全国职业大赛（中职）ZZ008智能制造设备技术应用赛题第4套（教师赛）.docx
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任务书
2023年全国职业院校技能大赛
智能制造设备技术应用赛项
教师赛样题-4卷
比赛场次：
第场赛位号：
第号
选手须知：
1.任务书共14页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，
并进行任务书的更换。
2.参赛队应在4.5小时内完成任务书规定内容。
3.参考资料（工业机器人操作手册、视觉控制器操作手册、PLC控制器操作手册、HMI操作手册、平台简介、设备单元图片、编号、接线图等资料）放置在
“D:
\参考资料”文件夹中。
4.选手在比赛过程中利用电脑创建的软件程序文件必须存储到“D:
\技能比赛”文件夹中，其中PLC文件的命名格式为“PLC+场次号+位号”，触摸屏文件的命名格式为“HMI+场次号+位号”，离线仿真文件的命名格式为“FZ+场次号+位号”。
未按要求保存的文件不予以评分。
计算机编辑文件请实时存盘，建议10-15
分钟存盘一次，客观原因断电情况下，酌情补时不超过15分钟。
5.任务书中只得填写比赛相关信息，不得出现学校、姓名等与身份有关的信
息或与比赛过程无关的内容，否则成绩无效。
6.由于参赛选手人为原因导致比赛设备损坏，以致无法正常继续比赛，将取
消参赛队比赛资格。
1
模块一智能制造设备安装与调试
安装工艺要求如表1-1所示。
表1-1安装工艺表
序号
工艺要求
1
严格按照装配图的要求将明细栏中每个零件装配到对应位置。
2
各装配组件机构运行顺畅，不得有卡滞、异响现象。
3
装配过程中不可造成各零部件损伤。
4
模型组件固定牢靠、不得有松动现象。
5
部件安装不可有歪斜现象。
6
选手安装的机构组件定位尺寸与布局图尺寸保持一致，误差不超过2mm。
7
气路连接正确。
8
气管端口剪切平齐，与气管接头连接紧固，所有的气动连接处不得发生泄漏。
9
所有气管都必须使用线缆托架进行固定。
10
气管绑扎每隔60±5mm间距，绑扎电缆和气管必须分开绑扎，间隔均匀，整体美观；
11
不得因为气管折弯、扎带太紧等原因造成气流受阻。
12
气管不得从线槽中穿过（气管不可放入线槽内）。
13
气管长度适中，运行期间，不允许气管与驱动器、线缆或工件间发生接触。
14
工作区域内工作台面和地面进行清理，无跌倒和绊倒的可能性。
任务1-1智能制造设备的机械装调
（一）工作站台面单元布局
工作站台面单元布局要求：
注意料仓单元、涂胶单元、码垛单元、废品单元、工具等的布局方向和安装形式，工作站台面布局图随任务
书发放，具体位置尺寸满足子模块三中工业机器人工作半径范围即可。
（二）工具快换模块法兰端安装及气路连接
1.将工具快换模块法兰端已经安装到工业机器人第6轴法兰盘上。
要求检查工具快换模块法兰端和工业机器人第6轴法兰盘的销钉孔对
齐，螺钉紧固。
2.完成工具快换模块的气路连接，可使工具快换模块法兰端与工
2
具端正常锁定和释放，并实现对夹爪工具和吸盘工具的动作控制。
要求：
正压气路用蓝色气管，负压气路用透明气管，法兰端气路图可参
考D盘中参考资料。
3.将气路压力调整到0.4MPa~0.6MPa，打开过滤器末端开关，测
试气路连接的正确性。
（三）单元机械装配
1.利用比赛位所提供的工具和零件，完成涂胶单元的结构件零件
的安装，涂胶单元装配图可参考D盘中参考资料。
2.利用比赛位所提供的工具和零件，完成码垛单元的结构件零件
的安装，码垛平台装配图可参考D盘中参考资料。
3.利用比赛位所提供的工具和零件，完成料仓单元结构件零件的
安装，料仓单元装配图可参考D盘中参考资料。
4.利用比赛位所提供的工具和零件，完成废品单元结构件零件的
