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工業(yè)機(jī)器人自動化生產(chǎn)線綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng),機(jī)器人實(shí)訓(xùn)

2024-05-19 17:32
工業(yè)機(jī)器人自動化生產(chǎn)線綜合實(shí)訓(xùn)是一種實(shí)踐教學(xué)活動,旨在讓學(xué)生通過實(shí)際操作來掌握工業(yè)機(jī)器人的使用和維護(hù)技能。工業(yè)機(jī)器人自動化生產(chǎn)線綜合實(shí)訓(xùn)包括以下幾個環(huán)節(jié):
理論學(xué)習(xí):
學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人的基本原理、結(jié)構(gòu)組成、控制方式等基礎(chǔ)知識。
了解自動化生產(chǎn)線的組成、工作流程及其在現(xiàn)代制造業(yè)中的應(yīng)用。
安全教育:
掌握工業(yè)機(jī)器人操作過程中的安全規(guī)范和注意事項(xiàng),確保實(shí)訓(xùn)期間的人身和設(shè)備安全。
設(shè)備熟悉:
學(xué)會如何識別和使用自動化生產(chǎn)線上的各種設(shè)備,包括工業(yè)機(jī)器人、傳感器、PLC控制系統(tǒng)等。
理解各設(shè)備之間的交互和協(xié)調(diào)工作原理。
編程操作:
學(xué)習(xí)編寫和調(diào)試工業(yè)機(jī)器人的控制程序,包括基本的運(yùn)動控制、邏輯控制以及與PLC的通信等。
掌握示教編程和離線編程兩種方式。
故障診斷與維修:
學(xué)會分析和解決自動化生產(chǎn)線可能遇到的常見故障。
掌握基本的設(shè)備維修技能和方法。
實(shí)際操作:
在老師的指導(dǎo)下,進(jìn)行實(shí)際的生產(chǎn)線操作,包括物料的搬運(yùn)、組裝、檢測等。
練習(xí)優(yōu)化生產(chǎn)流程,提高生產(chǎn)效率。
項(xiàng)目實(shí)施:
完成一個完整的自動化生產(chǎn)線項(xiàng)目,從設(shè)計(jì)到實(shí)施,培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。
總結(jié)與評估:
對整個實(shí)訓(xùn)過程進(jìn)行總結(jié),分析存在的問題和不足之處。
對學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行評估,提出改進(jìn)建議。
通過工業(yè)機(jī)器人自動化生產(chǎn)線綜合實(shí)訓(xùn),學(xué)生不僅能夠掌握理論知識,還能通過實(shí)踐操作加強(qiáng)理解,提高解決實(shí)際問題的能力,為將來從事相關(guān)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

工業(yè)機(jī)器人綜合應(yīng)用自動化生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)
一、設(shè)備總體要求
    
