2021年河北省職業(yè)院校技能大賽機(jī)器人系統(tǒng)集成賽項(xiàng)競賽任務(wù)書（樣卷）

2021年河北省職業(yè)院校技能大賽（高職）

“機(jī)器人系統(tǒng)集成”賽項(xiàng)

競賽任務(wù)書（樣卷）

選手須知：

1.任務(wù)書共33頁，如出現(xiàn)任務(wù)書缺頁、字跡不清等問題，請及時(shí)向裁判

示意，并進(jìn)行任務(wù)書的更換。

2.參賽隊(duì)?wèi)?yīng)在4小時(shí)內(nèi)完成任務(wù)書規(guī)定內(nèi)容。

3.競賽工位提供2臺電腦，參考資料存儲在“D:\參考資料”文件夾中。

選手在競賽過程中利用電腦創(chuàng)建的程序文件必須存儲到“D:\技能競賽”文

件夾中，未存儲到指定位置的程序文件不作為競賽成果予以評分。請及時(shí)對

程序文件存儲，建議每10-15分鐘1次，因不可抗力因素導(dǎo)致電腦重新啟動

出現(xiàn)文件資料丟失情況，酌情補(bǔ)時(shí)不超過15分鐘。

4.任務(wù)書中只得填寫競賽相關(guān)信息，不得出現(xiàn)學(xué)校、姓名等與身份有關(guān)

的信息或與競賽過程無關(guān)的內(nèi)容，否則成績無效。

5.競賽過程中嚴(yán)禁更改競賽平臺各單元內(nèi)部電路、氣路接線。由于參賽

選手人為原因?qū)е赂傎愒O(shè)備損壞，以致無法正常繼續(xù)比賽，將取消參賽隊(duì)競

賽資格。

競賽場次：第場賽位號：第號

1

機(jī)器人集成系統(tǒng)需求及產(chǎn)品生產(chǎn)要求

1.背景介紹

公司需要對現(xiàn)有輪轂零件的生產(chǎn)單元升級改造，以滿足不同類型輪

轂零件的共線生產(chǎn)。以智能制造技術(shù)為基礎(chǔ)，在現(xiàn)有設(shè)備單元的基礎(chǔ)上，

結(jié)合工業(yè)機(jī)器人、視覺等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)柔性化生產(chǎn)；選用工業(yè)以太網(wǎng)通訊

方式完成設(shè)備端的控制和信息采集，增加MES系統(tǒng)完成對生產(chǎn)全流程的

監(jiān)控和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)；利用互聯(lián)網(wǎng)將產(chǎn)品制造過程數(shù)據(jù)和設(shè)備

運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)上傳到云服務(wù)器中存儲，在確保身份信息驗(yàn)證正確的前提

下可通過移動終端實(shí)現(xiàn)對云服務(wù)器中數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)訪問。請根據(jù)具體任務(wù)

要求和硬件條件，完成智能制造單元改造的集成設(shè)計(jì)、安裝部署、編程

調(diào)試，并實(shí)現(xiàn)試生產(chǎn)驗(yàn)證。

2.生產(chǎn)對象

生產(chǎn)對象為汽車行業(yè)的輪轂零件，是完成粗加工后的半成品鑄造鋁

制零件。輪轂零件在其正面、背面分別布置有定位基準(zhǔn)、電子標(biāo)簽區(qū)域、

視覺檢測區(qū)域、數(shù)控加工區(qū)域和打磨加工區(qū)域，如圖1和圖2所示。

圖1輪轂零件正面特征分布

2

圖2輪轂零件背面特征分布

（1）輪轂零件在應(yīng)用平臺各單元中通過外圓輪廓和定位基準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)

準(zhǔn)確定位，正面背面定位方式相同。

（2）電子標(biāo)簽區(qū)域1是產(chǎn)品系列編碼，貼有二維碼標(biāo)簽，二維碼

內(nèi)容是產(chǎn)品系列數(shù)字編碼（例如：0001表示產(chǎn)品屬于1系列；0002表

示產(chǎn)品屬于2系列），可通過檢測單元的智能視覺對其掃描進(jìn)行識別。

（3）電子標(biāo)簽區(qū)域2是加工工序編碼，貼有二維碼標(biāo)簽，二維碼

內(nèi)容是定制加工工序代碼或標(biāo)準(zhǔn)加工工序代碼（例如：B2C2C3；C1C3B1，

且工序不可調(diào)整），可通過檢測單元的智能視覺對其掃描進(jìn)行識別。

（4）視覺檢測區(qū)域，通過貼有不同顏色（紅/綠）的貼紙代表產(chǎn)品

的加工狀態(tài)，可通過檢測單元的智能視覺對顏色進(jìn)行識別。具體的視覺

檢測功能描述如下：

視覺檢測區(qū)域1用于識別異形件或標(biāo)準(zhǔn)件：檢測識別結(jié)果為紅

色則是異形件，輸出結(jié)果為NG，檢測識別結(jié)果為綠色則是標(biāo)準(zhǔn)

件，輸出結(jié)果為OK；

視覺檢測區(qū)域2用于識別零件是否存在瑕疵：檢測識別結(jié)果為

紅色則存在瑕疵，輸出結(jié)果為NG，檢測識別結(jié)果為綠色則不存

3

在瑕疵，輸出結(jié)果為OK；

視覺檢測區(qū)域3用于識別標(biāo)準(zhǔn)加工或定制加工：檢測識別結(jié)果

為紅色則是定制加工，輸出結(jié)果為NG，檢測識別結(jié)果為綠色則

是標(biāo)準(zhǔn)加工，輸出結(jié)果為OK；

視覺檢測區(qū)域4用于識別精加工件或粗加工件：檢測識別結(jié)果

為紅色則是精加工件，輸出結(jié)果為NG，檢測識別結(jié)果為綠色則

是粗加工件，輸出結(jié)果為OK。

（5）數(shù)控加工區(qū)域?yàn)榭商鎿Q的塑料圓片，利用加工單元在其上進(jìn)