安装，废品单元装配图可参考D盘中参考资料。
5.利用比赛位所提供的工具和零件，完成安全光栅单元的安装，
安全光栅单元装配图可参考D盘中参考资料。
（四）机械安装及气路连接
1.利用比赛位所提供的工具和零件，完成部件1、部件2的机械结
构件安装，位装配图可参考D盘中参考资料。
2.利用比赛位所提供的工具和零件，完成部件1、部件2的气路连
接，气动原理图可参考D盘中参考资料。
任务1-2智能制造设备的电气装调
（一）电气接线
1.利用比赛位所提供的工具和零件，完成部件1、部件2电气接线，
信号对照表可参考D盘中参考资料。
3
2.利用比赛位所提供的工具和零件，完成光栅的电路接线，光栅
电气接线信号对照表可参考D盘中参考资料。
（二）PLC的I/O信号连接
根据D盘中参考资料提供的PLC输入输出信号表，完成PLC控制线
路接线。
（三）工业机器人I/O信号配置
在工业机器人示教器中，根据D盘中参考资料提供的工业机器人数字量输入、输出信号接线图，来完成工业机器人I/O信号与PLC、视
觉控制器等终端的实际接线，定义各信号的类型和功能。
（四）工业机器人安全点
工业机器人安全点姿态为本体的1轴、2轴、3轴、4轴、6轴的关
节为0°,5轴为90°。
任务1-3智能制造设备的建模仿真
（一）三维布局搭建
1.利用现场提供的测量工具，完成对工作站台面上所有单元组件
实际安装位置的布局尺寸测量。
2.在离线仿真软件中，根据实际测量结果，对三维环境中的单元组件进行位置调整，使其与本赛位比赛平台一致，要求比赛平台台面
上所有单元均安放到位。
（二）智能制造设备仿真
1.涂胶仿真
要求：
完成涂胶任务仿真，具体工艺过程要求参照模块三中任务
3-1的基础涂胶任务。
2.码垛仿真
要求：
完成码垛任务仿真，具体工艺过程要求参照模块三中任务
4
3-2的基础码垛任务。
模块二智能制造设备的维护及维修
任务2-1智能制造设备维修测试
（一）机器人设备的维修
1.正确完成机器人线缆连接。
2.正确完成机器人末端设备的维修。
（二）机器人的参数标定
1.正确完成机器人的参数设置。
2.使用提供的尖点工具，利用机器人完成夹爪工具坐标系的标定。
要求：
为工具坐标系命名，完成后举手示意裁判，由裁判记录误
差值。
任务2-2智能制造设备维护验证
智能制造设备维护验证任务主要考核选手验证机器人力控功能、
视觉分拣以及输送线跟踪等功能的能力。
（一）力控装配功能验证
使用机器人，通过装配减速机的行星齿轮机构，验证其力控装配
功能。
具体要求如下：
1.机器人安装合适的快换工具；
2.编写力控指令，将3个行星齿轮安装至轮架中。
安装时每个行
星齿轮仅允许安装一次，安装后齿轮之间必须可以实现啮合旋转运动。
3.机器人放回快换工具。
（二）视觉分拣功能验证
通过机器人配合视觉，完成料盘零件的抓取任务，具体工艺过程
要求如下：
1.使用提供的校准板，完成机器人与视觉的校准；
5
2.编写视觉检测模板；
3.编写机器人与视觉通信程序；
4.编写机器人动作程序，要求完成以下动作流程：
（1）机器人从安全点出发，拾取吸盘工具；
（2）机器人运动到料盘进行拍照，获取视觉坐标；
（3）机器人从料盘抓取蓝色零件1至零件暂存区（共需抓取两块，料盘内零件由裁判按随机放置），如无满足的零件，可通过料盘
震动后，重新视觉检测，抓取零件；
（4）机器人放回吸盘工具。
（三）输送线跟踪功能验证
通过机器人配合输送线，完成输送线运动过程中中转盘的抓取任
务，具体工艺过程要求如下：
1.机器人从安全点出发，拾取吸盘工具；
2.裁判手动将中转盘放置于输送线前端；
3.机器人控制输送线运转；
4.机器人从输送线上抓取中转盘；
5.机器人控制输送线停止；
6.机器人将中转盘放回料库（任意空位均可）；
7.机器人放回吸盘工具。