工業(yè)機(jī)器人綜合應(yīng)用自動化生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)要求平臺至少由工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)平臺、集成訓(xùn)練模塊、倉儲單元和配套制造執(zhí)行系統(tǒng) MES 等組成,其中工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)平臺主要由六軸機(jī)器人、工業(yè)視覺相機(jī)、桌面 AGV、7 軸協(xié)作機(jī)器人、PLC 控制單元、觸摸屏、機(jī)器人快換夾具等組成, 倉儲物流單元包含地面 AGV、接駁臺、堆垛機(jī)、倉儲貨架及臺體等,主要功能為完成各種任務(wù)模塊產(chǎn)品的運(yùn)輸、識別、裝配或打磨、檢測及出入庫任務(wù)。

工業(yè)機(jī)器人綜合應(yīng)用自動化生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

 


二、工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)平臺主要組成及功能要求
1. 操作臺(2 個)
設(shè)備尺寸:2 個操作臺,其中一個用于機(jī)器人操作,一個用于桌面 AGV 操作。每個操作臺≥1700×950×750mm。
要求臺體框架均采用≥40mm 鋁型材結(jié)構(gòu)搭建;機(jī)器人操作臺安裝面板采用厚≥30mm、間隔 25mm 的優(yōu)質(zhì)鋁合金面板,可任意安裝機(jī)器人或其它執(zhí)行機(jī)構(gòu)或模塊。底部為鈑金結(jié)構(gòu),不銹鋼網(wǎng)孔電氣安裝板( 板厚 1.5mm),用于安裝控制器件與電源電路。前端有相應(yīng)的觸摸屏、操作面板和指示燈。操作臺底腳上安裝有腳輪,便于移動與調(diào)整定位;同時安裝有可調(diào)腳杯,可進(jìn)行高度調(diào)整。周邊亞克力防護(hù)。
2.  六關(guān)節(jié)機(jī)器人
1) 最大抓取重量:≥3Kg
2) 最大動作半徑:≥ 593mm
3) 重復(fù)定位精度:±0.02mm
4) 各軸運(yùn)動范圍及最大速度:
1 軸:±170º,400°/sec;2 軸:+85 º /-135º,300°/sec;
3 軸:+185 º /-65º,520°/sec;,4 軸:±190º,500°/sec;
5 軸:±130 º,530°/sec;6 軸:±360º,840°/sec。
5) 手腕允許慣性力矩 4 軸 ≥ 0.27kg.m2 、 5軸≥0.27kg.m2、6 軸≥0.03kg.m2。
6) 至少包含 MODBUS-TCP、TCP/IP 通訊協(xié)議、集成不少于 8DI、8DO。
3. 協(xié)作機(jī)器人(1 個)
(1) 機(jī)器人本體主要參數(shù):
1) 要求協(xié)作機(jī)器人軸數(shù)≥7
2) 最大臂展≥760mm
3) 重復(fù)定位精度±0.03mm
4) 最大總負(fù)載能力≥3kg
5) 運(yùn)動范圍及各軸速度:
1 軸±170°, 2 軸±120°, 3 軸 ±170°, 4 軸  ±
120°,5 軸 ±170°,6 軸 ±120°,7 軸 ±360°;
各軸最大速度≥180°/s
6) 防護(hù)等級≥IP40
7) 本體重量 ≤21kg
8) 噪音水平 ≤70dB(A)
(2) 控制系統(tǒng):
1) 可拖動操控抓手
2) 接口:Ethernet 、RS485、DI-4 DO-4、外部急停、安全門等
3) 功能配置:7-Dof 運(yùn)動控制、拖動示教功能、高動態(tài)力控 、安全監(jiān)控、外部控制接口
4) 重復(fù)定位精度:± 0.03mm
5) 力測量分辨率:0.1N, 0.02Nm
6) 力控相對精度:0.5N, 0.1Nm
7) 笛卡爾剛度可調(diào)范圍: 0 ~ 3000N/m , 0 ~ 500N/rad。
主要包括:
七軸冗余運(yùn)動展示協(xié)作機(jī)器人一般運(yùn)動示例, 包含圓弧、直線、轉(zhuǎn)彎區(qū)、零空間自運(yùn)動;
