trykker man på Les inn posisjoner knappen. Posisjonene kan da editeres. Kun manuell redigering er mulig. Dersom man vet X, Y og Z koordinatene til det nye punktet kan disse skrives inn i listen. Vakuum av/på kan også redigeres. 1 betyr vakuum på og 0 betyr vakuum av. Helt nye posisjoner kan også legges inn her. For øvrig informasjon om posisjon i XY- plan henvises til vedlegg 5. Når alle posisjoner er ferdig editert kan disse lagres til en fil. Dette gjøres ved å trykke på Lagre Editor knappen. Figur 11 - redigering av posisjoner Sletting av siste posisjon og tømming av editor er tilsvarende som for posisjonsliste. 15

16 3.5.5 Kjøring av lagret programliste Dersom man ønsker å kjøre roboten fra et lagret program er det fullt mulig. Dette gjøres ved å trykke på Posisjoner fra fil knappen. Der velges aktuell fil for ønsket posisjonssekvens som skal kjøres. Disse posisjonene vil da komme opp i posisjonslisten. Disse posisjonene kan redigeres, se Redigering av posisjoner. For å kjøre den lagrede programsekvensen trykker man på Kjør posisjoner fanen. Man kan velge hvor mange repetisjoner programmet skal kjøres. Dette velges ved å trykke inn ønsket antall under Antall repetisjoner. 0 betyr kjør til det trykkes stopp. Kjøring av roboten startes og stoppes ved å betjene knappene Kjør og Stopp kjøring. Figur 12 - kjøring av posisjoner Merk at ved trykking på Stopp kjøring vil roboten kjøre ferdig sekvensen den er i. 16

17 4 Vedlikehold (SK) 4.1 Utføres hver 6. måned eller etter 1000 driftstimer Smøring av kjøreskrue for Z-akse Fjern dekselet og tørk av gammel smurning med en ren og myk klut. Smør den inn med en av oljene vist i tabell 1. Deksel over Z- akse Figur 13 - deksel over Z- akse Kjøreskrue Z-akse Figur 14 - kjøreskrue for Z- akse 17

18 4.1.2 Smøring av z-akse Dette utføres på samme måte som i forrige punkt. Det skal også brukes samme type olje. z-akse Figur 15 - Z- akse vist i nedre posisjon 18

19 4.1.3 Smøring av kjedene Skru av dekselet på oversiden av sving-aksen, og på undersiden av hoved-aksen. Deksel på oversiden av sving-aksen Figur 16 - deksel over kjede overside sving- akse Deksel på undersiden av hoved-aksen Figur 17 - deksel under hoved- akse 19

20 Kjede Figur 18 - kjede overside sving- akse Tørk vekk gammel olje med en ren og myk klut. Smør kjedene med en av oljetypene vist i tabell 1. Tabell 1 - oljetyper brukt på roboten Mobil Shell Esso Idemitsu Mobilux No.2 Alvania EP Grease No.2 Beacon No.2 Daphnie Coronex No.2 20

21 4.2 Utføres etter 2000 til 2500 driftstimer Skifting av børster på DC servomotor Hoved, sving, Z og rotasjon aksene er utstyrt med servomotorer med børster. Disse børstene overfører strøm til rotoren. Den forventede levetiden til disse børstene er 2000 til 2500 timer. Børstene kan maksimalt skiftes to ganger. Når det tredje settet med børster er utslitt må hele motoren byttes. Tabell 2 - motortyper Akser Motortype Antall Børster Hovedakse Svingakse Z Rotasjon av Z-akse SANYO R730-C0099E SANYO R730-C0099E SANYO R506B-012E17 SANYO R E Børster Figur 19 - motor 21