行雕刻加工，具體加工內(nèi)容由工序決定。

注意：僅輪轂正面中間位置可進(jìn)行數(shù)控加工。

（6）打磨加工區(qū)域?yàn)檩嗇灡砻嬷付▍^(qū)域，利用打磨工具對其進(jìn)行

打磨加工。

3.產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程

目前公司需要對客戶定制需求類的輪轂生產(chǎn)進(jìn)行智能改造和響應(yīng)。

無需定制的加工工序?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)加工工序，需要定制的加工工序?yàn)槎ㄖ萍庸?/p>

工序；標(biāo)準(zhǔn)加工工序和定制加工工序均由電子標(biāo)簽區(qū)域2的加工工序

編碼二維碼指定，需要由檢測單元的智能視覺對其掃描進(jìn)行識別，并最

終通過硬件接線、程序編寫、畫面組態(tài)、數(shù)據(jù)通信等任務(wù)，在上位機(jī)管

理系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)加工工序或定制加工工序，并能夠?qū)崿F(xiàn)輪轂零

件生產(chǎn)的全過程自動化執(zhí)行。

請注意：倉儲單元是上下兩層，每層3個(gè)倉位，共計(jì)6個(gè)倉位；最

初存儲輪轂零件數(shù)量為6個(gè)，隨機(jī)擺放在不同的倉位托盤上，每個(gè)輪轂

零件的特征信息已知（如下表1：輪轂零件特征值初始信息表）；其中，

輪轂序號無實(shí)際意義。

4

請注意：請選手拿到賽卷后，首先檢查輪轂數(shù)量、顏色貼紙數(shù)量、

編號二維碼貼紙數(shù)量和加工工序編碼二維碼貼紙數(shù)量，并按照如下特征

值初始信息表，將相應(yīng)的貼紙粘貼到輪轂零件的相應(yīng)位置，并按指定朝

向隨機(jī)放入任意倉位中。貼紙內(nèi)容或數(shù)量有誤需及時(shí)報(bào)告裁判進(jìn)行更換。

貼紙粘貼錯(cuò)誤所引起的比賽結(jié)果與成績評定由選手自己負(fù)責(zé)。

綜合任務(wù)職業(yè)素養(yǎng)

競賽過程中，對參賽選手的技術(shù)應(yīng)用合理性、工具操作規(guī)范性、機(jī)

械電氣工藝規(guī)范性、耗材使用環(huán)保性、功耗控制節(jié)能性以及賽場紀(jì)律、

安全和文明生產(chǎn)等進(jìn)行綜合評價(jià)。

任務(wù)一系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

1.布局方案設(shè)計(jì)及系統(tǒng)設(shè)置

根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程，結(jié)合所提供的硬件單元尺寸和功能，合理

設(shè)計(jì)各單元的布局分布。

繪制布局方案：在任務(wù)書最后附一（任選1份任務(wù)書）上繪制，要

求各單元用框圖表示并用文字標(biāo)識，比例適當(dāng)。

2.控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程，結(jié)合提供的硬件單元功能，合理設(shè)計(jì)控制

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

繪制控制系統(tǒng)通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖：在任務(wù)書最后附二（任選1份任

務(wù)書）上繪制，要求各功能單元的遠(yuǎn)程IO模塊必須連接到總控單元的

PLC上，通過連線體現(xiàn)出所有網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的連接情況，并注明設(shè)備名

稱和其IP地址。

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任務(wù)二工藝流程模擬仿真

1.虛擬仿真三維環(huán)境搭建

根據(jù)系統(tǒng)布局方案設(shè)計(jì)結(jié)果，在離線編程軟件中，完成對應(yīng)用平臺

所有單元的布置拼裝。要求：布局方式與系統(tǒng)布局方案設(shè)計(jì)結(jié)果一致。

根據(jù)給定信息并結(jié)合實(shí)物平臺，在離線編程軟件中，完成部分機(jī)構(gòu)

的自定義任務(wù)，如自定義工具、自定義狀態(tài)機(jī)等，以便完成后續(xù)工藝流

程仿真。

注：工作站模型文件可通過工具欄“工作站”按鈕打開使用，通過

工具欄“另存為”按鈕保存到指定文件夾中，請勿擅自更改文件后綴。

軟件操作過程中注意隨時(shí)保存比賽成果。

2.工藝流程仿真

根據(jù)輪轂零件定制化生產(chǎn)產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程圖3，結(jié)合表2的初

始特征及狀態(tài)信息，在離線編程軟件中，對工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動軌跡編程和

各單元?jiǎng)幼餍盘栐O(shè)置，完成應(yīng)用平臺的4個(gè)輪轂零件的定制化生產(chǎn)流

程，可通過仿真模擬全過程動作效果。

動作過程中工業(yè)機(jī)器人不可出現(xiàn)不可達(dá)點(diǎn)、軸限位點(diǎn)和奇異點(diǎn)。僅

針對虛擬仿真過程，輪轂零件初始狀態(tài)表1用于確定流程內(nèi)容。選手需

根據(jù)輪轂實(shí)際狀態(tài)決定放回倉儲單元前是否需要自行增加翻轉(zhuǎn)工序，最

終要求輪轂零件正面朝下放回倉儲單元。

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圖3定制化生產(chǎn)產(chǎn)品工藝流程圖

表1虛擬仿真過程輪轂初始狀態(tài)

正面產(chǎn)