避障運(yùn)動演示協(xié)作機(jī)器人相較于六軸機(jī)器人擁有優(yōu)秀的空間避障能力;
碰撞檢測演示展示協(xié)作機(jī)器人一指觸停的碰撞檢測靈敏性;柔順演示展示協(xié)作機(jī)器人高中低阻抗剛度下的阻抗控制。
4. 2D 工業(yè)視覺(1 個)
主要由工業(yè)彩色相機(jī)、鏡頭、視覺控制器、光源及控制器及支架等組成。
主要參數(shù):
(1) 相機(jī)
1) 工業(yè)彩色相機(jī),像素≥320 萬,分辨率≥2048×1536
2) 傳感器類型  全局快門
3) 像元尺寸≤3.45 µm × 3.45 µm
4) 靶面尺寸≥1/1.8″
5) 最大幀率≥37.5 fps
6) 緩存容量   128 MB
7) 供電:DC12V,支持 POE 供電
8) 具 有 總線 通 信 功 能, 至 少 包 含 TCP/IP 、 MODBUS-TCP、UDP 三種通訊協(xié)議,能夠與 PLC 通訊,可檢測物品形狀、顏色、缺陷、OCR 文字識別。
9) 認(rèn)證:≥CE,F(xiàn)CC,RoHS,KC
(2) 鏡頭:25mm 焦距, ≥400 萬像素,1000 萬分辨率;接口 C-Mount。
(3) 軟件: 同工業(yè)相機(jī)廠家, 兼容 GigE Vision 協(xié)議軟件。
(4) 光源:條形光源。光源控制器具有 4 通道輸出,支持 232 控制協(xié)議。
(5) 控制器: 處理器≥Intel E3845,
1.91GHz CPU,內(nèi)存≥4GB DDR3L 內(nèi)存,搭載高可靠性 SSD 存儲≥ 120G,至少 3 個 Intel 芯片千兆網(wǎng)口,防浪涌設(shè)計(jì), 支持多路光耦隔離輸入和輸出功能,可通過光源接口控制光源開關(guān)及亮度,2 個 HDMI 接口,支持獨(dú)立顯示。
5.  3D 視覺(1 個)
1) 深度技術(shù):主動紅外立體
2) 最大范圍≥0.5-3m
3) 最小深度距離 ≤0.45 m
4) 深度精度 <2% 位于 2 米
5) 深度視場 (FOV) 86° × 57° (±3°)
6) 深度輸出分辨率≥ 1280 x 720, 深度幀率≥ 90fps
7) RGB 分辨率≥1920 × 1080(30fps)
8) 視覺軟件與機(jī)器人在線編程軟件融合一體,可直接通過視覺處理結(jié)果引導(dǎo)機(jī)器人抓取
6. 桌面 AGV(1 個)
1) 精度:±1cm
2) 傳感器 光電傳感器/超聲波傳感器
3) 通信方式:無線 wifi
4) 導(dǎo)航方式 磁導(dǎo)航
5) 頂升電機(jī) 直流推桿電機(jī)
7. 機(jī)器人夾具快換裝置(1 主 3 副)
1) 數(shù)量配置至少 1 主 3 副
2) 額定承載≥6Kg
3) 扭矩≥200 kgf.cm
4) 鎖緊力≥620N
5) 重復(fù)定位精度±0.01mm
6) 氣路數(shù)量(回路)≥6
7) 電路數(shù)量(組數(shù))≥9
8) 帶機(jī)械式斷氣保護(hù)機(jī)構(gòu)
8. 工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)平臺電控系統(tǒng)
(1)PLC(2 個)
要求配備 plc 兩個,主要參數(shù): PLC
1) ≥ 100 KB 工作存儲器; 板載 DI14 x 24VDC 漏型/ 源型,DQ10 x 24VDC 和 AI2;板載 6 個高速計(jì)數(shù)器和 4 路脈沖輸出;信號板擴(kuò)展板載式 I/O;多達(dá) 3 個可進(jìn)行串行通信的通信模塊;多達(dá) 8 個可用于 I/O 擴(kuò)展的信號模塊;
2) 至少支持 PROFINET 、TCP/IP、S7 通信、Web 服務(wù)器、 OPC UA 等.