模块三智能制造设备的程序编制与运行
设计触摸屏功能主画面，点击对应的按钮可以进入相应的画面。
任务3-1产品的外壳涂胶
要求：
将控制面板的“模式开关”切换到“自动”模式，将触摸屏从主画面切换至产品的外壳涂胶画面。
若触发安全光栅，则报警。
完成基础涂胶和定制涂胶两项任务，涂胶单元A、B、C、D轨迹编号可
6
参考D盘参考资料，具体工艺过程要求如下：
（一）基础涂胶
1.按下触摸屏产品涂胶画面中的“运行”按钮，涂胶计时开始，
工业机器人回到安全点，拾取涂胶工具。
2.默认情况下涂胶工具位于涂胶单元上方、工具Z轴垂直于涂胶
表面，按照如下步骤完成基础涂胶工艺：
（1）工业机器人完成A轨迹基础涂胶，轨迹速度为150mm/s。
完
成该轨迹后，机器人回安全点。
（2）工业机器人完成B轨迹基础涂胶，轨迹速度为100mm/s。
完
成该轨迹后，机器人回安全点。
（二）定制涂胶
完成基础涂胶工艺之后，开始定制涂胶工艺。
在涂胶功能画面中，
进行参数设定，完成定制轨迹涂胶流程。
1.按下触摸屏“开始”按钮，涂胶运行指示灯以1s周期频率闪烁，按照触摸屏设定参数，完成任意指定的起始点、结束点、涂胶次数、涂胶方向、涂胶偏移距离、定制要求。
完成该轨迹后，机器人回安全
点，暂停涂胶和计时。
2.完成定制涂胶后，工业机器人放回涂胶工具，工业机器人回到
安全点，涂胶运行指示灯熄灭，产品的涂胶流程结束。
注意：
如与工作站台面生产布局要求不一致，该模块不得分。
任务3-2产品的码垛
（一）基础码垛
具体工艺过程要求如下：
1.按下触摸屏的“运行”按钮，工业机器人回到安全点，拾取夹
爪工具，码垛工艺开始。
2.工业机器人完成底层码垛，使用垛型方式1,码垛顺序1-2-3。
7
3.工业机器人完成顶层码垛，使用垛型方式2，码垛顺序3-2-1。
4.放回工具，工业机器人回到安全点。
（二）定制码垛
要求：
将控制面板的“模式开关”切换到“自动”模式，将触摸屏从主画面切换至产品的码垛画面。
若触发安全光栅，则会报警。
工艺流程起始状态为工业机器人在安全点，取垛单元中放置3-5个物料，码垛单元放置1-3个物料，初始垛型为垛型二。
产品的定制码垛任务，
具体工艺过程要求如下：
1.按下触摸屏的“定制码垛”按钮，开始定制码垛流程和码垛计时。
选择合适工具探测出中物料数量。
探测结束后，底层若缺物料，
则由机器人补齐物料。
回到安全点，暂停码垛和计时。
2.在触摸屏上选择工具（夹爪或吸盘）、取料位置（从上至下或底部）和码垛顺序（A-B-C或者C-B-A）。
按下“运行”按钮，开始码垛和计时，工业机器人按照触摸屏设定的要求从码垛中依次取出3个物料放置于码垛单元，完成码垛，垛型与底层垛型一致。
完成后机器人回
到安全点，暂停码垛和计时。
3.在触摸屏上选择方式（按层数或按区域），按层数则按照C-B-A的顺序先完成顶层，再完成底层；按区域则按照A-B-C的顺序，A区域物料全部拆除再拆除B区域物料，以此类推。
按下“运行”按钮，开始和计时，工业机器人按照触摸屏设定的要求将的物料拆除至取垛
单元。
完成后机器人回到安全点，暂停和计时。
4.在触摸屏设定画面中选择垛型（垛型1，垛型2或垛型3）。
由裁判随机手动将上的物料取走m个（m：
1-3）。
按下“运行”按钮，开始码垛和计时，使用吸盘工具，按照触摸屏设定的要求完成两层物料码
垛，两层垛型一致。
若中拾取不到物料时回到安全点等待人工补料，
8
相关要求见备注。
完成后，工业机器人放回工具回到安全点，停止码垛和计时。
垛型若为垛型1，触摸屏红色指示灯常亮，蜂鸣器报警，
否则绿色指示灯常亮。
注：
在码垛过程中，如出现中的物料不足的现象，则在产品码（拆）垛画面中显示缺少物料的数量，机器人回到安全点等待人工补料，人
工补料完成后，点击“补料”按钮，机器人继续完成当前任务。
