全国职业院校技能大赛山东职业院校技能大赛Word文件下载.docx
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竞赛设备描述:
“工业机器人技术应用”竞赛在“工业机器人技术应用实训平台”上进行,该设备由工业机器人、AGV机器人、托盘流水线、装配流水线、视觉系统和码垛机立体仓库等六大系统组成,如图1所示。
图1竞赛平台结构图
系统的主要工作目标是码垛机从立体仓库中取出工件放置于AGV机器人上部输送线,通过AGV机器人输送至托盘流水线上,通过视觉系统对工件进行识别,然后由工业机器人进行装配,装配完成后,再反向入库。
图2为需要识别抓取和装配的工件,分别为机器人关节底座、电机模块、谐波减速器和输出法兰,默认的工件编号从左至右为1-4号。
图2需要识别抓取和装配的工件
任务中3号和4号工件存在缺陷工件,类型编号分别为3A、4A,并且缺陷工件编号如图3所示。
3A-1号3A-2号3A-3号3A-4号3A-5号
3A号缺陷工件
4A-1号4A-2号
4A号缺陷工件
图33A和4A号缺陷工件图示
托盘结构以及托盘放置工件的状态如图4所示,托盘两侧设计有挡条,两挡条的中间区域为工件放置区。
图4待装配的工件放置于托盘中的状态
系统中托盘流水线和工件装配生产线工位分布如图5所示。
图5托盘流水线和装配流水线工位分布
装配流水线如图6所示。
由成品库G7、装配工位G8和备件库工位G9三个部分组成。
定义成品库G7工位的工作位置为装配流水线回原点后往中间运动200mm的位置;
装配工位G8的工作位置为在装配流水线中间位置;
备件库G9工位的工作位置为装配流水线回原点后往中间运动200mm的位置。
图6装配流水线
装配工位配置有四个定位工作位,按图6规定为1号位、2号位、3号位和4号位。
每个定位工作位安装了伸缩气缸用于工件二次定位,当机器人将工件送至装配工位后,先将其通过气缸进行二次定位,然后再进行装配,以提高机器人的抓取精度,保证顺利完成装配。
备件库主要用于存放2、3和4号工件,也可以用于缺陷工件的临时存放。
成品库主要用于存放已装配完成的工件,也可以用于其他工件临时存放。
立体仓库位置规定如下图7所示。
图7立体仓库位置规定
系统中主要模块的预设IP地址分配如下表1所示,各参赛队可根据实际情况自行修改。
表1主要功能模块预设IP地址分配表
序号
名称
IP地址分配
备注
1
工业机器人
192.168.8.103
预设
2
智能相机
192.168.8.3
3
主控系统PLC
192.168.8.11
4
主控HMI触摸屏
192.168.8.111
5
编程计算机1
192.168.8.21
6
编程计算机2
192.168.8.22
7
码垛机系统PLC
192.168.8.12
8
码垛机HMI触摸屏
192.168.8.112
任务一:
机械和电气安装
(一)传感器的安装
1.安装并调试托盘流水线传感器
安装托盘流水线上的入口光电开关、拍照工位光电开关以及抓取工位光电开关到托盘流水线正确位置。
托盘流水线传感器安装完毕后,效果如图1-1所示。
图1-1托盘流水线传感器布置
2.安装安全护栏传感器
将安全护栏传感器安装在安全护栏门的正确位置,使后续编程时能够实现:
当安全门打开时,机器人停止运动。
在安全护栏中安装安全护栏传感器完成后,效果如图1-2所示。
图1-2安全护栏传感器位置
完成任务一中
(一)
(1)和
(2)后,举手示意裁判进行评判!
(二)工业机器人气路及外部工装安装
1.工业机器人外部工装安装
完成工业机器人末端真空吸盘、气动三爪卡盘以及部分气路连接:
1)吸盘与吸盘支架的安装,气管接头的安装;
2)三爪卡盘与支架的安装,气管接头的安装;
3)支架与连接杆的安装;
4)连接杆与末端法兰的安装;
5)末端法兰与机械手本体固定连接(连接法兰圆端面与机械手本体J6关节输出轴末端法兰);
6)气管与气管接头的连接;
7)激光笔的安装。
气动手爪安装连接完成后,效果如图1-3所示。
图1-3末端执行器连接后的效果
2.装配流水线定位夹具及控制气路的安装
完成装配流水线G8工位定位夹具及其相关部件的安装和整体气路连接:
1)流水线上G8工位三个定位块及夹具的安装;
2)三个定位夹具气管接头的安装;
3)气管拖链及其相关部件的安装;
4)气管到电磁阀的气路布线;
5)电磁阀体气管接头的连接。
装配流水线定位夹具及其气路连接完成后,效果如下图1-4所示。
图1-4装配流水线定位夹具及电磁阀气路连接后的效果
完成任务一中
(二)
(1)
(2)(3)后,举手示意裁判进行评判!
(三)视觉及网络系统的连接
完成连接相机、编程计算机、主控单元、码垛机单元和触摸屏的连接:
1)安装连接相机的电源线、通信线于正确位置;
2)按照系统网络拓扑图(如图1-5所示)完成系统组网。
图1-5相机和编程计算机的连接示意图
相机连接完成后,效果图如图1-6所示。
图1-6相机连接完成的效果
完成任务一中(三)后,举手示意裁判进行评判!