PLC
1) 工作電源:AC100~240V,CPU 集成至少 DI16 ,DQ14晶體管輸出,高速脈沖輸出 4 路,高速計(jì)數(shù)器 4 路
2) 至少支持 RS-232、RS-485、以太網(wǎng),可擴(kuò)展 BD 板、 ED 模塊和擴(kuò)展模塊;支持以太網(wǎng)通訊
(1) 觸摸屏(1 個)
1) 主要參數(shù):
1) 輸入電壓 AC220V ,輸出 DC 24V
2) 尺寸≥7 寸
3) 液晶屏:分辨率≥800×480、TFT、LED 背光
4) 顯示顏色≥1 千六百萬色
5) 存儲器 128MB
6) 通訊口 RS232/RS422/RS485,配有以太網(wǎng)口
(2) 伺服電機(jī)及驅(qū)動器(1 套)
要求與觸摸屏同一品牌;伺服電機(jī)功率≥400W;輸入電源:單相 AC200~240V, 50/60Hz;通訊 RS485;控制方式;三相全波整流 IPM PWM 控制正弦波電流驅(qū)動方式。
三、倉儲物流單元
1. 堆垛機(jī)(1 臺)
堆垛機(jī)主要由 X/Y/Z 軸組成,用于工件托盤的出入庫作業(yè)。
X/Z 軸均采用伺服電機(jī), X、Z 軸電機(jī)功率≥0.75KW,Y 軸為雙向伸縮貨叉。
X 和 Z 軸行走傳動為同步帶導(dǎo)軌式,最大行程:X 軸≥900mm,Y軸≥200mm;Z 軸≥500mm。各行走軸兩端配置有微動開關(guān),用于行程保護(hù),同時設(shè)有原點(diǎn)傳感器。配套拖鏈。
2. 倉儲臺體(1 臺)
由鋁型材框架、安裝面板、鈑金件、腳輪等組成,尺寸≥1750
×1000×700mm,框架采用≥60mm 優(yōu)質(zhì)工業(yè)鋁型材,安裝面板厚度為 30mm 鋁合金型材,帶有 25mm 的槽間隙。
3. 倉儲貨架(1 臺)
主要由鋁合金立柱、倉位支撐定位機(jī)構(gòu)等組成,尺寸≥1400× 200×950mm,≥ 9 個倉位,每個倉位有微動開關(guān)可檢測托盤有無。
4. 地面 AGV(1 臺)
由 AGV 小車、托盤輸送裝置、導(dǎo)航條、通訊及控制系統(tǒng)等組成。
要求至少兩種導(dǎo)航方式
1) 額定負(fù)載≥30kg;連續(xù)工作時間≥8 小時;
2) 運(yùn)行速度:0-0.3m/s,可調(diào);
3) 爬坡角度:≤3°;
4) 停止精度:±10mm
5) 通訊方式:無線通訊;
6) 驅(qū)動方式:四輪驅(qū)動、麥克納姆輪
7) 緊急制動距離<20cm
8) 安全防護(hù) 障礙物傳感器+防撞擊桿雙重防護(hù),聲光報警
5. 接駁臺(2 套)
主要由支撐架、電機(jī)及減速機(jī)、輸送平帶、傳感器、定位擋停機(jī)構(gòu)等組成,接駁臺主要作為工件托盤在 AGV、立體倉儲周轉(zhuǎn)用,可精確定位托盤。
四、總控及展示中心
主要由總控臺、編程電腦、可視化及顯示終端、監(jiān)控系統(tǒng)等組成,用于整個智能產(chǎn)線的控制和功能、實(shí)訓(xùn)場景展示。
1. 總控臺(1 臺)
主體框架為鈑金成型,雙開門;內(nèi)部網(wǎng)孔板噴塑處理,厚度 1.5mm;控制面板符合人體工程學(xué),底部安裝有液壓彈簧支桿,方便檢查維護(hù); 功能按鈕包含“ 啟動”、“ 停止”、“ 復(fù)位”、“警示”、“手/自動”、“急停”等。
2. 電氣控制系統(tǒng)(1 套)
由 PLC 模塊、輸入電源、輸出電源、斷路器、接線端子排、IO轉(zhuǎn)接模塊等組成。
1) 電源(1 臺)
輸入電源:AC 220V;輸出 DC 24V 開關(guān)電源。
2) PLC(1 臺)
