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2019年中国技能大赛

第三届全国智能制造应用技术技能大赛

江苏省选拔赛技术文件

 

无线电调试工

(智能飞行器数字化设计与制造)

 

江苏省组委会技术工作委员会

二〇一九年九月

 

1.赛项描述

1.1技术基本描述

本赛项以智能制造应用技术为基础,围绕智能飞行器的数字化设计与制造,综合应用CAD/CAM/CAE/PDM等工业软件、数控加工设备、增材制造设备、检测装配调试平台进行智能飞行器的数字化设计、智能加工制造、产品设计与制造过程的数字化管控、智能飞行器部件可视化检测装配调试,以及智能飞行器的应用场景创新设计与3D打印。

本赛项要求在PDM环境下进行智能飞行器的数字化设计与制造,通过CAD/CAM数据集成、产品结构管理、产品流程管理等,实现产品设计、制造和管理的数字化。

竞赛内容分为智能飞行器数字化设计、智能飞行器数字化制造和智能飞行器数字化应用三个阶段。

第一阶段是智能飞行器数字化设计:

任务1:

电池、电机的选型设计

在PDM系统中接受工作任务,利用大赛提供的电池、电机综合测试平台,对电池、电机进行参数测试,选型设计;并进行动力电池的组装测试。

任务2:

关键零件的数字化设计

根据任务书给定的任务要求,利用PDM中已有的智能飞行器产品库,进行智能飞行器关键零件的形状和结构设计,满足功能和加工要求;并且应用大赛提供的三维CAD软件完成该零件的三维数字化建模,并将零件的三维数模上传至PDM中,完成PDM库的更新。

任务3:

抓取机构的设计

根据任务书给定的任务要求以及智能飞行器的应用场景,如搬运物体,设计抓取机构,应用CAD软件完成三维数字化建模,并进行虚拟装配;零件数模另存为STL格式,装配另存为STP格式文件,上传至PDM中保存。

完成以上任务后,在PDM中形成最终的产品BOM表并输出。

第二阶段是智能飞行器数字化制造:

任务4:

零件的数控加工

在PDM中提取任务2完成的三维数字模型,制定数控加工工艺,填写数控加工工艺过程卡,编制5轴数控加工程序,模拟仿真;操作大赛提供的5轴数控机床完成零件加工;使用合适的工量具,对加工零件进行精度检测,检测结果上传至PDM中。

任务5:

抓取机构的3D打印

在PDM中提取任务3中设计的STL模型数据,应用大赛提供的3D打印设备及切片软件,完成模型的切片,操作3D打印机完成制件的3D打印,取出3D打印制件,进行去除支撑和后处理。

任务6:

飞行器的数字化装配

在PDM系统中接受装配工作任务,明确装配任务、流程、注意事项;利用大赛提供的螺旋桨测试平台,选择螺旋桨;利用数控加工的零件、3D打印的零件及大赛提供的智能飞行器其他零件,进行智能飞行器装配及抓取机构的装配;并把最终装配结果拍照上传至PDM系统中。

第三阶段是智能飞行器数字化应用:

任务7:

飞行器调试

应用大赛提供的调试软件对飞控模块进行检测,按要求完成工业智能飞行器设备地面参数调试;按要求完成飞行器结构组装检测、重心计算测试;将结果上传到PDM中。

任务8:

飞行器的飞行验证

利用任务7中调试好的智能飞行器,按照任务要求完成飞行器的手动基本飞行;按照任务书要求在特定应用场景下进行自主飞行运输任务的航线规划,包括起降抓取过程,实现货物精准投递,完成飞行验证。

1.2技术能力要求

参赛选手应具备以下技术能力:

(1)识图技能;

(2)零件测量技能;

(3)CAD/CAM/PDM软件应用能力;

(4)机械与电气装调技能;

(5)数控自动编程与操作技能;

(6)3D打印制件技能;

(7)智能飞行器飞行操控技能;

(8)智能飞行器自主避障编程与调试技能;

(9)智能飞行器航线规划技能;

(10)自动巡线调试与操作技能;

(11)安全防护能力。

1.3基本知识要求

数字化设计与制造相关专业所规定的教学内容中涉及到的现代机械制造技术、机械制图、机械制造基础、机械设计基础、装配钳工技术、机修钳工技术、焊接技术(电工电子技术)、机械设备安装与维修技术、电器设备安装与维修技术等方面的知识和技术要求。