輪轂放輪轂放置背面產(chǎn)視覺檢視覺檢視覺檢視覺檢

品二維

置倉位方向品編號測區(qū)域1測區(qū)域2測區(qū)域3測區(qū)域4

碼

B1C5C7

5正面向下0001紅色/NG綠色/OK綠色/OK綠色/OK

C2

6正面向下0002C2C5B1綠色/OK綠色/OK綠色/OK紅色/NG

3正面向下0003C9B1C2紅色/NG紅色/NG綠色/OK綠色/OK

4正面向下0004B2C5綠色/OK綠色/OK紅色/NG綠色/OK

7

任務(wù)三硬件搭建及電氣接線

1.單元布局搭建及固定

根據(jù)系統(tǒng)布局方案設(shè)計(jì)，調(diào)整各單元的相對位置，完成應(yīng)用平臺的

硬件拼裝固定。

要求：

（1）根據(jù)布局設(shè)計(jì)完成各單元位置調(diào)整。要求：各單元地腳支撐

升起，各單元間通過連接板固連。

（2）對各單元的底柜門板做調(diào)整。要求：應(yīng)用平臺底柜內(nèi)部連通、

無門板遮擋，外側(cè)四周全部安裝門板，多余門板放置在U型支架內(nèi)。

2.電氣、通訊接線

根據(jù)系統(tǒng)布局方案設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，完成各單元的電源、

氣源、通訊線路連接和布線，完成電腦與監(jiān)控終端（電視）的高清視頻

線纜連接，完成工業(yè)機(jī)器人示教器的線纜連接。

要求：

（1）電源線纜由單元底柜的底板快接插頭安裝后通過底柜的下部

線槽鋪設(shè)；氣源、通訊線纜由設(shè)備端安裝后通過底柜的上部線槽鋪設(shè)。

（2）單元間電源線纜未放入線槽部分，不能出現(xiàn)折彎，整齊擺放

在底柜底板上。

（3）應(yīng)用平臺總電源線路完成連接后用賽位內(nèi)提供的臨時(shí)線槽覆

蓋。

（4）氣源線纜在臺面部分必須進(jìn)入線槽，未進(jìn)入線槽部分利用線

夾和扎帶固定在臺面或立柱上，要求裁剪長度合適，不能出現(xiàn)折彎、纏

繞和變形，不允許出現(xiàn)漏氣。

（5）通訊線纜在臺面部分必須進(jìn)入線槽，未進(jìn)入線槽部分利用線

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夾和扎帶固定在臺面或立柱上，不能出現(xiàn)折彎、纏繞和變形。

（6）工業(yè)機(jī)器人示教器線纜在插接時(shí)注意接口方向和旋緊螺母的

使用方法，不得在未完全插入前轉(zhuǎn)動快接插頭。

（7）手動測試單元功能動作。

3.機(jī)器人校零

機(jī)器人零位是機(jī)器人操作模型的初始位置。當(dāng)零位不正確時(shí)，機(jī)器

人不能正確運(yùn)動。選手需要利用示教器手動操縱機(jī)器人回到零位標(biāo)志

（圖4），并更新碼盤轉(zhuǎn)數(shù)（轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)數(shù)器）。

圖4零位標(biāo)志示例

任務(wù)四機(jī)器人系統(tǒng)集成

1.制造單元通訊組態(tài)

（1）總控單元PLC組態(tài)設(shè)置

根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)結(jié)果，在TIA編程軟件對總控單元的PLC、

各單元的遠(yuǎn)程IO模塊和執(zhí)行單元內(nèi)PLC進(jìn)行配置，為每個(gè)設(shè)備設(shè)置其

IP地址使其建立正常通訊，并分配各遠(yuǎn)程IO模塊的IO起始地址。根據(jù)

所提供的各單元內(nèi)部接線圖，建立信號表。

（2）工業(yè)機(jī)器人組態(tài)設(shè)置

對工業(yè)機(jī)器人示教器進(jìn)行操作，在“DeviceNetDevice”中添加工

業(yè)機(jī)器人的DSQC652模塊，其模塊參數(shù)如表2所示。根據(jù)所提供的執(zhí)行

單元內(nèi)部接線圖，建立信號表。

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表2DSQC652模塊參數(shù)

序號參數(shù)項(xiàng)參數(shù)值

1地址（Address）10

對工業(yè)機(jī)器人示教器進(jìn)行操作，在“DeviceNetDevice”中添加工

業(yè)機(jī)器人的擴(kuò)展IO模塊，其模塊參數(shù)如表3所示。根據(jù)所提供的執(zhí)行

單元內(nèi)部接線圖，建立信號表。

表3擴(kuò)展IO模塊參數(shù)

序號參數(shù)項(xiàng)參數(shù)值

1地址（Address）11

2設(shè)備代碼（VendorID）9999

3產(chǎn)品代碼（ProductCode）67

4設(shè)備類型（DeviceType）12

5通訊類型（ConnectionType）Polled

6輸出長度（ConnectionOutputSize）12

7輸入長度（ConnectionInputSize）2

（3）智能視覺通訊設(shè)置

根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)結(jié)果，對智能視覺通訊端口和與其完成通訊

的控制設(shè)備網(wǎng)絡(luò)端口進(jìn)行設(shè)置，使其可以建立正常通信并實(shí)現(xiàn)信號交互。

2.執(zhí)行單元和工具單元

（1）工業(yè)機(jī)器人安全姿態(tài)設(shè)定

對工業(yè)機(jī)器人操作與編程，確定工業(yè)機(jī)器人本體的安全姿態(tài)，此姿

態(tài)下工業(yè)機(jī)器人本體不會與周邊設(shè)備發(fā)生碰撞。當(dāng)執(zhí)行單元平移滑臺運(yùn)

