实操：KUKA机器人创建工具坐标数据
使用机器人示教器设定工具
机器人控制系统通过测量工具（工具坐标系）识别工具顶尖（tcp-tool centerpoint，工具中心点）相对于法兰中心点的位置，tcp的测量有两种途径：一种是找个固定的参考点进行示教，另一种则是已知工具的各参数，就可以得到相对于法兰中心点的x、y、z的偏移量，相对于法兰坐标系转角（角度a、b、c），同样也能得出精确的tcp。
图8-8
通过一个固定参考点的工具坐标系的测量分为2步：首先确定工具坐标系的tcp点，然后确定工具坐标系的姿态如表8-7所示。
表8-7 tcp的测量的步骤
步骤 说明
1 确定工具坐标系的tcp点
可选择以下方法：
*xyz 4 点法
*xyz 参照法
2 确定工具坐标系的姿态
可选择以下方法：
*abc 2 点法
*abc 世界坐标法
1. tcp点的测量
1)xyz4点法
xyz4点法的原理：将待测工具的tcp从4个不同方向移向任意选择的一个参考点，机器人系统将从不同的法兰位置值计算出tcp，如图8-9所示。
图8-9 xyz4点法
其具体操作步骤如下：
1. 选择菜单序列 投入运行 > 测量 > 工具 > xyz 4 点。
2. 为待测量的工具给定一个号码和一个名称。用继续键确认。
3. 用tcp移至任意一个参照点。按下“测量”，对话框“ 是否应用当前位置？继续测量” 用“是”加以确认
4. 用tcp从其他方向朝参照点。重复步骤3次。
5. 负载数据输入窗口自动打开，正确输入负载数据，然后按下“继续”按钮。
6. 包含测得的 tcp x、y、z 值的窗口自动打开，测量精度可在误差项中读取。数据可通过保存直接保存。
2)xyz参照法
采用 xyz 参照法时，将对一件新工具与一件已测量过的工具进行比较测量。机器人控制系统比较法兰位置，并对新工具的tcp进行计算。如图7-10所示。
图8-10
其具体操作步骤如下：
1. 前提条件是，在连接法兰上装有一个已测量过的工具，并且tcp的数据已知。
2. 在主菜单中选择投入运行 > 测量 > 工具 > xyz 参照。
3. 为新工具指定一个编号和一个名称。用“继续”键确认。
4. 输入已测量工具的tcp数据。用“继续”键确认。
5. 用 tcp 移至任意一个参照点。点击测量。用“继续”键确认。
6. 将工具撤回，然后拆下。装上新工具。
7. 将新工具的tcp移至参照点。点击测量。用“继续”键确认。
8. 按下保存键。数据被保存，窗口自动关闭。
2. 确定工具坐标系的姿态/朝向
确定工具坐标系的姿态/朝向的方法主要有abc 世界坐标法和abc 2点法两种。
1)abc世界坐标法
abc世界坐标法是将工具坐标系的轴调整为与世界坐标系的轴平行。机器人控制器从而得知tool坐标系的取向，如图8-11所示。
图8-11 abc世界坐标法
此方法有两种方式：
n5d: 用户将工具的作业方向告知机器人控制系统。作业方向默认为x轴。其他轴的取向将由系统确定，用户对此没有影响力。系统总是为其它轴确定相同的取向。如果之后必须对工具重新进行测量，比如在发生作业后，仅需要重新确定作业方向。而无需考虑作业方向的转度。应用范围：例如：mig/mag 焊接，激光切割或水射流切割。
n6d：用户将所有三个轴的取向告知机器人控制系统。应用范围：例如：焊钳、抓爪或粘胶喷嘴。
其具体操作步骤如下：
如果不是通过主菜单调出操作步骤，而是在tcp测量后通过 abc 2点按键调出，则省略下列的两个步骤。
1. 在主菜单中选择投入运行 > 测量 > 工具 > abc 世界。
2. 输入工具编号。用“继续”键确认。
3. 在 5d/6d 栏中选择一种规格。用“继续”键确认。
4. 如果选择 5d：
将 +xtool调整至平行于-zworld的方向。(+xtool=作业方向)