数字化设计、CAD/CAM软件、PDM等工业软件基本知识、人机工程学基本知识。

智能飞行器(工业无人机)相关的结构工作原理、工业无人机的控制、编程及通信等内容。

1.4职业素养与安全要求

严格遵循相关职业素养要求及安全规范,安全文明参赛;操作规范;工具摆放整齐;着装规范;资料归档完整等。

严格防止机器人运动造成人身伤害。

2.竞赛题目

2.1竞赛形式

本赛项由理论知识竞赛和实际操作竞赛两部分组成。

理论知识竞赛和实际操作竞赛的总成绩为100分,其中理论知识竞赛占总成绩的20%,实际操作竞赛占总成绩的80%。

理论知识竞赛规程另行制定,本竞赛规程主要对实际操作竞赛做出技术工作规范。

2.2命题标准

本赛项主要考查选手产品数字化设计、数控加工、CAM数控编程、仿真软件应用、PDM软件应用、智能飞行器装配与调试、利用3D打印技术快速制件等方面的能力;运用专业知识进行产品的数字化设计与制造,根据需要定制开发智能飞行器的应用场景的能力。

强化选手的安全和环保意识。

大赛江苏省组委会技术工作委员会组织有关专家参照现行《无线电调试工国家职业标准》,结合企业生产实际和智能制造技术发展状况,借鉴世界技能大赛命题内容和考核评价方法组织统一命题。

2.3命题内容

根据任务书要求,在PDM软件环境下,完成智能飞行器数字化设计、数字化制造及数字化应用。

PDM系统为选手提供工业智能飞行器产品库,选手根据任务书要求,自行设计智能飞行器,选配所需零配件;并对智能飞行器中关键零件进行数字化设计、数控编程、仿真,利用提供的数控机床加工出该零件;依据给定的智能飞行器的应用场景,选手根据任务书要求,完成抓取机构的设计和三维数字建模,使用3D打印机完成零件的打印;利用提供的电机和螺旋桨,选手使用电池检测设备、电机检测设备、螺旋桨综合检测设备,对比赛现场的电机、螺旋桨、电池芯片,进行数据测量、分析,完成智能飞行器电机的选型优化工作;在完成以上任务的基础上,进行智能飞行器装配调试,使用调试软件对飞控模块进行检测、设置与调参;最后选手利用装配调试好的智能飞行器,完成货物的定点搬运。

实际操作竞赛任务设计见表1。

表1评分细则

比赛任务

评分要求

分值

合计

智能飞行器数字化设计

任务1:

电池、电机的选型设计

1.按任务书要求选择正确的电池芯

1

10

2.动力电池的组装

2

3.动力电池的内阻测试

2

4.测试电机的最高转速

1

5.测试电机的工作电压

1

6.测试电机的工作电流

1

7.计算电机的KV值

2

任务2:

关键零件的数字化设计

1.关键零件创新设计

3

8

2.关键零件三维建模

3

3.关键零件工程制图

1

4.零件模型、工程图导入到PDM对应位置中

1

任务3:

抓取机构的设计

1.抓取机构设计

3

12

2.抓取机构三维建模

5

3.抓取机构三维模型导入PDM对应位置中

1

4.在PDM系统中生成正确的产品BOM

1

5.把产品BOM输出到EXCEL中

1

6.产品BOM表导入到PDM对应位置中

1

智能飞行器数字化制造

任务4:

零件的数控加工

1.制定工艺卡

1

11

2.数控程序编制

2

3.数控机床操作加工

3

4.零件的加工精度

2

5.选手零件检测结果的正确性

2

6.上传PDM产品库

1

任务5:

抓取机构的3D打印

1.3D打印工艺

4

10

2.3D打印零件的完成度、表面质量

5

3.3D打印零件去除支撑和后处理的效果

1

任务6:

飞行器的数字化装配

1.主电源,电子调速器及分电板焊接

2

19

2.机架的组装

5

3.动力系统电机的安装

2

4.螺旋桨拉力测试

2

5.提供的磨具配件的安装

2

6.应用载荷装置的装配

3

7.按规定时间内完成

2

8.最终装配结果拍照上传到PDM系统中。

1

智能飞行器数字化应用验证

任务7:

飞行器调试

1.飞行器各项基本参数的调试

2

13

2.飞行控制器参数的设定

5

3.应用载荷装置参数调试

3

4.4G通讯应用调试

3

任务8:

飞行器的飞行验证

5.手动基本功操作飞行

1.5

17

6.规划自主飞行航线,飞行线路的正确选择

4

7.避障功能应用

3

8.货物的自动抓取与精准投放

5

9.飞行过程稳定性

1.5

10.安全返航,自主精准降落

2

2.4竞赛时间

实际操作竞赛连续进行,总时长300分钟。

3.评判方式

3.1评判流程

裁判员被分为不同组别,分别针对智能飞行器的数字化设计、数字化制造及数字化应用验证等进行评分。

操作技能评分由过程评分、结果评分、违规扣分三部分组成。

3.1.1过程评分

过程评分至少由2名现场评分裁判根据评分细则,共同对选手的操作进行客观评分;若现场评分裁判对选手的评分有分歧时,由现场裁判长裁决。

职业素养评分在裁判长安排下由现场裁判在比赛过程中独立评分,评分裁判对现场裁判的评分进行综合,产生选手的职业素养成绩。

3.1.2结果评分

结果评分至少由2名裁判根据评分细则进行客观评分,并记录评分结果。

选手上交的结果应经过加密裁判加密后交给评分裁判评分。

3.1.3违规扣分

选手比赛中有下列情形者将予以扣分:

(1)在完成工作任务的过程中,因操作不当导致事故,扣总分10~15%,情况严重者取消比赛资格。

(2)因违规操作损坏赛场提供的设备,污染赛场环境等严重不符合职业规范的行为,视情节扣总分5~10%,情况严重者取消比赛资格。

(3)扰乱赛场秩序,干扰裁判员工作,视情节扣总分5~10%,情况严重者取消比赛资格。

3.2评判方法

3.2.1采用过程评分的任务,将根据工具、量具、仪器的选择和使用、操作步骤、操作方法、操作规范性、操作结果等诸方面进行评分。

3.2.2采用结果评分的任务,将根据任务书要求的加工任务,对参赛队完成加工零件的尺寸精度、加工组件的装配符合度等要素采用统一仪器进行测量,并就测量值进行评判。

3.3评判的硬件设备要求

主要包括智能飞行器测试平台等。

3.4成绩复核

为保障成绩评判的准确性,监督仲裁组将对赛项总成绩排名前30%的所有参赛选手的成绩进行复核;对其余成绩进行抽检复核,抽检覆盖率不得低于15%。

如发现成绩错误以书面方式及时告知裁判长,由裁判长更正成绩并签字确认。

复核、抽检错误率超过5%的,裁判组将对所有成绩进行复核。

3.5最终成绩

赛项最终得分按100分制计分。

最终成绩经复核无误,由裁判长、监督仲裁人员签字确认后公布。

实际操作竞赛结束后24小时内公布最终成绩。

3.6成绩排序和奖项设定

3.6.1名次排序方法

名次的排序根据选手竞赛总分评定结果从高到低依次排定;各组选手如果竞赛总分相同者,按实际操作得分高者优先,若实际操作得分相同时,按照“智能飞行器的数字化设计”与“智能飞行器的数字化制造”两阶段实际操作总用时少的优先;如果两阶段实际操作总用时相同,按照“智能飞行器的数字化制造”阶段实际操作用时少的优先。

4.大赛的基础设施

4.1竞赛平台条件

以智能制造技术推广应用实际与发展需求为设计依据,按照工业产品完整开发过程“产品设计数字化+生产制造智能化+过程管理信息化+装配调试可视化”的构建理念,综合应用CAD/CAM/CAE/PDM等工业软件、数控加工设备、增材制造设备、检测装配调试平台进行产品正向数字化设计、智能加工制造、产品设计与制造过程的数字化管控、智能飞行器部件可视化检测装配调试,同时实现数字化信息采集、远程控制等综合技术的运用,共同构成大赛技术平台。

基于大赛平台,实现智能制造化的远程控制网络协同生产制造,以及实际应用的开发设计与制造。

技术平台总体包含两个区域,智能飞行器数字化设计与制造区和智能飞行器功能验证区。

智能飞行器数字化设计与制造区布局图见图1,其中包含三大功能操作区:

数字化设计区(数字化设计与制造管理软件控制平台);数字化制造区(小型五轴数控加工中心、3D打印机);数字化装配检测区(可视化螺旋桨测试平台、可视化电机电池检测平台、智能飞行器整机测控实训操作台)。

智能飞行器功能验证区(竞技飞行区)为产品操作验证区域,布置在室外进行,见图2。

图1智能飞行器数字化设计与制造区布局图

图2智能飞行器功能验证区(竞技飞行区)布局图

4.2赛场设备主要配置清单

赛场设备主要配置清单详见表2。

表2“智能飞行器数字化设计与制造单元E-UAV-IMT”配置清单(南京富莱宁科技)

序号

设备名称

型号

数量

备注

1

小型五轴数控加工中心

北京凯迪四海VMC-125U,系统华中HNC-818/广数GSK25iMb

待定

视报名情况

天津安卡尔UCART-125U,系统广数GSK25iMb

2台

视报名情况

2

3D打印机(FDM)

先临三维Shining-Neptune

4台及以上

视报名情况

3

3D打印机(光固化)

北京易速普瑞E200-Mohou

3

视报名情况

汇天威HORIEL1

3

视报名情况

4

编程和设计工位计算机

联想M920T

学校自行准备

视报名情况学校自行准备

5

CAD/CAM软件

1.中望3D教育版V2019

2.Mastercam2019教育版

3.hyperCAD-S/hyperMILL2019版

4.ESPRIT2019教育版

1

视报名情况

6

数字化设计与制造管控软件PDM

中优产品数字化设计与制造管控软件(PDM)v2.0

1

视报名情况

7

智能飞行器整机测控平台

北京行学启源E-UAV-05

1

视报名情况

江苏蓝鲸SA-UAV-MC01

1

视报名情况

8

智能飞行器部件检测装配调试平台1(螺旋桨测试平台)

北京行学启源E-UAV-04

1

视报名情况

江苏蓝鲸SA-UAV-MT01

1

视报名情况

9

智能飞行器部件检测装配调试平台2(电机电池检测平台)

行学启源E-UAV-03

1

视报名情况

江苏蓝鲸SA-UAV-MT02

1

视报名情况

10

大功率充电器

行学启源E-UP600AC

1

视报名情况

江苏蓝鲸SA-UP500AC

1

视报名情况

11

安全飞行区保护网和电子围栏

行学启源

1

视报名情况

12

操作平台安全防护栏

行学启源

1

视报名情况

13

可视化系统及显示终端

行学启源

2

视报名情况

4.3选手自带的仪器和工具

选手自带的仪器、工具等物品,清单见表3。

表3仪器工具清单

序号

名称

建议型号

数量

1

百分表

杠杆式

1

2

百分表表架

磁性

1

3

内六角扳手

7件套

1套

4

活动扳手

6吋

1把

5

十字螺丝刀

3×75

1-2把

6

十字螺丝刀

5×150

1-2把

7

一字螺丝刀

3×75

1-2把

8

一字螺丝刀

5×150

1-2把

9

游标卡尺

0-150mm

1把

10

外径千分尺

0-25mm

1把

11

25-50mm

1把

12

内径千分尺(两爪)

