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