如果选择 6d：
按下列方法进行工具坐标系统的轴的调整。
使 +xtool与-zworld 平行。(+xtool=作业方向)
n+ytool 与 +yworld 平行
n+ztool 与 +xworld 平行
5. 按下“测量”键来确认。对信息提示“要采用当前位置吗？测量将继续”按下“是”键来确认。
6. 随即打开另一个窗口。在此输入负荷数据。
7. 然后按“继续”和“保存”结束此过程。
8. 关闭菜单。
2)abc 2点法
abc 2点法是指通过趋近x轴上一个点和xy平面上一个点的方法，机器人控制系统即可得知工具坐标系的各轴。当轴方向必须特别精确地确定时，将使用此方法，如图7-12所示。
图7-13 abc 2点法
其具体操作步骤如下：
如果不是通过主菜单调出操作步骤，而是在tcp测量后通过abc 2点按键调出，则省略下列的两个步骤。
1. 前提条件是，tcp已通过xyz法测定。
2. 在主菜单中选择投入运行 > 测量 > 工具 > abc 2 点。
3. 输入已安装工具的编号。用“继续”键确认。
4. 用tcp移至任意一个参照点。点击测量。用“继续”键确认。
5. 移动工具，使参照点在x轴上与一个为负x值的点重合（即与作业方向相反）。点击测量。用“继续”键确认。
6. 移动工具，使参照点在 xy 平面上与一个在正y向上的点重合。点击测量。用“继续”键确认。
7. 按“保存”。数据被保存，窗口关闭。或按下负载数据。数据被保存，一个窗口将自动打开，可以在此窗口中输入负载数据。
3. 数字输入
当已知工具的各参数，就可以直接输入相对于法兰中心点的x、y、z的偏移量，相对于法兰坐标系转角（角度a、b、c）。
其具体操作步骤如下：
1. 在主菜单中选择投入运行 > 测量 > 工具 > 数字输入。
2. 为待测量的工具给定一个号码和一个名称。用“继续”键确认。
3. 输入工具数据。用“继续”键确认。
4. 输入负载数据。
5. 按“继续”确认，按下“保存”键，数据被保存。
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图8-8
通过一个固定参考点的工具坐标系的测量分为2步：首先确定工具坐标系的tcp点，然后确定工具坐标系的姿态如表8-7所示。
表8-7 tcp的测量的步骤
步骤 说明
1 确定工具坐标系的tcp点
可选择以下方法：
*xyz 4 点法
*xyz 参照法
2 确定工具坐标系的姿态
可选择以下方法：
*abc 2 点法
*abc 世界坐标法
1. tcp点的测量
1)xyz4点法
xyz4点法的原理：将待测工具的tcp从4个不同方向移向任意选择的一个参考点，机器人系统将从不同的法兰位置值计算出tcp，如图8-9所示。
图8-9 xyz4点法
其具体操作步骤如下：
1. 选择菜单序列 投入运行 > 测量 > 工具 > xyz 4 点。
2. 为待测量的工具给定一个号码和一个名称。用继续键确认。
3. 用tcp移至任意一个参照点。按下“测量”，对话框“ 是否应用当前位置？继续测量” 用“是”加以确认
4. 用tcp从其他方向朝参照点。重复步骤3次。
5. 负载数据输入窗口自动打开，正确输入负载数据，然后按下“继续”按钮。
6. 包含测得的 tcp x、y、z 值的窗口自动打开，测量精度可在误差项中读取。数据可通过保存直接保存。
2)xyz参照法
采用 xyz 参照法时，将对一件新工具与一件已测量过的工具进行比较测量。机器人控制系统比较法兰位置，并对新工具的tcp进行计算。如图7-10所示。
图8-10
其具体操作步骤如下：
1. 前提条件是，在连接法兰上装有一个已测量过的工具，并且tcp的数据已知。
2. 在主菜单中选择投入运行 > 测量 > 工具 > xyz 参照。
