河南省第一屆職業(yè)技能大賽-工業(yè)機器人系統(tǒng)操作員項目-技術工作文件

河南省第一屆職業(yè)技能大賽工業(yè)機器人系統(tǒng)操作員項目技術工作文件河南省第一屆職業(yè)技能大賽組委會技術工作組2021年10月任務2：工業(yè)機器人系統(tǒng)設定任務2-1機器人主要工作參數(shù)的測量與評估自行安裝繪圖模塊至變位機模塊上，固定翻轉繪圖模塊至指定角度，設定繪圖模塊的工件坐標系，并手動操作工業(yè)機器人按照提供的圖形連續(xù)繪制圖形以驗證工件坐標系的正確性。圖2-1繪圖摸塊擺放示意圖任務2-2TCP的標定及坐標配準1.使用裝配模塊氣缸固定輔助標定工具，設定單吸盤夾具的工具坐標系，并使用重定位方法進行工具坐標系正確性檢驗；2.設定打磨工具的工具坐標系;3.設定手爪工具的工具坐標系。圖2-2輔助標定工具完成任務2后，舉手示意裁判進行評判！任務3：視覺系統(tǒng)安裝、編程與調試任務3-1：視覺檢測系統(tǒng)的安裝及網(wǎng)絡系統(tǒng)的連接1.完成相機、檢測支架的安裝。（1）完成監(jiān)測支架的安裝；（2）完成相機鏡頭的安裝。2.完成連接相機、編程計算機、主控單元、機器人和觸摸屏的連接。（1）安裝連接相機的電源線、通信線于正確位置；（2）按照系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖（如圖3-1所示）完成系統(tǒng)組網(wǎng)。圖3-1相機和編程計算機的連接示意圖相機連接完成后，效果圖如圖3-2所示。圖3-2相機連接完成的效果完成任務3-1的1和2后，舉手示意裁判進行評判！任務3-2：視覺軟件設定打開視覺驅動器中的視覺處理軟件，連接和配置相機，通過調整相機鏡頭焦距及亮度，使智能相機穩(wěn)定、清晰地攝取圖像信號。測試要求如下：在軟件中能夠正確實時查看到現(xiàn)場放置于相機上方工件的圖像，要求工件圖像清晰。實現(xiàn)后的界面效果如圖3-3所示。圖3-3實現(xiàn)后的界面效果示例完成任務3-2后，舉手示意裁判進行評判！任務3-3：智能相機的調試和編程圖像的標定、樣本學習任務，要求如下：1.對圖像進行標定，實現(xiàn)相機中出現(xiàn)的尺寸和實際的物理尺寸一致；2.對單一工件進行拍照，獲取該工件的顏色偏差，利用視覺工具，編寫相機視覺程序對工件進行學習。3.設置輸出參數(shù)，設定串行輸出參數(shù)，將數(shù)據(jù)輸出給PLC或機器人。測試要求如下：選手依次手動將兩種不同顏色的工件放置于拍照區(qū)域，在軟件中能夠得到和正確顯示工件的4種不同顏色輸出。注意事項：在編寫相機視覺腳本程序時，相機程序中對應工件的通信地址可自行定義。完成任務3-3的1、2和3后，舉手示意裁判進行評判！任務4：工業(yè)機器人系統(tǒng)模塊編程與調試任務4-1：工業(yè)機器人碼垛編程與調試通過設定工業(yè)機器人的吸盤工具坐標系，設定碼垛棧板的工件坐標系，工業(yè)機器人示教器示教、編程和再現(xiàn)，能夠實現(xiàn)依次將10塊碼垛工件從碼垛倉位放置到碼垛棧板的指定位置。測試要求如下：1.將10塊工件由碼垛倉位（圖4-1）依次擺放于碼垛棧板指定位置，每次放一個工件，用末端工具對工件進行取放操作。圖4-1工件放置位置2.圖4-2中為擺放完成的10塊工件位置。圖4-2工件擺放位置完成任務4-1后，舉手示意裁判進行評判！