行時(shí)，工業(yè)機(jī)器人本體必須保持此姿態(tài)，不得同時(shí)動作。工業(yè)機(jī)器人安

全姿態(tài)各軸設(shè)定參數(shù)要求如下表4。

表4工業(yè)機(jī)器人安全姿態(tài)各軸設(shè)定參數(shù)

軸1軸2軸3軸4軸5軸6軸

角度0°-30°30°0°90°0°

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（2）執(zhí)行單元平移滑臺改造

①對執(zhí)行單元中的PLC編程，設(shè)置PLC對于伺服電機(jī)的控制參數(shù)，

其中伺服電機(jī)編碼器分辨率為131072pulses/rev（17線），伺服電機(jī)

驅(qū)動器電子齒輪已設(shè)置為900:1，減速機(jī)減速比3:1，同步帶減速比

1.5:1，滾珠絲杠導(dǎo)程5mm。要求：平移滑臺運(yùn)動速度不得超過25mm/s。

②根據(jù)所提供的執(zhí)行單元內(nèi)部接線圖，對執(zhí)行單元內(nèi)部的PLC進(jìn)行

編程，使平移滑臺實(shí)現(xiàn)回原點(diǎn)、定位運(yùn)動、定速運(yùn)動功能，原點(diǎn)傳感器

位于標(biāo)尺零刻度一側(cè)。

（3）快換工具的拾取與放回

對工業(yè)機(jī)器人操作與編程，使工業(yè)機(jī)器人可以完成對所需工具的拾

取與放回，動作過程連貫無碰撞?？鞊Q工具在工具架的位置根據(jù)使用需

求自行調(diào)整。注意：工業(yè)機(jī)器人不得懸空釋放工具使其掉落到工具架上。

（4）快換工具的使用

對工業(yè)機(jī)器人操作與編程，使工業(yè)機(jī)器人可以完成對所使用的工具

的動作，如夾爪類工具的夾緊/松開、吸盤類工具的吸取/釋放、打磨類

工具的打磨/停止等動作切換，并實(shí)現(xiàn)輪轂的拾取、釋放和打磨加工。

3.倉儲單元

（1）倉儲單元立體倉庫改造

根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)結(jié)果和所提供的倉儲單元內(nèi)部接線圖，實(shí)現(xiàn)

以下功能：

①由外部信號控制指定編號的倉位托盤推出和縮回。

②每個(gè)倉位的傳感器可以感知當(dāng)前是否有輪轂零件存放在倉位中。

③倉位指示燈根據(jù)倉位內(nèi)輪轂零件存儲狀態(tài)點(diǎn)亮，當(dāng)倉位內(nèi)沒有存

放輪轂零件時(shí)亮紅燈，當(dāng)倉位內(nèi)存放有輪轂零件時(shí)亮綠燈。

11

（2）A1流程要求

①工業(yè)機(jī)器人由倉儲單元將輪轂零件取出。

②優(yōu)先取出所在倉位編號較大的輪轂零件。

③若此倉位的輪轂零件已被加工檢測過，或者此倉位無輪轂零件，

則跳過此倉位。

（3）A2流程要求

①工業(yè)機(jī)器人將所持輪轂零件放回倉儲單元前，選手需根據(jù)輪轂

實(shí)際狀態(tài)決定是否需要自行增加翻轉(zhuǎn)工序，最終要求輪轂零件正面朝下

放回倉儲單元。

②輪轂零件屬于異形件的，按序放置于料倉的上層倉位（倉位編

號從小到大）；輪轂零件屬于標(biāo)準(zhǔn)件的，按序放置于料倉的下層倉位（倉

位編號從小到大）。

③若目標(biāo)倉位已有輪轂零件，則需先將該倉位的輪轂零件取出，

隨機(jī)放置于傳送帶上光電傳感器檢測不到的區(qū)域（避免誤觸發(fā)），將目

標(biāo)輪轂零件放回目標(biāo)倉位，再將放置于傳送帶上的輪轂零件放回空閑的

倉位中。

4.加工單元

（1）數(shù)控系統(tǒng)刀具信息建立

對數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行操作設(shè)置，根據(jù)虛擬刀庫刀具信息新建對應(yīng)刀具，

以便后續(xù)數(shù)控加工編程使用。其中，加工單元中虛擬刀庫內(nèi)已存有6把

刀具，各刀具信息如表5所示，刀庫中編號01-06分別對應(yīng)T1-T6。

在數(shù)控系統(tǒng)中建立刀具信息時(shí)，單刃螺旋銑刀、雙刃螺旋銑刀對應(yīng)數(shù)控

系統(tǒng)中的“銑刀”類型，球頭銑刀對應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)中的“圓柱形球頭模具

銑刀”類型，刀具長度參數(shù)對應(yīng)刀庫中刀具的總長度數(shù)據(jù)。

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表5虛擬刀庫刀具信息表

刀具編號刀具類型刀具直徑mm刀刃長度mm刀具總長度mm

01單刃螺旋銑刀21538

02單刃螺旋銑刀21038

03雙刃螺旋銑刀21538

04雙刃螺旋銑刀21038

05球頭銑刀21538

06球頭銑刀21038

（2）建立機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)

對數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行操作設(shè)置，設(shè)定數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)，使主軸位置

不影響工業(yè)機(jī)器人對輪轂零件的上下料。

（3）數(shù)控加工程序編程

①若輪轂零件加工工序?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)加工工序（即：視覺檢測區(qū)域3的

顏色為綠色，加工工序二維碼編碼含“B1”），則需完成：

按加工工序二維碼編碼順序完成全部工序流程（如：假設(shè)加工

工序二維碼編碼為C1B1C2C3，則應(yīng)按順序依次完成工序：C1→

B1→C2→C3）；

其中B1流程，應(yīng)根據(jù)圖4所示的車標(biāo)LOGO加工圖紙和表6

所示工藝要求（僅供參考），對數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行編程，完成數(shù)控加