3. 为新工具指定一个编号和一个名称。用“继续”键确认。
4. 输入已测量工具的tcp数据。用“继续”键确认。
5. 用 tcp 移至任意一个参照点。点击测量。用“继续”键确认。
6. 将工具撤回，然后拆下。装上新工具。
7. 将新工具的tcp移至参照点。点击测量。用“继续”键确认。
8. 按下保存键。数据被保存，窗口自动关闭。
2. 确定工具坐标系的姿态/朝向
确定工具坐标系的姿态/朝向的方法主要有abc 世界坐标法和abc 2点法两种。
1)abc世界坐标法
abc世界坐标法是将工具坐标系的轴调整为与世界坐标系的轴平行。机器人控制器从而得知tool坐标系的取向，如图8-11所示。
图8-11 abc世界坐标法
此方法有两种方式：
n5d: 用户将工具的作业方向告知机器人控制系统。作业方向默认为x轴。其他轴的取向将由系统确定，用户对此没有影响力。系统总是为其它轴确定相同的取向。如果之后必须对工具重新进行测量，比如在发生作业后，仅需要重新确定作业方向。而无需考虑作业方向的转度。应用范围：例如：mig/mag 焊接，激光切割或水射流切割。
n6d：用户将所有三个轴的取向告知机器人控制系统。应用范围：例如：焊钳、抓爪或粘胶喷嘴。
其具体操作步骤如下：
如果不是通过主菜单调出操作步骤，而是在tcp测量后通过 abc 2点按键调出，则省略下列的两个步骤。
1. 在主菜单中选择投入运行 > 测量 > 工具 > abc 世界。
2. 输入工具编号。用“继续”键确认。
3. 在 5d/6d 栏中选择一种规格。用“继续”键确认。
4. 如果选择 5d：
将 +xtool调整至平行于-zworld的方向。(+xtool=作业方向)
如果选择 6d：
按下列方法进行工具坐标系统的轴的调整。
使 +xtool与-zworld 平行。(+xtool=作业方向)
n+ytool 与 +yworld 平行
n+ztool 与 +xworld 平行
5. 按下“测量”键来确认。对信息提示“要采用当前位置吗？测量将继续”按下“是”键来确认。
6. 随即打开另一个窗口。在此输入负荷数据。
7. 然后按“继续”和“保存”结束此过程。
8. 关闭菜单。
2)abc 2点法
abc 2点法是指通过趋近x轴上一个点和xy平面上一个点的方法，机器人控制系统即可得知工具坐标系的各轴。当轴方向必须特别精确地确定时，将使用此方法，如图7-12所示。
图7-13 abc 2点法
其具体操作步骤如下：
如果不是通过主菜单调出操作步骤，而是在tcp测量后通过abc 2点按键调出，则省略下列的两个步骤。
1. 前提条件是，tcp已通过xyz法测定。
2. 在主菜单中选择投入运行 > 测量 > 工具 > abc 2 点。
3. 输入已安装工具的编号。用“继续”键确认。
4. 用tcp移至任意一个参照点。点击测量。用“继续”键确认。
5. 移动工具，使参照点在x轴上与一个为负x值的点重合（即与作业方向相反）。点击测量。用“继续”键确认。
6. 移动工具，使参照点在 xy 平面上与一个在正y向上的点重合。点击测量。用“继续”键确认。
7. 按“保存”。数据被保存，窗口关闭。或按下负载数据。数据被保存，一个窗口将自动打开，可以在此窗口中输入负载数据。
3. 数字输入
当已知工具的各参数，就可以直接输入相对于法兰中心点的x、y、z的偏移量，相对于法兰坐标系转角（角度a、b、c）。
其具体操作步骤如下：
1. 在主菜单中选择投入运行 > 测量 > 工具 > 数字输入。
2. 为待测量的工具给定一个号码和一个名称。用“继续”键确认。
3. 输入工具数据。用“继续”键确认。
4. 输入负载数据。
5. 按“继续”确认，按下“保存”键，数据被保存。
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