(四)AGV机器人上部输送线安装与调试
完成AGV上部输送线部分部件的安装(AGV机器人上部输送线结构图及爆炸图如图1-7和1-8所示):
1)主动轴的安装;
2)同步带传动机构的安装及调试;
3)从动轴的安装;
4)平皮带张紧度的调节;
5)托盘导向板的安装。
注意事项:
现场三个张紧轮处传送带已安装。
图1-7AGV机器人上部输送线结构爆炸图图1-8AGV机器人上部输送线结构图
AGV机器人上部输送线安装完成后,效果图如图1-9所示。
图1-9AGV机器人上部输送线安装完成效果图
完成任务一中(四)后,举手示意裁判进行评判!
任务二:
视觉系统编程调试
在完成任务一中视觉系统连接的基础上(如果参赛队没有完成任务一(三),由裁判通知技术人员完成,参赛队任务一(三)不得分,并扣2分),完成如下工作:
(一)视觉软件设定
打开安装在编程计算机上的X-SIGHTSTUDIO信捷智能相机软件,连接和配置相机,通过调整相机镜头焦距及亮度,使智能相机稳定、清晰地摄取图像信号。
测试要求如下:
在软件中能够正确实时查看到现场放置于相机下方托盘中的工件1的图像,要求工件图像清晰。
实现后的界面效果如图2-1所示。
图2-1实现后的界面效果示例
完成任务二中
(一)后,举手示意裁判进行评判!
(二)智能相机的调试和编程
1.设置视觉控制器触发方式、Modbus参数,设置视觉控制器与主控PLC的通信;
2.图像的标定、样本学习任务,要求如下:
1)对图像进行标定,实现相机中出现的尺寸和实际的物理尺寸一致;
2)对托盘内的单一工件进行拍照,获取该工件的形状和位置、角度偏差,利用视觉工具,编写相机视觉程序对工件进行学习。
规定相机镜头中心为位置零点,智能相机学习的工件角度为零度;
3)编写4种工件及缺陷件脚本文件,规定每个工件地址空间的第1个信息为工件位置X坐标,第2个信息为工件位置Y坐标,第3个信息为角度偏差。
选手依次手动放置安装有图2中的1、2、3、4号工件以及图3中的3A、4A号的缺陷工件(3A-5号和4A-1号)的托盘(每一个托盘放置1个工件)于拍照区域,在软件中能够得到和正确显示4种工件及2种缺陷件的位置、角度和类型编号(选手通过相应缺陷检测工具显示出缺陷工件明显上述特征即可)。
1)在样本学习和编写脚本文件时现场不提供3A、4A号的缺陷工件;
2)在编写相机视觉脚本程序时,相机程序中对应工件的通信地址可自行定义。
完成任务二中
(二)后,举手示意裁判进行评判!
任务三:
工业机器人系统编程和调试
(一)工业机器人设定
1.工业机器人工具坐标系设定
1)设定工具1双吸盘的工具坐标系;
2)设定工具2三爪卡盘的工具坐标系,参考值为(0,-144.8,165.7,90,140,-90)。
2.托盘流水线和装配流水线位置调整
利用工业机器人工具上的激光笔,通过工业机器人示教操作,使工业机器人分别沿X轴、Y轴运动,调整托盘流水线和装配流水线的空间位置,使托盘流水线和装配流水线与工业机器人相对位置正确。
(二)工业机器人示教编程
1.通过工业机器人示教器示教、编程和再现,能够实现依次将4种工件从托盘流水线工位G1的托盘中心位置,搬运到装配流水线装配工位G8指定要求对应放置的定位工作位中。
1)工件摆放于托盘中心位置,每次放一种工件,用末端工具对工件进行取放操作;
2)将工件取放在如下图3-1所示的装配工位的对应定位工位中,工件放到位置后,用双吸盘将空托盘放置于托盘收集处。
图3-1工件摆放位置
2.通过工业机器人示教器示教、编程和再现,能够实现自动将装配流水线工位G7和G9的1、2、3和4号工件搬运到装配工位G8指定位置进行二次定位、工件装配、放入成品库和拆解,拆解后将工件摆放到装配工位G8对应的指定位置。
1)装配流水线工位G7和工位G9的工件为参赛选手人工按照图3-2放置。
2)机器人自动将装配流水线G7和G9工位中的工件,按照装配次序1-2-3-4依次抓取并放置于G8工位指定位置,每放置一个工件完成,夹紧气缸应立即动作,进行二次定位,定位完成后,机器人抓取并完成装配,装配结果如图3-3所示。
3)装配完成后,机器人将装配的成品放入工位G7,放置结果如图3-4所所示。
4)成品放置完成后,机器人对对成品工件进行自动拆解,拆解后放置结果如图3-5所示。
图3-2工件装配前人工摆放位置
图3-3工件装配结果
图3-4装配后成品放置结果
图3-5成品拆解后工件摆放位置
完成任务三中
(一)、
(二)后,举手示意裁判进行评判!
任务四:
工业机器人系统模块调试
(一)实现工件流水线和装配流水线调试
装配流水线的板链上已安装了装配工位、备件库和成品库底板,为防止装配流水线移动时可能导致的设备损坏,发生严重机械碰撞事故。
操作时应注意:
1.装配流水线移动时,不要超出运动边界(建议左右最大位移不超260mm);
2.寻原点操作时,请注意装配流水线的运动方向,并在可运动范围内完成寻原点操作。
编写主控PLC中托盘流水线和装配流水线调试模块任务,能够实现装配流水线和托盘流水线的基本运动,包括手动控制托盘流水线启动、停止、正反向运动以及拍照气缸运动,手动控制装配流水线正反向点运动以及回原点运动,手动控制装配作业流水线运动到G7、G8、G9的任意一个工作位置等(见竞赛设备描述中装