工；

表6標(biāo)準(zhǔn)加工---數(shù)控加工工藝表

刀具

主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)給速度切削深度

工步工步內(nèi)容刀刃直徑

類型（r/min）（mm/min）（mm）

（mm）

雙刃螺旋

1粗銑a區(qū)域Φ230002001

銑刀

②若輪轂零件加工工序?yàn)槎ㄖ萍庸すば颍矗狠嗇灡趁嬉曈X檢測區(qū)

域3的顏色為紅色，加工工序二維碼編碼含“B2”），則需完成：

13

按加工工序二維碼編碼順序完成全部工序流程（如：假設(shè)加工

工序二維碼編碼為C1B2C2C3，則應(yīng)按順序依次完成工序：C1→

B2→C2→C3）；

其中B2流程，應(yīng)根據(jù)表7所示工藝要求（僅供參考），對數(shù)

控系統(tǒng)進(jìn)行編程，完成定制加工工序編碼的數(shù)控加工（即通過

數(shù)控編程在加工圓片內(nèi)實(shí)現(xiàn)定制加工工序編碼“C1B2C2C3”的

“雕刻”）；

表7定制加工---數(shù)控加工工藝表

刀具

主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)給速度切削深度

工步工步內(nèi)容刀刃直徑

類型（r/min）（mm/min）（mm）

（mm）

雙刃螺旋

1粗銑a區(qū)域Φ230002000.5

銑刀

③注意要求：

須在數(shù)控加工圓片范圍內(nèi)加工；

數(shù)字1-9、英文字母A、B、C、D、E的數(shù)控加工圖紙已提前編

制，其存放路徑為：計(jì)算機(jī)\D盤：\參考資料文件夾；

數(shù)字1-9、英文字母A、B、C、D、E的數(shù)控加工程序已提前編

制，其存放路徑為：程序管理器(PROGRAM

MAINAGEG)\工件文件夾\DS11A.WPD，數(shù)控加工完成定制

工序編碼（即B2工序）可直接調(diào)用相關(guān)數(shù)控程序；

數(shù)控加工完成車標(biāo)LOGO（即B1工序）需選手自行完成數(shù)控編

程；

數(shù)控加工后能夠清晰的看出車標(biāo)LOGO或定制加工工序編碼即

可，其他不做特別要求；

加工開始和結(jié)束時(shí)主軸位置處于機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)。

14

圖5車標(biāo)LOGO數(shù)控加工圖紙

（4）B1流程要求

①工業(yè)機(jī)器人將所持輪轂零件上料到加工單元數(shù)控機(jī)床的夾具上。

②工業(yè)機(jī)器人退出加工單元。

③數(shù)控機(jī)床完成圖5所示的車標(biāo)LOGO加工。

15

④工業(yè)機(jī)器人將輪轂零件由加工單元數(shù)控機(jī)床的夾具上拾取出來。

（5）B2流程要求

①工業(yè)機(jī)器人將所持輪轂零件上料到加工單元數(shù)控機(jī)床的夾具上。

②工業(yè)機(jī)器人退出加工單元。

③數(shù)控機(jī)床完成定制加工工序編碼的“雕刻”加工。

④工業(yè)機(jī)器人將輪轂零件由加工單元數(shù)控機(jī)床的夾具上拾取出來。

5.打磨單元

（1）打磨單元翻轉(zhuǎn)工裝改造

根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)結(jié)果和所提供的打磨單元內(nèi)部接線圖，實(shí)現(xiàn)

以下功能：

①當(dāng)工業(yè)機(jī)器人準(zhǔn)備將輪轂零件放置到打磨工位或準(zhǔn)備將輪轂由

打磨工位取走時(shí)，翻轉(zhuǎn)工裝處于旋轉(zhuǎn)工位一側(cè)。

②當(dāng)工業(yè)機(jī)器人準(zhǔn)備將輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位或準(zhǔn)備將輪轂由

旋轉(zhuǎn)工位取走時(shí)，翻轉(zhuǎn)工裝處于打磨工位一側(cè)。

③翻轉(zhuǎn)工裝可將輪轂零件在打磨工位和旋轉(zhuǎn)工位間翻轉(zhuǎn)并準(zhǔn)確定位。

④打磨加工只需將打磨刷與輪轂表面接觸后開啟打磨，保持3s后

關(guān)閉打磨。

（2）C1流程要求

①翻轉(zhuǎn)工裝動作到打磨工位一側(cè)。

②工業(yè)機(jī)器人將所持輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位上。

③翻轉(zhuǎn)工裝將輪轂零件由旋轉(zhuǎn)工位翻轉(zhuǎn)到打磨工位上。

④翻轉(zhuǎn)工裝動作到旋轉(zhuǎn)工位一側(cè)。

⑤工業(yè)機(jī)器人由打磨工位將輪轂零件取出。

（3）C2流程要求

16

①工業(yè)機(jī)器人將輪轂零件放置到吹屑工位內(nèi)部，輪轂零件完全進(jìn)

入吹屑工位內(nèi)，夾爪不松開。

②吹屑2s，同時(shí)使輪轂零件在吹屑工位內(nèi)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，確保

