全国职业院校技能大赛工业机器人技术应用赛项高职组竞赛任务书Word文档格式.docx
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默认从左至右、从上到下工件编号为1-6号。
123456
图2需要分拣的工件(汇博平台)
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图2需要分拣的工件(合心平台)
托盘结构以及托盘放置工件的状态如图3所示,托盘两侧设计有档条,两条档条的中间为工件放置区。
图3分拣工件放置于托盘中的状态
系统中托盘流水线和工件盒流水线工位分布如图4所示。
图4托盘流水线和流水线工位分布
系统中主要模块的IP地址分配如下表1所示。
表1主要功能模块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HMI触摸屏
192.168.8.11
4
主控系统PLC
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HMI触摸屏
192.168.8.113
已经设定
8
码垛机系统PLC
192.168.8.13
注意:
码垛机单元的三个变频器的IP地址依次是:
192.168.8.14;
192.168.8.15;
192.168.8.16选手不得用作其它模块。
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。
安全护栏中安装完安全护栏传感器,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)工业机器人外部工装安装
完成工业机器人末端气动手爪以及部分气路连接(其结构如图1-3所示):
1.吸盘与吸盘支架的安装;
2.气管接头与吸盘支架的安装;
3.吸盘支架与连接杆的安装;
4.连接杆与法兰的安装;
5.吸盘手爪法兰与机械手本体固连(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。
图1-3工业机器人手爪结构
气动手爪安装连接完成后,效果如图1-4所示。
图1-4气动手爪连接后的效果
完成任务一中
(二)后,举手示意裁判进行评判!
(三)视觉系统的连接
连接相机、编程计算机:
1)安装连接相机的电源线、通信线于正确位置;
2)参照图1-5连接编程计算机网线到交换机(交换机位于主控柜中),使编程计算机能够访问相机。
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。
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),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,在软件中能够实时查看现场放置于相机下方托盘中的工件图像,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图2所示6种工件进行学习。
规定相机镜头中心为位置零点,智能相机学习的物品角度为零度;
3)编写6种工件脚本文件,各类工件的信息及对应地址见表2-1所示,规定每个工件占用三组地址空间,每组地址空间的第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。
4)依次手动放置安装有图2中的1、3、4、6号工件的托盘(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显示该编号工件的位置,角度和形状编号,验证相机学习的正确性。
完成任务二中
(二)后,举手示意裁判进行评判!
注意事项:
在编写相机视觉脚本程序时,工业机器人赛项任务可按照表2-1智能相机工件信息及对应通信地址构建,相机程序中对应工件的通信地址也可参照表2-1进行编写。
表2-1智能相机工件信息及对应通信地址样例
工件号
Modbus通信地址
任务三:
工业机器人编程和调试
(一)工业机器人设定
(1)工业机器人工具坐标系设定
1)设定单吸盘手爪工具坐标。
2)通过给定数据(x=0,y=161.42,z=158.28,a=-900,b=1400,c=900)确定双吸盘手爪的工具坐标。
(2)托盘流水线和工件盒流水线位置调整
利用工业机器人手爪上的激光笔,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,调整托盘流水线和工件盒流水线的空间位置,使托盘流水线和工件盒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
工业机器人示教、编程和再现实现:
(1)从托盘流水线工位G1的托盘中心位置,搬运到工件盒流水线工位G8如图3-1所示的2个小格中。
要求:
1)搬运工件为1号和4号,工件摆放于托盘中心位置,每次放一种工件进行工业机器人示教和编程,用单吸盘对工件进行取放操作。
2)每抓取完1个工件后,用双吸盘将空托盘放置于托盘收集处。
(2)从工件盒流水线工位G7工件盒,搬运3和6号工件到工件盒流水线的工位G8的工件盒如图3-1所示小格中。
1)工件盒流水线工位G7工件盒中的工件为参赛选手人工按照图3-1放置。
2)将工件盒流水线工位G7工件盒中的工件,示教编程放置于工位G8工件盒,摆放结果如图3-2所示,双层摆放。
(3)工业机器人程序再现:
1)能按以上示教轨迹重复2个工件的抓取及2个空托盘收集动作。
2)能按以上示教轨迹实现将工位G7工件盒的工件搬运到工位G8的工件盒中。
示教编程搬运后的最终结果为图3-2中工位G8的工件盒所示。
完成任务三中
(一)、
(二)后,举手示意裁判进行评判!
图3-1工件摆放位置1
图3-2工件摆放位置2
任务四:
系统模块调试
(一)实现托盘流水线、工件流水线调试模块
编写主控PLC中托盘流水线、工件流水线调试模块任务,要求如下:
1.调试界面可以手动控制托盘流水线启动正向传输、停止、拍照气缸点动。
2.调试界面可以手动控制工件盒流水线正向点运动、反向点运动,回原点运动、可以手动选择3个工件盒中的任意一个,使其位于工件盒流水线中间位置。
流水线调试界面参考示例如下图4-1所示。
图4-1流水线调试界面参考示例
完成任务四中
(一)后,举手示意裁判进行评判!
(二)视觉系统调试模块
编写主控PLC中视觉系统调试模块任务,要求如下:
1.选手人工放置装有工件的托盘于相机识别工位。
2.在主控人机界面启动相机拍照后,视觉系统把托盘中识别的工件信息传送到PLC,并在人机界面上显示,显示信息包括位置、角度和工件号。
3.测试工件为如图2所示的1、3、4、6号工件。
4种工件人工放置于三个托盘内,1个托盘装有1个工件,1个托盘装有2个工件,1个托盘装有3个工件,现场裁判随机要求参赛选手按照上述要求放置工件于相机工位,测试其正确性。
视觉调试界面参考示例如下图4-2所示。
图4-2视觉调试界面参考示例
完成任务四中
(二)后,举手示意裁判进行评判!
