目錄
概述
工作站創建
任務描述
用戶坐標系標定方法
用戶坐標系標定操作
用戶坐標系手動測試
用戶坐標系在程序中的應用
用戶坐標系選擇指令介紹
機器人示教編程
仿真運行
仿真案例資源下載
概述
FANUC機器人的用戶坐標系，是用戶對每個作業空間定義的直角坐標系。它用于位置寄存器的示教和執行、位置補償指令的執行等。另外，在用戶坐標系輸入選項中，程序中的位置也可以根據用戶坐標進行示教。
用戶坐標系，通過相對于世界坐標系的坐標原點位置（x，y，z）和繞X軸、Y軸、Z軸的旋轉角度（w，p，r）來定義。未定義時，將由世界坐標系來替代用戶坐標系。
標準情況下，FANUC機器人開放出了9個可供用戶自定義設定的用戶坐標系。如有需要，也可以將用戶坐標系增加至253個（當使用R-30iB和R-30iB Mate控制器時，最多可增加至61個）。
工作站創建
為了能夠更好的學習和理解FANUC機器人的用戶坐標系，我們在ROBOGUIDE中創建1個簡易的虛擬工作站，用于用戶坐標系的標定操作和示教編程應用，創建完成的虛擬工作站如下圖所示。
任務描述
在創建好的FANUC機器人虛擬工作站中，示教其中一個工件的加工程序（TCP沿工件上表面邊緣運動一周），然后使用用戶坐標系功能實現對另一個工件加工路徑的快速遷移。
先來看一下仿真運行效果，點擊下方視頻查看。綠色工件的加工路徑程序是示教出來的，棕色工件的加工路徑是通過用戶坐標系功能快速遷移過來的。從視頻中可以看到，FANUC機器人成功實現了兩個工件的加工。
ROBOGUIDE虛擬仿真：FANUC機器人用戶坐標系應用
用戶坐標系標定方法
FANUC機器人的用戶坐標系可以通過以下3種方法進行標定。
- 三點法
三點法用戶坐標系標定，即通過記錄坐標系的原點、X軸方向上的點和XY平面上的點來進行用戶坐標系標定的方法。
該標定方法使用最為廣泛，對于標定對象表面較為平整、坐標系方向較為明確的場景均適用，如標準矩形工件邊緣定位、水平臺面上的碼垛、簡單搬運等。
- 四點法
四點法用戶坐標系標定，即通過記錄平行于坐標系的X軸的原點、X軸方向上的點、XY平面上的點和坐標系的原點來進行用戶坐標系標定的方法。
在需要精確指定X軸方向的場景四點方法標定更為適用，如傾斜平面、曲面等非平整表面等。
注：如果X軸的原點和坐標系原點標定為同一點，則四點法和三點法是等效的?。
- 直接輸入法
直接輸入法用戶坐標系標定，就是直接輸入相對于世界坐標系的用戶坐標系原點的位置（x，y，z）值和繞著世界坐標系的X軸、Y軸、Z軸的旋轉角度（w，p，r）值的標定方法。
如果事先已知用戶坐標系的位置坐標數據，那么就可以使用直接輸入法來進行用戶坐標系的標定。
用戶坐標系標定操作
1.在FANUC機器人示教器上按“MENU”鍵，在彈出的MENU菜單中依次選擇“設置”→“坐標系”，按“ENTER”鍵，進入設置坐標系界面。
2.第1次進入設置坐標系界面，界面中顯示的是工具坐標系。
按“F3 坐標”鍵，在彈出的坐標菜單中選擇“用戶坐標系”，按“ENTER”鍵，將設置坐標系界面切換為用戶坐標系，并顯示出用戶坐標系一覽，如下圖所示。
3.將光標移動到要標定的用戶坐標系編號所在的行，本案例選擇編號為1的用戶坐標系，按“F2 詳細”鍵，進入1號用戶坐標系的標定界面。
默認情況下，顯示的是直接輸入法標定界面，如下圖所示。
4.按“F2 方法”鍵，在方法菜單中選擇“三點法”，按“ENTER”鍵，切換為三點法標定界面，如下圖所示。
5.將光標移動到要記錄的參考點上，如坐標原點，然后手動運行機器人到對應的標定點位處，如下圖所示。
6.按住“SHIFT”鍵的同時，按“F5 記錄”鍵，將當前點位的坐標數據進行記錄，并作為坐標原點的標定參考點數據。
此時，坐標原點后的狀態由“未初始化”變為“已記錄”，如下圖所示。
7.繼續手動運行機器人到剩余的兩個參考點，參考點的位置如步驟5中的圖片所示，并進行記錄。
三個標定參考點全部記錄完成后，參考點后的狀態變為“已使用”，同時坐標系編號下顯示出該用戶坐標系的坐標數據，如下圖所示。
對于已記錄完成的參考點，將光標移動到其上，按住“SHIFT”鍵的同時，按“F4 移至”鍵，可以將機器人快速移動到當前參考點位處。
8.按“PREV”鍵，返回用戶坐標系一覽界面。可以看到編號為1的用戶坐標系顯示出標定的坐標數據，如下圖所示。
這就表示該用戶坐標系已經成功標定，可以在機器人操作或編程過程中使用了。
要重置已標定好的用戶坐標系，可以按“F4 清除”鍵。
9.參考上述步驟標定用戶坐標系2，每個參考點的位置如下圖所示。
用戶坐標系2標定完成后，其坐標數據如下圖所示。
用戶坐標系手動測試