任務4-2：實現(xiàn)工件流水線調試編寫主控PLC中工件流水線調試模塊任務，能夠實現(xiàn)傳送帶的基本運動，包括手動控制傳送帶啟動、停止以及拍照位停止運動。完成任務4-2后，舉手示意裁判進行評判！任務4-3：視覺系統(tǒng)調試編寫主控PLC中視覺系統(tǒng)調試模塊任務，能夠自動識別相機識別工位中工件的顏色，并將工件的顏色信息等顯示在人機界面中。完成任務4-3后，舉手示意裁判進行評判！任務4-4：工業(yè)機器人系統(tǒng)調試編寫主控PLC中工業(yè)機器人程序系統(tǒng)調試模塊任務，能夠自動實現(xiàn)對工件流水線上的工件進行顏色識別、抓取、放置于指定位置，并且包含如下功能：1.能夠實現(xiàn)相機顏色的識別，要求人機界面上顯示機器人抓取的當前工件顏色。2.具有機器人啟動、停止、暫停以及歸位等功能。3.機器人任務狀態(tài)號傳輸?shù)街骺豍LC，并在人機界面顯示，機器人狀態(tài)分為機器人處于待機、運行、抓取錯誤等狀態(tài)。表4-1機器人運行狀態(tài)示例序號機器人狀態(tài)號機器人狀態(tài)1100待機2200運行3300抓取錯誤測試要求如下：（1）啟動工件流水線，隨機放入三個不同顏色的工件至井式料倉，由推料氣缸將井式料倉中的工件推入傳送帶。（2）在相機拍照工位對工件的顏色進行識別，把識別結果傳輸給主控PLC。（3）主控PLC經(jīng)過處理，傳輸視覺識別的數(shù)據(jù)給工業(yè)機器人，工業(yè)機器人根據(jù)PLC傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，在傳送帶末端抓取識別后的工件。（4）抓取工件后，放置于工件的指定位置，如圖4-3所示。圖4-3工件擺放位置完成任務4-4后，舉手示意裁判進行評判！任務5：系統(tǒng)整體綜合調試系統(tǒng)綜合工作任務如下：任務5-1：人機交互功能設計根據(jù)綜合任務要求，由選手自行設計主控觸摸屏界面，滿足以下基本功能：1.主控PLC能夠實現(xiàn)系統(tǒng)的復位、啟動、暫停、停止等功能。（1）系統(tǒng)復位為系統(tǒng)中工業(yè)機器人、工件流水線、井式料倉處于初始歸零狀態(tài)；（2）系統(tǒng)啟動為系統(tǒng)自動按照綜合任務運行；（3）系統(tǒng)停止為系統(tǒng)停止運動，包括系統(tǒng)中的工業(yè)機器人、工件流水線、井式料倉等模塊。2.主控界面包含黃、綠、紅三種狀態(tài)信號燈：綠色狀態(tài)信號燈指示初始狀態(tài)正常，紅色狀態(tài)信號燈指示工作狀態(tài)不正常，黃色狀態(tài)信號燈指示任務完成。初始狀態(tài)是指：（1）工業(yè)機器人、視覺系統(tǒng)、變頻器、伺服驅動器、PLC處于聯(lián)機狀態(tài)；（2）工業(yè)機器人處于工作原點；（3）工件流水線上沒有工件；（4）推料氣缸縮回；若上述條件中任一條件不滿足，則紅色警示燈以1Hz的頻率閃爍，黃色和綠色燈均熄滅，這時系統(tǒng)不能啟動。如果網(wǎng)絡正常且上述各工作站均處于初始狀態(tài)，則綠色警示燈常亮。3.主控PLC能夠操控推料氣缸的推出和縮回，傳送帶的啟停等功能。任務5-2：系統(tǒng)綜合任務實現(xiàn)任務要求：1.工件4個：工件均為不同顏色，所有工件存放于井式料倉中；2.工業(yè)機器人在裝配工位指定位置進行裝配；3.工業(yè)機器人裝配過程中抓取的工件為缺陷工件（銀色工件默認為殘缺件）時，紅色指示燈亮，將殘缺件擺放至完畢后紅色指示燈滅；4.