(三)工业机器人系统调试模块
编写主控PLC中工业机器人程序系统调试模块任务,要求如下:
1.实现相机坐标系到机器人坐标系的转换,要求人机界面上显示在机器人坐标系中的抓取相对坐标值。
2.具有机器人启动、停止、暂停以及归位功能,在工业机器人运行过程中,安全护栏操作门打开,工业机器人暂停运行。
3.机器人任务状态号传输到主控PLC,并在人机界面显示,机器人状态分为机器人处于运行、待机、抓取错误和放置错误状态。
表4-1机器人运行状态示例
机器人状态号
机器人状态
100
待机
200
运行
300
抓取错误
400
放置错误
4.实现如下任务测试流程:
1)启动托盘流水线,在托盘流水线入口处参赛选手依次手动缓慢的放入1个托盘,托盘中放置2个工件(图2中3号和6号工件),工件位置随机放置。
2)在相机拍照工位对托盘上的工件进行识别,把识别结果传输给主控PLC。
3)主控PLC经过处理,传输视觉识别的数据给工业机器人,工业机器人根据PLC传输的数据,在工位G1抓取识别后托盘上的工件。
4)抓取工件后,放置于工件盒流水线工位G8的工件盒如图4-3所示对应位置。
5)托盘为空时,工业机器人把空托盘放入空托盘收集处。
机器人调试界面参考示例如下图4-4所示。
图4-3工件摆放位置
图4-4机器人调试界面参考示例
完成任务四中(三)后,举手示意裁判进行评判!
任务五:
综合编程调试
(如果参赛队没有完成码垛机的通信任务,可以采用人工放置托盘到AGV小车上,但必须报告裁判,参赛队该项目中关于码垛机和AGV的相关任务均不得分)
系统综合工作任务如下:
(一)人机交互功能设计
根据综合任务要求,由选手自行设计主控触摸屏界面,需要满足以下基本功能:
1.主控PLC能够实现系统的复位、启动、停止等功能。
1)系统复位为系统中工业机器人、托盘流水线、工件盒流水线以及码垛机立体仓库处于初始归零状态;
2)系统启动为系统自动按照综合任务运行;
3)系统停止为系统停止运动,包括系统中的工业机器人、托盘流水线、工件盒流水线以及码垛机立体仓库等模块。
2.主控界面包含黄、绿、红三种状态信号灯:
绿色状态信号灯指示初始状态正常,红色态信号灯指示初始状态不正常,黄色状态信号灯指示任务完成。
初始状态是指:
1)工业机器人、视觉系统、变频器、伺服驱动器、PLC处于联机状态;
2)工业机器人处于工作原点;
3)托盘流水线上没有托盘。
若上述条件中任一条件不满足,则红色警示灯以1Hz的频率闪烁,黄色和绿色灯均熄灭,这时系统不能启动。
如果网络正常且上述各工作站均处于初始状态,则绿色警示灯常亮。
3.主控PLC能够同步显示码垛机立库仓位信息(有无托盘),操控码垛机立体仓库的仓位选取、码垛机启动、码垛机停止、码垛机复位等功能。
立体库的程序已经提供,选手采用MODBUS-TCP通信方式。
(二)系统综合任务实现
任务准备:
(1)托盘合计6个,工件有4种,分别为:
1、3、4、6号工件,每种工件为3个,工件总数为12个。
参赛选手人工把赛场提供的12个工件放入6个托盘。
任务规定装有1个工件的托盘2个,装有2个工件的托盘2个,装有3个工件的托盘2个。
(2)参赛选手按照
(1)放置完工件后,把6个装有12个工件的托盘放入立体仓库的裁判现场指定的6个库位。
根据现场提供的编程环境编写人机界面和主控PLC程序,控制码垛机、AGV机器人、工件盒流水线、工业机器人等设备,完成工件的取出、识别、空托盘的回收、不同工件的分类和搬运。
具体任务流程如下:
1.从立体库中取出装有工件的托盘,码垛机依次放入AGV机器人,AGV机器人初始位置在立体仓库端。
2.AGV自动运行至托盘流水线位置进行对接,自动对接完成后AGV上的托盘将被输送至托盘流水线上。
托盘输送完毕,AGV自动返至立体仓库端,继续放托盘,如此循环直至6个装有12个工件的托盘输送完毕。
3.当托盘经过托盘流水线时,阻挡气缸进行阻挡,然后相机进行识别,当托盘运行到抓取工位时,机器人用单吸盘(工具1)对托盘物品抓取,并放置于流水线的指定位置。
工件放置完后,更换双吸盘(工具2),放置空托盘于托盘库中,工业机器人摆放工件时,对应摆放工件的工件盒必须输送至工件盒流水线工位G8。
4.综合工作任务主要步骤如图5-1所示,托盘工件摆放要求如图5-2所示;
5.12个工件全部摆放完毕后,工业机器人自动将工件盒流水线上工位G7工件盒中的工件和工位G9工件盒中的工件搬运码放至工位G8的工件盒中,工件摆放要求如图5-3所示。
6.任务完成后,黄色指示灯以1Hz频率闪烁。
图5-1综合工作任务主要步骤
完成任务五后,举手示意裁判进行评判!
图5-2分拣工件的摆放要求
图5-3工件盒工件的摆放要求