碎屑完全吹除。

③工業(yè)機(jī)器人將輪轂零件由吹屑工位內(nèi)取出。

（4）C3流程要求

①翻轉(zhuǎn)工裝動作到打磨工位一側(cè)。

②工業(yè)機(jī)器人將所持輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位上。

③對位于旋轉(zhuǎn)工位上的輪轂零件的打磨加工區(qū)域3進(jìn)行打磨加工。

④工業(yè)機(jī)器人由旋轉(zhuǎn)工位將輪轂零件取出。

（5）C4流程要求

①翻轉(zhuǎn)工裝動作到打磨工位一側(cè)。

②工業(yè)機(jī)器人將所持輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位上。

③對位于旋轉(zhuǎn)工位上的輪轂零件的打磨加工區(qū)域4進(jìn)行打磨加工。

④旋轉(zhuǎn)工位逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°。

⑤工業(yè)機(jī)器人由旋轉(zhuǎn)工位將輪轂零件取出。

⑥旋轉(zhuǎn)工位氣缸復(fù)位。

（6）C5流程要求

①翻轉(zhuǎn)工裝動作到打磨工位一側(cè)。

②工業(yè)機(jī)器人將所持輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位上。

③旋轉(zhuǎn)工位順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°。

④工業(yè)機(jī)器人由旋轉(zhuǎn)工位將輪轂零件取出。

⑤旋轉(zhuǎn)工位氣缸復(fù)位。

（7）C6流程要求

17

①翻轉(zhuǎn)工裝動作到打磨工位一側(cè)。

②工業(yè)機(jī)器人將所持輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位上。

③對位于旋轉(zhuǎn)工位上的輪轂零件的打磨加工區(qū)域1進(jìn)行打磨加工。

④工業(yè)機(jī)器人由旋轉(zhuǎn)工位將輪轂零件取出。

（8）C7流程要求

①翻轉(zhuǎn)工裝動作到打磨工位一側(cè)。

②工業(yè)機(jī)器人將所持輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位上。

③對位于旋轉(zhuǎn)工位上的輪轂零件的打磨加工區(qū)域2進(jìn)行打磨加工。

④工業(yè)機(jī)器人由旋轉(zhuǎn)工位將輪轂零件取出。

（9）C8流程要求

①翻轉(zhuǎn)工裝動作到打磨工位一側(cè)。

②工業(yè)機(jī)器人將所持輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位上。

③對位于旋轉(zhuǎn)工位上的輪轂零件的打磨加工區(qū)域2進(jìn)行打磨加工。

④旋轉(zhuǎn)工位逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°。

⑤工業(yè)機(jī)器人由旋轉(zhuǎn)工位將輪轂零件取出。

⑥旋轉(zhuǎn)工位氣缸復(fù)位。

（10）C9流程要求

①翻轉(zhuǎn)工裝動作到打磨工位一側(cè)。

②工業(yè)機(jī)器人將所持輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位上。

③對位于旋轉(zhuǎn)工位上的輪轂零件的打磨加工區(qū)域1進(jìn)行打磨加工。

④旋轉(zhuǎn)工位順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°。

⑤工業(yè)機(jī)器人由旋轉(zhuǎn)工位將輪轂零件取出。

⑥旋轉(zhuǎn)工位氣缸復(fù)位。

（11）上述C1～C9將逐一考評，實(shí)行單項(xiàng)計(jì)分；在單項(xiàng)計(jì)分過程

18

中，僅允許選手手動演示或手動觸發(fā)必要條件及相關(guān)設(shè)備，禁止改動軟

件程序、硬件接線及IO設(shè)置。

6.檢測單元

（1）在檢測單元對輪轂零件指定位置的清晰圖像提取

對工業(yè)機(jī)器人操作與編程，使工業(yè)機(jī)器人可穩(wěn)定拾取輪轂零件置于

檢測單元的視覺相機(jī)視野中，并對檢測單元的相機(jī)鏡頭焦距/光圈、光

源亮度、采集圖像對比度等進(jìn)行調(diào)整，使視覺控制器可采集到清晰穩(wěn)定

的圖像。

（2）在檢測單元對輪轂零件指定信息的提取

①對視覺控制器進(jìn)行操作與編程，使其可對于輪轂零件正面所貼

的電子標(biāo)簽區(qū)域1——產(chǎn)品系列編碼（二維碼）進(jìn)行識別，輸出產(chǎn)品加

工系列編碼（如：0001表示產(chǎn)品屬于1系列；0002表示產(chǎn)品屬于2系

列）。

②對視覺控制器進(jìn)行操作與編程，使其可對于輪轂零件背面所貼的

電子標(biāo)簽區(qū)域2——產(chǎn)品加工工序編碼（標(biāo)準(zhǔn)加工工序編碼或定制加工

工序編碼，且工序不可調(diào)整）（二維碼）進(jìn)行識別，輸出產(chǎn)品加工工序

編碼（如B1C1C2，且工序順序不可調(diào)整）。

③對視覺控制器進(jìn)行操作與編程，使其可對于輪轂零件正面所貼

的視覺檢測區(qū)域1——不同顏色（紅/綠）的貼紙進(jìn)行識別；視覺檢測

區(qū)域1用于識別異形件或標(biāo)準(zhǔn)件：檢測識別結(jié)果為紅色則是異形件，輸

出結(jié)果為NG，檢測識別結(jié)果為綠色則是標(biāo)準(zhǔn)件，輸出結(jié)果為OK。

④對視覺控制器進(jìn)行操作與編程，使其可對于輪轂零件正面所貼的

視覺檢測區(qū)域2——不同顏色（紅/綠）的貼紙進(jìn)行識別；視覺檢測區(qū)

域2用于識別零件是否存在瑕疵：檢測識別結(jié)果為紅色則存在瑕疵，輸

19

出結(jié)果為NG，檢測識別結(jié)果為綠色則不存在瑕疵，輸出結(jié)果為OK。

⑤對視覺控制器進(jìn)行操作與編程，使其可對于輪轂零件背面所貼的

視覺檢測區(qū)域3——不同顏色（紅/綠）的貼紙進(jìn)行識別；視覺檢測區(qū)