成品的裝配流程：按工件號1→2→3的次序在裝配工位依次進行裝配；當3號工件裝配到位后，機器人帶動3號工件順時針旋轉90度扣緊，整套工件組裝完成；5.所有套件生產(chǎn)任務完成后，井式料倉和傳送帶上不能有工件，并且綠色指示燈1Hz閃爍10秒鐘；6.裝配完成后，設備處于初始狀態(tài)，并且綠色指示燈1Hz閃爍；編程實現(xiàn)任務流程：根據(jù)現(xiàn)場提供的編程環(huán)境編寫人機界面、主控以及機器人等程序；完成工件的出庫、識別、不同工件的分類、搬運、裝配等任務。具體任務流程如下：1.推料氣缸將井式料倉的工件推出；2.在工件作業(yè)流水線上，利用相機對工件進行識別，在抓取工位，機器人根據(jù)相機識別結果進行抓取，并根據(jù)任務要求放置相應位置；3.按照任務要求對整個工件套件進行裝配；4.完成所有成套工件的裝配任務后，裝配流程結束。綜合工作任務主要步驟如圖5-1所示。圖5-1綜合任務工作流程完成任務5后，舉手示意裁判進行評判！附件二：場地規(guī)格布局圖如下：附件三：場地準備清單和選手準備清單工業(yè)機器人系統(tǒng)操作員項目賽場提供XM-MK20N工業(yè)機器人智能型多功能工作平臺，設備清單表如下。序號名稱規(guī)格參數(shù)1工業(yè)機器人ABBIRB120：自由度：6；負載：3KG；驅動方式：全伺服電機驅動；重復定位精度：±0.01mm；最大單軸速度：1軸～3軸：250o/sec；4軸：320o/sec；5軸：320o/sec；6軸：420o/s；最大運動范圍：1軸：±165o；2軸：+110o/-110o；3軸：+70o/-90o；4軸：±160o；5軸：±120o；6軸：±400o。最大臂展：580mm。底座下方拾取距離：112mm。操作方式：示教再現(xiàn)/編程?？刂葡到y(tǒng)及示教器：與機器人配套緊湊型工業(yè)機器人運動控制器和示教器1套、配套標準工業(yè)鏈接電纜。控制器電源：單相220V50/60Hz；示教器：彩色觸摸屏，支持操縱桿、緊急停、慣用左/右手切換、U盤等。2柔性工作臺1.材質：主體采用鋁合金；工作臺底架部分采用優(yōu)質空心方形型鋼拼接搭建設計，經(jīng)除油、酸洗、磷化、吹砂、打磨等預處理，表面噴塑處理。2.工作臺板：采用工業(yè)鋁型材拼接搭建，拼接處凸凹槽進行嵌接，保證臺面拼接后平整,臺面上有T型槽，槽中心間距為30mm，可以使用M6快速拆卸的T型螺母和彈簧螺母塊，臺板端頭采用專用蓋板進行封蓋。3.工作臺封板：工作臺側面及底部為鈑金封板，經(jīng)除油、酸洗、磷化、吹砂、打磨等預處理，表面噴塑處理；工作臺前面雙開門。4.規(guī)格：整體外形尺寸（長×寬×高）：1200mm×990mm×900mm。5.腳輪：萬向和可調支腳。6.輔件：優(yōu)質五金件。7.工作臺預留擴展區(qū)域，便于設備的擴展；可以安放主控機、氣泵、PLC系統(tǒng)等裝置。8.設有獨立示教器放置倉位，倉位隱蔽在工作臺內(nèi)，不占用臺面空間。工作臺內(nèi)部采用雙層抽屜式結構，用于安裝電氣系統(tǒng)，具有推拉功能，便于電氣接線及系統(tǒng)示教。9.PLC觸控屏安裝支架采用活頁式倉體，具有彈性頂伸功能，可收壓到臺面下方。3快換工裝模塊1.主體鋁合金材質；采用永磁法蘭方式設計，精巧輕便。2.每套工裝都可配置接電口和接氣口，方便教學。3.快換工裝模塊包括拋光、畫筆、氣動手爪、真空吸附四套末端執(zhí)行工具。