PLC 采用與工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)平臺同品牌 PLC,晶體管輸出,標(biāo)配以太網(wǎng)口等。
3) 觸摸屏(1 臺)
屏幕:尺寸≥10.1 寸,液晶顯示 LED 背光顯示屏, 分辨率≥1024×600
顯示顏色:6 萬 5 千真彩處理器:≥300MHz
存儲器:128MB
串口:RS232/RS485
USB 接口 : 1 主 1 從
以太網(wǎng)口:10/100M 自適應(yīng)防護(hù)等級:前面板符合 IP65預(yù)裝嵌入式組態(tài)軟件。
4) 伺服驅(qū)動器(1 臺):功率≥0.75KW,與伺服電機(jī)同品牌。
5) 變頻器(1 臺):用戶接駁臺電機(jī)的控制。
3. 編程電腦(2 臺)
包含 2 臺筆記本電腦、電腦桌凳組成。電腦主要參數(shù):
主要配置:處理器(CPU)采用 Intel i7;內(nèi)存≥:16GB;1T機(jī)械硬盤+256G SSD 硬盤;獨(dú)立顯卡 GTX1660Ti+,顯存≥6GB;系統(tǒng)采用 windows10 64 位版本,屏幕≥17 寸液晶顯示器,具備有 HDMI 輸出接口。
配置電腦桌及凳。電腦桌采用鋼木結(jié)構(gòu)表面噴塑,并有主機(jī)和顯示器護(hù)板,萬向腳輪及剎車功能,抽拉式鍵盤托板,可拆卸式穿線孔。
4. 監(jiān)控系統(tǒng)(1 套)
1) 攝像機(jī):采用至少 400 萬星光級 1/3”CMOS,
2.8mm 焦距高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī),POE 供電,RJ45 接口,配套支架及可調(diào)節(jié)固定桿;
2) 硬盤錄像機(jī)容量:≥2TB。
5. 可視化終端(1 套)
采用 4K 分辨率,具備 HDMI 輸入接口、40 英寸和 55 英寸顯示終端各 1 臺,配支架。
6. 電力監(jiān)測裝置(1 套)
可對設(shè)備的實(shí)時電壓、實(shí)時電流、實(shí)時功率、總電能進(jìn)行監(jiān)控,并在觸摸屏上顯示出來。
五、工作桌(1 套)
尺寸為約 1500×750×780mm(L×W×H),桌腿采用高強(qiáng)度的鋼材,桌面并鋪有防護(hù)層。
六、集成訓(xùn)練模塊任務(wù)組合工藝及配置要求
1. 指尖陀螺與陀螺筆裝配工作站任務(wù)(1 套)
任務(wù)對象包含由指尖陀螺、陀螺筆、陀螺軸承等;功能模塊包含原料托盤 2 套、成品托盤 1 套、沖壓裝配模塊和工裝夾具等
組成?蛇M(jìn)行至少 2 種裝配方式組合。
2. 機(jī)床上下料及減速機(jī)裝配工作站任務(wù)(1 套)任務(wù)對象包含 RV 減速機(jī)模型、齒輪軸、端蓋等、功能模塊包含原料托盤 2 套、銑床模型、雙減速機(jī)裝配臺、全自動螺絲供料模塊、機(jī)器人夾具快換主盤、端蓋吸盤夾具、鎖螺絲夾具等?蛇M(jìn)行至少 3 種裝配方式的組合。
3. 機(jī)床上下料及鑄件全自動打磨工作站任務(wù)(1套)
任務(wù)對象:模擬泵蓋;功能模塊包含原料托盤、成品托盤、銑床模型、打磨件成品托盤、打磨拋光臺、打磨機(jī)夾具組成?蛇M(jìn)行至少 3 種打磨方式的組合。
4. 倉儲物流及產(chǎn)線綜合控制工作任務(wù)(1 套)
任務(wù)對象:其他幾種工作任務(wù)的托盤;主要功能模塊含倉儲臺體、堆垛機(jī)、倉儲貨架,AGV,接駁臺;由總控及展示中心進(jìn)行綜合控制,主要訓(xùn)練對自動產(chǎn)線綜合運(yùn)行的調(diào)控及監(jiān)控能力。
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