域3用于識別標(biāo)準(zhǔn)加工或定制加工：檢測識別結(jié)果為紅色則是定制加工，

輸出結(jié)果為NG，檢測識別結(jié)果為綠色則是標(biāo)準(zhǔn)加工，輸出結(jié)果為OK。

⑥對視覺控制器進(jìn)行操作與編程，使其可對于輪轂零件背面所貼的

視覺檢測區(qū)域4——不同顏色（紅/綠）的貼紙進(jìn)行識別；視覺檢測區(qū)

域4用于識別精加工件或粗加工件：檢測識別結(jié)果為紅色則是精加工件，

輸出結(jié)果為NG，檢測識別結(jié)果為綠色則是粗加工件，輸出結(jié)果為OK。

⑦通過交互信號建立，使得檢測單元可以由外部信號控制在不同檢

測功能程序間選擇后執(zhí)行，并將檢測輸出結(jié)果輸出到工業(yè)機(jī)器人。

（3）D1流程要求

①視覺檢測輪轂零件當(dāng)前面的視覺檢測區(qū)域1。

②檢測結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)件，進(jìn)入后序左側(cè)流程。

③檢測結(jié)果為異形件，進(jìn)入后序右側(cè)流程。

（4）D2流程要求

①視覺檢測輪轂零件當(dāng)前面的電子標(biāo)簽區(qū)域1。

②檢測結(jié)果為奇數(shù)，進(jìn)入后序左側(cè)流程。

③檢測結(jié)果為偶數(shù)，進(jìn)入后序右側(cè)流程。

（5）D3流程要求

①視覺檢測輪轂零件當(dāng)前面的視覺檢測區(qū)域2。

②檢測結(jié)果為有瑕疵，進(jìn)入后序左側(cè)流程。

③檢測結(jié)果為無瑕疵，進(jìn)入后序右側(cè)流程。

（6）D4流程要求

20

①視覺檢測輪轂零件當(dāng)前面的視覺檢測區(qū)域3。

②檢測結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)加工，進(jìn)入后序左側(cè)流程。

③檢測結(jié)果為定制加工，進(jìn)入后序右側(cè)流程。

（7）上述D1～D4將逐一考評，實(shí)行單項(xiàng)計(jì)分；在單項(xiàng)計(jì)分過程

中，僅允許選手手動演示或手動觸發(fā)必要條件及相關(guān)設(shè)備，禁止改動軟

件程序、硬件接線及IO設(shè)置。

任務(wù)五集成系統(tǒng)聯(lián)調(diào)

1.定制流程集成調(diào)試

請注意：請選手拿到賽卷后，首先檢查輪轂數(shù)量、顏色貼紙數(shù)量、

編號二維碼貼紙數(shù)量和加工工序編碼二維碼貼紙數(shù)量，并按照特征值初

始信息表8所示，將相應(yīng)的貼紙粘貼到輪轂零件的相應(yīng)位置，并按指定

朝向放入隨機(jī)倉位中。貼紙內(nèi)容或數(shù)量有誤需及時(shí)報(bào)告裁判進(jìn)行更換。

貼紙粘貼錯(cuò)誤所引起的比賽結(jié)果與成績評定由選手自己負(fù)責(zé)。

表8輪轂零件特征值初始信息表

正面電子背面電子標(biāo)

標(biāo)簽1二簽2二維

初始

輪轂序初始放維碼初始碼初始值視覺檢視覺檢視覺檢視覺檢

放置

號置方向值（產(chǎn)品（標(biāo)準(zhǔn)/定測區(qū)域1測區(qū)域2測區(qū)域3測區(qū)域4

倉位

系列編制加工工

號）序編碼）

輪轂10001B1C5C7C2紅色/NG綠色/OK綠色/OK綠色/OK

輪轂2選手0002C2C5B1綠色/OK綠色/OK綠色/OK紅色/NG

自行

輪轂3隨機(jī)0003C9B1C2紅色/NG紅色/NG綠色/OK綠色/OK

正面

放置

向下

輪轂4于任0004B2C5綠色/OK綠色/OK紅色/NG綠色/OK

意倉

輪轂5位中0005C6B2C7C2紅色/NG綠色/OK紅色/NG綠色/OK

輪轂60006B2C8C2綠色/OK紅色/NG紅色/NG綠色/OK

（1）倉儲排序

21

將6個(gè)輪轂零件按指定朝向放入指定倉位，要求選手啟動倉儲程序，

按正面電子標(biāo)簽1的序號01-06將6個(gè)輪轂零件先從左至右、再從上

到下的順序放入對應(yīng)倉位。

注意：在工件完成排序歸位時(shí)，同時(shí)應(yīng)保證所有輪轂正面朝上。

（2）定制加工工序

在完成倉儲排序和工件翻轉(zhuǎn)的前提下，選手發(fā)出啟動信號，系統(tǒng)將

自動按如下流程圖（圖6）根據(jù)工件的標(biāo)記信息完成自動化定制加工。

圖6定制化生產(chǎn)產(chǎn)品實(shí)際工藝流程圖

22

任務(wù)六MES系統(tǒng)集成

1.MES系統(tǒng)開發(fā)

賽題中所給出的界面樣式可做參考和開發(fā)依據(jù)，界面顯示效果不做

評分要求，選手根據(jù)賽題要求自行設(shè)計(jì)，滿足信息展示和操作功能即可。

界面開發(fā)所需的全部圖片素材（含本賽題任務(wù)書中的流程圖，選手需在

20個(gè)流程圖圖片中自行選取唯一與本賽題任務(wù)書完全一致的正確流程

圖）均存儲在“D盤:\參考資料”文件夾中。

（1）WinCC組態(tài)設(shè)置

根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)結(jié)果，在TIA編程軟件中建立WinCC工程