10-25mm

1把

13

25-50mm

1把

赛场准备工具清单和选手自带工具清单可能需要增减,由大赛组委会技术工作委员会在赛前公布。

赛场配备的刀具、刀柄、工具车等,具体规格、型号、数量与样题一并公布。

选手不允许携带自制工装、芯轴、毛坯、存储介质以及危险物品。

严禁选手自带WD-40防锈清洗剂等易燃易爆化学品。

5.大赛竞赛流程

5.1场次安排

根据参赛选手报名人数和设备数量而定,原则上每天安排2场比赛。

5.2场次和工位抽签

竞赛前,由技术工作委员会统筹考虑参赛人数和设备台套数,确定竞赛场次,工位抽签在赛前30分钟进行。

5.3日程安排

竞赛前将根据参赛人数、竞赛批次等做出详细日程表,日程安排另行公布。

6.裁判员条件和工作内容

6.1裁判长

裁判长由全国组委会技术工作委员会通过遴选审核确定。

6.2裁判员的条件和组成

6.2.1裁判员须符合裁判员工作管理规范,赛前由技术工作委员会统一组织裁判员培训。

决赛参加执裁的裁判员由技术工作委员会抽取和推荐。

被抽取或推荐的裁判员在大赛前可申请不参加裁判工作并放弃相应权利。

一旦确认担任裁判员工作后,比赛中途不得更换人选。

若裁判员不能满足裁判等技术工作需要,由裁判长按照大赛全国组委会相关要求处理。

6.2.2裁判员应服从裁判长的管理,裁判员的工作由裁判长指派或抽签决定。

在工作时间内,裁判员不得徇私舞弊、无故迟到、早退、中途离开工作地或放弃工作,否则将视其影响程度进行相应处理,直至取消裁判员资格并记录在案。

6.2.3裁判员按工作需要,由裁判长将其分成加密裁判组、现场裁判组、结果评分组等若干小组开展工作。

其中加密组2人/组、结果评分组2人/组、现场评判组5人/组。

现场裁判组根据参赛工位和场次确定分组,原则上每组选手配2名裁判。

各小组在裁判长的统一安排下开展相应工作。

6.3裁判员的工作内容

6.3.1裁判员赛前培训

裁判员需在赛前参加裁判工作培训,掌握与执裁工作相关的大赛制度要求和赛项竞赛规则,具体包括:

