基于三轴控制器校重机器人的研究设计林元文【摘要】调研了企业目前在电子衡器校重领域的实际应用情况，在总结人工采用砝码对电子秤进行校重的工作流程的基础上，提出了一种基于三轴运动控制器进行自动电子秤校重的校重机器人的设计。分析了基于三轴控制器的校重机器人的性能需求，基于工程化的理念分析了应用三轴运动控制器进行机械手运动与搬移的性能优势与实现方案，同时选用了电子吸盘实现了校重砝码的抓取与放置。基于三轴控制器的校重机器人属于典型的机电技术结合产品，通过控制器的实时有效控制与滑轨等运动传动装置的作用，校重机器人实现了对人工搬运砝码工作过程的自动化，有效提升了企业的生产效率，降低了企业的用工成本。结论表明，基于三轴控制器的校重机器人研究设计具有重要的理论意义与实践推广价值。【关键词】三轴控制器；校重；砝码；电子秤；研究：TP273：A：2095-2457（2018）31-0023-002DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.31.0110引言目前工业自动化改造对于降低企业的劳动力成本，提升企业的生产效率都具有不可或缺的重要意义。全球主要国家都针对工业自动化与智能化提出了设想，如美国的工业互联网与德国的工业4.0，我国则提出了中国制造2025的概念。但是目前国内的部分中小型企业由于技术与资金等方面的问题，仍然广泛采用传统的手工为主的流水线进行生产。如G公司主营产品电子秤在出厂之前都需要进行校重，其方案就是由人工将不同质量的5个砝码（1KG-20KG）在秤体的五个不同位置（中心点与四个角）进行测试，验证秤体的准确度。长期搬运砝码进行校重，工人劳动强度较大，同时也存在着效率低下等方面的现实问题。根据这样的情况进行了基于三轴控制器校重机器人的研究设计。1功能确定校重机器人的主要功能就确定为砝码的自动抓取与释放，砝码自动搬移到指定的位置，并实现整个工作流程的不断循环。控制方案确定为顺序线性的执行，设计要点就是控制器对机械运动路径的规划与运动点坐标控制精度、抓取的有效性与稳定性等方面的内容。为了能够保证产品的实际应用，同时确定了以下几个方面的功能。首先就是产品要能够根据测试不同电子秤机型，产品要能够方便进行在线编程，进行运动参数的重新设置；同时考虑到设计的生产过程，产品要具有急停等功能按钮。2系统硬件设计2.1总体设计校重机器人属于典型的机电结合的产品，在硬件电路设计中主要有控制器、电磁吸盘、伺服电机、电机驱动器、开关电源等电类组件，同时也具有滚珠丝杆、联轴器、滑轨等机械类构建，以三轴控制器作为控制核心，实现在X、Y、Z三个方向的移动控制，并实现对不同砝码的抓取与放置，完成对电子秤的自动校重工作过程。系统的硬件结构图如图1所示。2.2控制器对于校重机器人控制器的选择方面，研究分析了控制的要求以及工程特性，没有采用价格昂贵的PLC控制器，选择使用了PMC（ProgrammableMotionController）可编程运动控制器。PMC集成了PLC与运动控制器双重功能，控制简单便捷，编程方便简易。过程控制方式的编写方式，所见即所得。控制器本身采用高性能32位CPU，驱动装置采用高精度步进电机或者交流伺服电机，配备可以外接的显示器。该系统具有可靠性高，精度高，噪音小，操作灵活等特点。。本设计中采用的是ROLLON可编程三轴运动控制器SGRL-PMC-3，可以控制三个电机运动，可实现点位、连续、联动等功能。具有循环、跳转等功能，同时可以连接电脑软件，实现电脑模拟控制，软件分步调试，示教等功能。广泛应用于自动化控制与工业智能化改造等行业。2.3伺服电机与驱动器设计中采用的伺服电机是日本三菱公司的HF-KP43伺服電机其主要性能如下，电流：3A；输出力矩：1.2Nm（牛米）；机身长度：56mm；出轴长度：21mm；出轴轴径：8mm/6.35MM（可根据要求定制）；出轴方式：单/双出轴；出线方式：二相四根引出线（黑色A+绿色A-红色B+蓝色B-）；出轴方式：默认轴径8毫米+单扁丝。设计中采用的电机驱动器为TB6600，其输入电压为DC（直流）9～42V，能够有效适应恶劣的电网环境；工作电流为4A，独创速度自适应电路，电流能自动寻优；细分数为6400，同时驱动器具有过流、过压、欠压、短路等保护...