項(xiàng)目，并使其與總控單元PLC建立正常通訊并實(shí)現(xiàn)信號交互。對數(shù)控系

統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信端口進(jìn)行設(shè)置，并在TIA編程軟件中對WinCC工程項(xiàng)目

進(jìn)行通訊設(shè)置，使數(shù)控系統(tǒng)和WinCC建立通訊連接并可在線設(shè)置交互

信號。

（2）歡迎界面

圖7歡迎界面

①利用TIA編程軟件，在WinCC項(xiàng)目中新建頁面，并將其設(shè)定為

啟動頁面。

23

②對頁面屬性和項(xiàng)目運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，使WinCC項(xiàng)目在仿真運(yùn)

行時(shí)，可以在監(jiān)控終端（電視）上正常顯示，不會出現(xiàn)信息顯示不全等

問題。

③對頁面控件進(jìn)行布局和開發(fā)，可以通過按鈕點(diǎn)擊實(shí)現(xiàn)進(jìn)入“手動

界面”、“監(jiān)控界面”、“訂單界面”功能界面，并能夠?qū)崿F(xiàn)在各頁面之間

的相互返回與切換。

（3）訂單界面

①利用TIA編程軟件，在WinCC項(xiàng)目新建界面（圖8），可通過“歡

迎界面”的相關(guān)控件打開畫面，且該畫面可退回到“歡迎界面”。

②對頁面屬性和項(xiàng)目運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，使WinCC項(xiàng)目在仿真運(yùn)

行時(shí)，可以在監(jiān)控終端（電視）上正常顯示，不會出現(xiàn)信息顯示不全等

問題。

③訂單界面中，能夠自動顯示當(dāng)前所加工的輪轂零件的基本信息，

包括：

輪轂零件的計(jì)數(shù)信息；

輪轂零件的定制/標(biāo)準(zhǔn)信息；

輪轂零件的產(chǎn)品系列信息；

輪轂零件的加工工序編碼信息（定制加工工序編碼或標(biāo)準(zhǔn)加

工工序編碼）。

④訂單界面中，能夠自動顯示當(dāng)前所加工的輪轂零件的加工流程

圖，并且在加工流程圖中，紅色線框表示該輪轂零件所處的當(dāng)前加工步

驟。

⑤按下“開始自動生產(chǎn)”按鈕后，可啟動輪轂零件生產(chǎn)流程的自

動化執(zhí)行。

24

圖8訂單界面---加工信息顯示與流程圖替換

下面給出實(shí)際的輪轂零件在自動生成過程中，訂單界面的顯示畫面

（圖9）。需要說明的是，訂單界面顯示畫面中的相關(guān)流程圖、狀態(tài)信息、

數(shù)據(jù)信息都僅為參考，選手應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際的輪轂零件狀態(tài)信息制作相關(guān)

畫面及顯示信息。

25

圖9訂單界面---實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中的加工信息顯示與流程圖運(yùn)行狀態(tài)

（4）監(jiān)控界面

①利用TIA編程軟件，在WinCC項(xiàng)目新建界面（圖10），可通過

“歡迎界面”的相關(guān)控件打開畫面，且該畫面可退回到“歡迎界面”。

②對頁面屬性和項(xiàng)目運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，使WinCC項(xiàng)目在仿真運(yùn)

行時(shí)，可以在監(jiān)控終端（電視）上正常顯示，不會出現(xiàn)信息顯示不全等

問題。

③對頁面控件進(jìn)行布局和開發(fā)，可以實(shí)現(xiàn)對表9中所示參數(shù)進(jìn)行

監(jiān)控。

26

圖10監(jiān)控界面

表9監(jiān)控參數(shù)列表

序號單元參數(shù)項(xiàng)

1倉儲單元各倉位是否存儲輪轂零件

2按加工順序顯示輪轂的產(chǎn)品系列信息

檢測單元按加工順序顯示輪轂背面的視覺檢測

3

區(qū)域3的顏色檢測信息

4加工單元主軸X/Y/Z坐標(biāo)

5主軸轉(zhuǎn)速

加工單元

6安全門前門打開/關(guān)閉狀態(tài)

7安全門后門打開/關(guān)閉狀態(tài)

8打磨工位是否存儲輪轂零件

9打磨單元旋轉(zhuǎn)工位是否存儲輪轂零件

10翻轉(zhuǎn)工裝當(dāng)前位置

27

（5）手動界面

①利用TIA編程軟件，在WinCC項(xiàng)目新建界面（圖11），可通過

“歡迎界面”的相關(guān)控件打開畫面，且該畫面可退回到“歡迎界面”。

②對頁面屬性和項(xiàng)目運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，使WinCC項(xiàng)目在仿真運(yùn)

行時(shí)，可以在監(jiān)控終端（電視）上正常顯示，不會出現(xiàn)信息顯示不全等

問題。

③對頁面控件進(jìn)行布局和開發(fā)，可以實(shí)現(xiàn)對由總控單元PLC板載

IO、各單元的遠(yuǎn)程IO模塊、執(zhí)行單元PLC板載IO和擴(kuò)展IO模塊所

控制的電磁閥、伺服電機(jī)、傳感器等，方便應(yīng)用平臺調(diào)試動作配合和在

出現(xiàn)危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)手動恢復(fù)設(shè)備。注意：選手需結(jié)合任務(wù)書實(shí)際任務(wù)內(nèi)容，

開發(fā)設(shè)計(jì)相關(guān)的手動模塊，任務(wù)內(nèi)容未涉及到的手動模塊可以不考慮。

圖11手動界面

2.MES自動化流程演示

由裁判員提供未知參數(shù)輪轂，選手按要求放入指定位置后自動進(jìn)行

28

連續(xù)流程演示。

在流程開始前和流程結(jié)