竞赛技术规则、竞赛技术平台、评分方式、评分标准、成绩管理流程、安全注意事项和安全应急预案等。

6.3.2裁判员分组

在裁判长的安排下,对裁判员进行分组,并明确组内人员分工及工作职责、工作流程和工作要求等。

6.3.3赛前准备

裁判执裁前对赛场设备设施的规范性、完整性和安全性进行检查,做好执裁的准备工作。

6.3.4现场执裁

现场裁判负责引导选手在赛位或等候区域等待竞赛指令。

期间,现场裁判需向选手宣读竞赛须知。

提醒选手遵照安全规定和操作规范进行比赛。

竞赛过程中,所有裁判员不得接近选手,除非选手举手示意裁判解决比赛中出现的问题,或选手出现严重违规行为。

裁判员无权解释竞赛试题内容。

竞赛过程中现场裁判需做好赛场纪律的维护,对有违规行为的选手提出警告,对严重违规选手,应按竞赛规程予以停赛或取消竞赛资格等处理,并记录在《赛场情况记录表》。

在具有危险性的作业环节,裁判员要严防选手出现错误操作。

现场裁判适时提醒选手比赛剩余时间,到竞赛结束时,选手仍未停止操作作业,现场裁判在确保安全前提下有权强制终止选手操作作业。

现场裁判负责检查选手携带的物品,违规物品一律清出赛场。

竞赛结束后裁判员要命令选手停止竞赛作业,监督选手提交竞赛成果、图纸、草稿纸等所有竞赛资料。

竞赛换场期间,现场裁判须做好选手的隔离工作。

6.3.5竞赛作品加密和解密

竞赛作品加密由加密裁判负责;评分结果得出后,加密裁判在监督人员监督下对加密结果进行解密,并形成最终成绩单。

6.3.6检测监督

检测裁判将对第三方检测人员工作进行现场监督。

6.3.7竞赛材料和作品管理

现场裁判须在规定时间发放试卷、毛坯等竞赛材料,于赛后回收、密封所有竞赛作品和资料并将其交给承办单位就地保存,填写《竞赛作品回收表》。

6.3.8成绩复核及数据录入、统计

如在成绩复核中发现错误,裁判长须会同相关评分裁判更正成绩并签字确认。

6.4裁判员在评判工作中的任务

现场裁判根据裁判长的安排,在竞赛过程中进行执裁,根据参赛选手的现场表现,依据赛题要求、评分细则完成过程记录和评分,填写记录评分表并签字确认。

结果评分裁判根据参赛选手提交的竞赛成果,依据评分细则进行评分。

统分裁判负责在监督人员监督下完成统分工作,统分表须由记分裁判、裁判长、监督仲裁组成员共同签字确认。

各模块统分结束后,记分裁判在监督仲裁人员监督下完成汇总计分工作,填写成绩汇总表。

在正式公布比赛成绩之前,任何人员不得泄露评分结果。

6.5裁判员在评判中的纪律和要求

6.5.1裁判员必须服从竞赛规则要求,认真履行相关工作职责和流程。

裁判员在工作期间不得使用手机、照相机、录像机等通信和数据存储设备。

在竞赛、评分过程中,不得拍照赛题、图纸、竞赛作品。

6.5.2监督仲裁人员不得干扰裁判人员工作,对于执裁评分的质疑应向裁判长提出,并由裁判长视相关问题做出解释和解决。

6.5.3主观评判时裁判员不得相互讨论,不得引导他人判断。

6.5.4过程评分要由至少两位裁判共同执裁。

6.5.5现场裁判应及时响应参赛选手提出的问题和合理要求。

6.5.6现场裁判正常情况下不得接近正在比赛的选手,不得在比赛选手附近评论或讨论任何问题。

6.5.7现场裁判须负责比赛全过程的安全检查。

6.5.8裁判长有权对评判结果造成不良影响等情况的裁判人员做出终止其裁判工作的处理。

7.选手条件和工作内容

7.1选手的条件和要求

凡从事相关专业或职业的企业职工(含院校教师)、职业院校(含技工院校)在籍学生均可报名参加本次比赛。

具体报名通知另行发布。

7.2选手的工作内容

7.2.1选手在熟悉设备前通过抽签决定竞赛顺序和比赛用设备。

(1)赛前安排各参赛队选手统一有序的熟悉操作竞赛场地和设备。

(2)熟悉场地时,不得携带手机、相机等设备,不得对赛场及赛场设备拍照。

(3)熟悉场地时不发表没有根据以及有损大赛整体形象的言论。

(3)熟悉场地并严格遵守大赛各种制度,严禁拥挤,喧哗,以免发生意外事故。

7.2.2竞赛进行时,为保证数据安全,每位选手要经常存盘,文件要保存在指定的目录下,根据任务书要求上传到PDM中。

7.2.3到比赛结束时间,选手按照裁判员要求停止竞赛作业,并提交竞赛作品、图纸、草稿纸等所有相关内容。

7.3赛场纪律

7.3.1选手在竞赛期间及工作期间不得使用手机、照相、录像等通信设备,不得携带非大赛提供的U盘或数据存储器材和资料。

7.3.2正式竞赛期间,除非有安全隐患,除裁判长外任何人员不得主动接近选手及其工作区域,不许主动与选手接触与交流。

7.3.3竞赛结束铃声响起以后,选手应立即停止竞赛操作。

选手应在规定时间内必须把竞赛作品、赛题、图纸、草稿纸等所有相关文件提交给现场裁判,并签名确认。

由加密裁判做好加密和保存工作;最终统一提交给裁判长。

7.3.4未经裁判长允许,选手不得延长比赛时间。

7.3.5未经裁判长允许,竞赛结束后,选手不能离开赛场。

7.3.6下一场将要参赛的选手不得出现在当前竞赛现场。

不允许观摩当前竞赛选手的比赛。

7.3.7参赛选手不得做出损坏竞赛设备和影响下一场竞赛的行为。

7.3.8参赛选手如果违反前述相关规定和全国组委会印发的竞赛技术规则,视违规程度,受到“罚去10-20分、不得进入前20名、取消竞赛资格”等不同级别的处罚。

7.3.9选手文明参赛要求

(1)竞赛现场提供数控加工中心、3D打印机、智能飞行器检测平台、工位编程计算机、CAD/CAM软件、PDM软件、竞赛毛坯、相关技术资料、工具等,选手不得自带任何纸质资料和存储工具,如出现较严重的违规、违纪、舞弊等现象,经裁判组裁定取消竞赛成绩。

(2)参赛选手必须及时备份自己的竞赛数据,并将数据文件存储至计算机指定盘符下,不按要求存储数据,导致数据丢失者,责任自负。

(3)实际操作竞赛分批依次进行,参赛队的竞赛场次和工位采取抽签等方式确定,场次确定由技术工作委员会另行安排,工位抽签在本场次赛前30分钟进行。

需要进行工位号和赛件两次加密。

(4)参赛队按照参赛场次进入比赛场地,利用现场提供的所有条件,在规定时间内完成竞赛任务。

(5)同一场次比赛采用相同的竞赛赛题。

(6)实际操作

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