FANUC機器人的用戶坐標系標定完成之后，可以通過使用已標定好的用戶坐標系來手動運行機器人，以測試用戶坐標系是否能夠達到理想狀態。
默認情況下，系統使用的是機器人的0號用戶坐標系，也就是世界坐標系。手動運行測試時，要切換為標定好的用戶坐標系。
FANUC機器人用戶坐標系的切換有2種方法，即坐標一覽切換法和快捷切換法，以下分別介紹。
- 坐標一覽切換法
坐標一覽切換法就是在用戶坐標系一覽界面中進行用戶坐標系的選擇與切換。
在用戶坐標系一覽界面中按“F5 切換”鍵，輸入要切換的坐標系號碼（1~9），如1，然后按“ENTER”鍵，即可切換為選定的用戶坐標系。
若要切換回0號用戶坐標系，可以按“NEXT”鍵，然后按“F2 清除號碼”鍵，用戶坐標系的編號就被設定為0了。
- 快捷切換法
快捷切換法是通過手動菜單來選擇并切換用戶坐標系編號，該方法無需進入用戶坐標系一覽界面，在任意界面皆可操作。
按住“SHIFT”鍵的同時按下“COORD”鍵，界面上彈出手動菜單，如下圖所示。
將光標移動到“User”上，然后輸入要切換的坐標系號碼（0~9），如1，也可以切換為選定的用戶坐標系。
要想切換回0號用戶坐標系，在手動菜單中直接輸入0即可。
手動菜單顯示的情況下，按住“SHIFT”鍵的同時再次按下“COORD”鍵，或只按“PREV”鍵，可以關閉手動菜單。
選定好用戶坐標系編號之后，按“COORD”鍵將手動運行類型切換為用戶。
將機器人移動到工件的任意一個角點上，然后直線運動機器人沿著X軸或Y軸方向運動。
可以發現，當選擇用戶坐標系1時，機器人的運動方向與綠色工件的邊緣保持平行；當選擇用戶坐標系2時，機器人的運動方向與棕色工件的邊緣保持平行，如下圖所示。
用戶坐標系在程序中的應用
FANUC機器人程序中運動指令的每一個位置變量都是以指定的用戶坐標系為基準進行示教的，如下圖所示，位置變量P[1]所記錄的坐標數據是以0號用戶坐標系為基準。
位置變量一旦使用指定的用戶坐標系示教后，就無法在機器人程序中通過指令來自動修改用戶坐標系，這給用戶在程序中自動切換用戶坐標系帶來了極大的不便。
針對這個問題，我們可以使用位置寄存器來解決。位置寄存器中的坐標數據也是以用戶坐標系為參考進行記錄的，只是這個用戶坐標系并不是固定的，而是當前所選定的用戶坐標系，支持在程序中通過指令進行修改。
如下圖所示，位置寄存器PR[1]的參考用戶坐標系編號是F，并不是用戶坐標系的阿拉伯數字編號。
用戶坐標系選擇指令介紹
FANUC機器人程序中，用于改變當前所選的用戶坐標系編號的指令是用戶坐標系選擇指令，指令語句格式如下圖所示。
用戶坐標系選擇指令是一條獨立的機器人指令，指令的值可以通過數值寄存器、參數寄存器或直接設定用戶坐標系編號來設定。
機器人示教編程
按照任務要求，示教FANUC機器人沿著綠色工件上表面邊緣運動的路徑程序。各個示教點的點位，如下圖所示。
P[1]點為機器人的HOME點，使用0號用戶坐標系示教。
PR[1]~PR[4]是工件上表面邊緣的4個角點位置，使用1號用戶坐標系示教。
機器人的運動指令程序示教完成后，在合適的位置插入用戶坐標系選擇指令。
插入用戶坐標系選擇指令時，可以先按“NEXT”鍵，然后按“F1 指令”鍵，在彈出的指令菜單中選擇“偏移/坐標系”，按“ENTER”鍵。
在彈出的偏移/坐標系菜單中選擇“UFRAME_NUM=…”，按“ENTER”鍵即可。
機器人完整的程序代碼，如下圖所示，本案例使用了FOR循環指令，并使用FOR循環指令的計數器來為用戶坐標系選擇指令賦值。
注：以關節形式示教的情況下，即使變更用戶坐標系也不會對位置變量、位置寄存器產生影響，但是以直角形式示教的情況下，位置變量、位置寄存器都會受到用戶坐標系的影響。
如果在程序示教后改變了用戶坐標系，那么就必須重新設定程序的每一個示教點，以避免出現意想不到的意外。
仿真運行
FANUC機器人用戶坐標系應用程序示教完成后，就可以仿真運行了。點擊文章頂部視頻查看仿真運行效果，可以看到，FANUC機器人成功實現了兩個工件的加工。
仿真案例資源下載
解壓后得到UserFramesExample文件，文件夾內為FANUC機器人用戶坐標系標定與應用練習的虛擬仿真案例項目文件,仿真項目文件使用ROBOGUIDE V9 (Rev.ZP)版本軟件創建，兼容ROBOGUIDE V9.4全部版本以及V9.4以上版本。
資源下載可能會發生付費，請酌情謹慎下載。
資源下載鏈接：點擊下載仿真案例資源
以上內容所涉及到的相關知識，部分來源于《FANUC機器人操作說明書》，更多詳細內容可在說明書內查閱。
The End
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