4.工裝庫與四套工裝配套，采用鋁型材固定架，用卡槽定位。提供四個工裝放置位。5.切換末端工裝時無需任何工具，機器人可在以上四套工裝間自動快換。通過機器人任意自動更換工裝，可實現(xiàn)機器人搬運、上下料、碼垛、裝配、拋光、繪圖、模擬噴涂及焊接等功能。4變頻輸送模塊1.包括鋁型材支架、光電傳感器、導桿氣缸、調速閥、推料塊、變頻輸送機、配套變頻器等組成。2.采用變頻調速電機的同步帶輸送機，進行輸送氣推裝置出庫的裝配工件。3.配有輸送工件裝配平臺，采用鋁型材支架。5物料塊1.規(guī)格與碼垛平臺配套。2.材料：鋁合金。3.處理：陽極氧化處理。4.數(shù)量：10。6TCP模塊1.材質：鋁合金。2.提供TCP標定組件，可實現(xiàn)TCP標定練習。7軌跡繪圖模塊1.配置頂針式筆形工具。2.可通過編程完成軌跡規(guī)劃，實現(xiàn)寫字繪圖。8智能視覺檢測系統(tǒng)1.由工業(yè)級智能相機、鏡頭、視覺處理軟件、連接電纜、鋁材支架等組成。2.安裝在變頻輸送機外側，采用智能視覺系統(tǒng)檢測輸送工件顏色等信息和機器人跟蹤夾持。3.視覺平臺功能豐富、性能穩(wěn)定可靠，用戶操作界面友好，能夠滿足視覺定位、測量、檢測和識別等視覺應用需求。9變位機模塊1.由鋁型材支架、伺服電機、伺服驅動器、減速器、氣動夾具等組成。2.采用伺服驅動一軸旋轉變位機，與旋轉臺上安裝氣動夾具組成，可用于夾持裝配工件、模擬焊接、拋光打磨等各工件，以便機器人協(xié)同模擬進行焊接、拋光及裝配作業(yè)。3.驅動方式交流伺服電機高度與機器人配套。4.可模擬了生產(chǎn)加工的上下料操作，機器人從立體倉庫抓取工件并自動固定在變位機托盤，通過自動快換末端執(zhí)行工具，可實現(xiàn)模擬焊接、涂膠、拋光等工藝練習。10網(wǎng)格平面碼垛模塊1.由鋁型材支架和平面網(wǎng)格盤組成。2.可設計機器人搬運出庫視覺檢測的工件按顏色等信息（三種顏色：紅黃藍）預設位置進行碼垛作業(yè)。11工件倉儲模塊1.由鋁合金立體倉庫與實訓工件、支架組成。2.立體倉庫采用三層三列設計，不少于9個倉位。3.每個倉位設計磁性底座，便于工件放置及穩(wěn)固。4.配套實訓用工件為真實產(chǎn)品，品類不少于三種，實現(xiàn)全自動柔性訓練。12編碼裝配與擴展模塊1.可根據(jù)機器人末端作業(yè)工具不同可更換模塊進行模擬實訓。2.編碼裝配模塊主要由編碼平臺、編碼工件等組成，編碼平臺依樣件形狀加工凹槽定位，可固定擺放樣件。3.編碼裝配模塊可與其他擴展模塊相互更換。4.循跡與繪圖模塊實現(xiàn)循跡不同形狀，紙板繪制形狀，寫字等。5.擴展模塊：包括編碼裝配模塊、平面軌跡模塊、立體軌跡模塊等，采用由鋁合金底座，各模塊可疊加放置，平整穩(wěn)固。各涂膠平臺依工件形狀加工凹槽定位，可固定擺放樣件。6.平面軌跡模塊：由鋁合金板制作，表面噴砂氧化處理制作。實現(xiàn)其循跡描圖的多樣化，涵蓋不少于四種幾何圖形。7.立體軌跡模塊：實現(xiàn)模擬涂膠、焊接等多樣化訓練，不同軌跡英文字母包含BJHS，各字母高度差異化。13電氣控制系統(tǒng)1.電氣控制系統(tǒng)包括PLC控制器、線槽、接線端子、電線、檢測傳感器等。2.總控采用PLC1200電氣控制系統(tǒng)；能控制各功能模塊，電控掛板滑道式安裝在鋁型材工作臺內(nèi)部，水平放置。3.具有接地保護、斷電保護、漏電保護功能。安全性符合相關國標標準。14觸摸屏1.配置不小于7英寸的TFT顯示屏