4. 创建输送链机械模型
输送链跟踪仿真的可信度,首先取决于机械模型是否“像真的”。在 RobotStudio 中,输送链不是一个抽象传送带,而是由链板本体、两侧导轨、挡停机构、工件以及必要的传感器安装位共同构成的运动系统。本节要完成的任务,是把这套机械结构在 Station 中建立起来,并给每个部件设置正确的几何属性,使后续的输送链跟踪机制能够识别工件、计算速度并触发动作。
一、先明确建模对象与坐标约定
在动手之前,先约定坐标系,避免后续方向混乱。本节统一采用:X 轴为输送方向,工件沿 +X 方向前进;Y 轴为横向,导轨对称布置在 Y 正负两侧;Z 轴为竖直方向,链板上表面为工件支撑面。输送链起点设在 X=0,终点设在 X=2000 mm,链板宽度 300 mm,导轨间距按工件宽度留 5~10 mm 间隙。
需要建立的机械对象包括四类:
- 输送链本体:链板或皮带面,是工件运动的载体,也是跟踪机制中“输送面”的几何基准。
- 导轨:左右两条,限制工件横向偏移,保证工件沿 X 方向稳定前进。
- 挡停机构:位于输送链末端或工位处,用于把工件挡停在指定位置,等待机器人抓取。
- 工件模型:被输送、被跟踪、被抓取的对象,其几何外形和原点位置直接影响跟踪精度。
二、用 RobotStudio 建模功能构建输送链本体
对于规则形状,优先使用 RobotStudio 自带的建模功能,比导入 CAD 更轻量。操作路径为“建模”选项卡 →“固体”→“矩形体”。以链板本体为例,创建一个长 2000 mm、宽 300 mm、高 20 mm 的长方体,命名为 Conveyor_Body。创建时注意把原点放在链板起点上表面中心,即 (0, 0, 0),这样后续工件位置可以直接用 X 坐标描述。
如果输送链有爬坡或转弯,可用“拉伸”功能沿路径生成,但本节以直线输送链为主。链板表面可再叠加一层薄板表示皮带,厚度 2 mm,颜色设为深灰,便于在仿真中区分“运动面”和“支撑结构”。
三、导轨与挡停机构的建模
导轨用两个细长矩形体表示,尺寸为 2000 mm × 20 mm × 40 mm,分别放在 Y=+160 mm 和 Y=-160 mm 处,底面与链板上表面平齐或略高 1 mm。命名建议为 Guide_L 和 Guide_R,便于在跟踪配置中按名称引用。
挡停机构由挡停块和安装座组成。挡停块尺寸 60 mm × 80 mm × 50 mm,放在 X=1800 mm 处,初始姿态为“升起”,即挡停面高于链板上表面 30 mm。安装座固定在导轨外侧,尺寸 80 mm × 40 mm × 60 mm。挡停块需要单独命名 Stopper_1,因为后续要给它配置“可移动”属性或信号控制。
四、工件模型的建立与原点设置
工件是跟踪的核心对象。以一个 120 mm × 80 mm × 60 mm 的方形工件为例,用矩形体创建,命名为 Workpiece。关键在原点:把工件原点设在底面中心,即工件放在链板上时,原点 Z 坐标等于链板上表面高度。这样工件沿 X 前进时,位置变化只体现在 X 分量上,跟踪计算最简洁。
如果工件外形复杂,可从外部 CAD 导入 STEP 或 SAT 格式。导入后必须检查三点:单位是否为毫米、原点是否在底面中心、模型是否封闭。导入模型若原点偏移,可用“移动原点”功能重新定位,否则跟踪时会出现系统性偏差。
五、几何属性的设置
几何属性决定部件在仿真中的物理表现。对输送链本体和导轨,设置为“固定”或“静态”,它们不参与运动;对工件,设置为“可移动”或“动态”,并赋予质量属性,例如质量 2 kg、摩擦系数 0.3;对挡停块,设置为“可移动”,并预留信号接口。
此外,还要设置碰撞检测属性。工件与导轨之间应开启碰撞检测,用于判断工件是否跑偏;工件与挡停块之间也应开启,用于判断挡停是否到位。输送链本体与工件之间通常不开启碰撞,否则工件贴面运动时会持续报警。
六、建模完成后的检查要点
模型建好后,不要急着进入跟踪配置。先做三项检查:
- 位置检查:工件放在链板上时,底面是否与链板上表面贴合,Z 方向有无穿透或悬空。可在“位置”对话框中读取工件 Z 坐标,应等于链板上表面高度。
- 方向检查:工件长边是否沿 X 方向,导轨是否与 X 轴平行。若导轨有偏角,工件前进时会逐渐贴向一侧,跟踪位置会漂移。
- 命名检查:所有参与跟踪的部件是否都有唯一、可识别的名称。后续配置输送链跟踪时,需要按名称选择“输送面”“工件”“挡停”等对象,命名混乱会直接导致配置失败。
七、一个可参考的建模参数示例
下面给出一组可直接参考的示例参数,用于直线输送链跟踪仿真。这些参数属于教学示例,实际项目应按现场尺寸调整。
| 部件 | 名称 | 尺寸(mm) | 位置 | 几何属性 |
|---|---|---|---|---|
| 链板本体 | Conveyor_Body | 2000×300×20 | 原点在起点上表面中心 | 静态、不参与碰撞 |
| 左导轨 | Guide_L | 2000×20×40 | Y=+160 | 静态、与工件碰撞 |
| 右导轨 | Guide_R | 2000×20×40 | Y=-160 | 静态、与工件碰撞 |
| 挡停块 | Stopper_1 | 60×80×50 | X=1800,初始升起 | 可移动、预留信号 |
| 工件 | Workpiece | 120×80×60 | 原点在底面中心 | 动态、质量 2 kg |
按上述参数完成建模后,Station 中应能看到一条完整的输送链:链板平铺、导轨对称、挡停块立在末端、工件停在链板上。此时机械模型部分就绪,可以进入输送链跟踪机制的配置。判断建模是否合格的标准很简单:工件能沿 +X 方向平稳通过导轨区间,到达 X=1800 时被挡停块挡住,且过程中不与导轨发生异常穿透。