注意：
如与工作站台面生产布局要求不一致，该模块不得分。
任务3-3产品零件装配与仓储
根据任务书要求，对视觉检测组件进行设置实现对零件的颜色、形状等特征参数的识别和输出，对PLC、HMI和工业机器人进行编程实现产品供料、检测、加工、分拣、装配、质量检测及出入库任务。
评分时采用工作站“自动”模式，工业机器人“自动模式”连续运行程
序完成整个过程的演示。
（一）注意事项
产品由零件A、B、C三部分组成，零件B位于零件A与零件C之间。
运行前，考生提前将4个零件A（4种类型）摆放到料库内，将4个零件C（4种类型）放置到零件C原料区1-4号仓位，将8种不同属性
的零件B随机摆放到零件B原料区或无序散落在料盘区。
（二）PLC程序编写与调试
根据任务描述完成PLC控制程序的编写与调试，与工业机器人、视觉系统及RFID等通讯，完成视觉检测、加工、传输带供料、分拣、
装配、入库、出库等工作。
（三）工业机器人程序编写及位置示教
1.编写工业机器人程序，完成工业机器人与PLC及视觉通讯。
2.按照动作流程编写工业机器人控制程序。
9
工业机器人动作流程要求如下：
1.设定工业机器人安全点姿态为本体的1轴、2轴、3轴、4轴、6轴的关节角度均为0°,5轴的关节角度为+90°（或-90°）,即工业
机器人法兰盘轴线方向为竖直向下。
2.工业机器人从夹具库抓取夹爪夹具。
3.工业机器人完成零件A从料库中抓取到输送线上，由输送线流
转到前端定位。
4.工业机器人完成零件A的检测，检测零件A的类型。
5.将零件A搬运到加工单元，完成零件A加工（类型1和3加工2S，
类型2和4加工1S）。
6.加工完成后，对零件A去毛刺处理（机器人抓取工件靠近但不
接触去毛刺头，围绕工件完成去毛刺作业。
）。
7.零件A经输送线流转到末端并定位。
8.工业机器人更换夹具，与视觉系统配合，抓取需要的零件B装
配到零件A上。
9.工业机器人更换夹具，从零件C原料区1-4号仓位抓取零件C，
装配到零件A上，完成锁螺丝装配。
10.将装配完成后的成品放置到RFID读写区，将成品信息（如零
件A类型、零件B型号型号等）写入RFID芯片
11.机器人将成品入库到成品库内。
12.入库完成后，工业机器人将成品出库到暂存区位。
13.出库完成后，工业机器人将夹具放回夹具库。
（四）触摸屏程序编写与调试
触摸屏能设定仓储模块1-4号仓位零件A的类型（如类型1、类型2
等）、零件B的型号型号、零件C的类型、出库仓位号（成品出库到暂
10
存区工位）；能控制设备启动、停止、机器人启动、机器人复位；能实时显示仓位状态（有无）、运行状态（运行灯、停止灯指示）、RFID读取的实时数据状态（如零件A类型、零件B型号、零件C类型、入库号等）；并以文字形式实时显示生产流程（至少包括供料中、检测
中、装配中、入库中、出库中等）。
（五）视觉检测程序编写与调试
根据任务描述完成视觉程序编写与调试任务。
1.设置视觉软件参数，能正确显示工件图像。
2.操作视觉软件，触发相机拍照。
3.分别显示任意位置不同零件B的像素坐标值。
（六）自动运行程序与调试
系统自动运行，完成零件A、零件B、零件C的个性化定制生产。
1.在触摸屏设定零件A类型、零件B型号、零件C类型、入库号（调
试时，由选手随机设置；评判时，选手按裁判指示设定仓位内容）。
2.自动模式下运行编写好的工业机器人程序。
3.工业机器人回到安全点后停止，等待PLC发送启动信号。
4.运行灯1Hz闪烁。
5.按下启动按钮，运行灯常亮。
6.工业机器人自动运行，从夹具库抓取夹爪夹具。
8.工业机器人将零件A搬运到检测单元，检测其类型。
9.检测完成后，工业机器人抓取零件A运动到加工单元。
10.工业机器人和视觉配合完成零件B定位抓取，将设定的零件B
装配到零件A；
11.工业机器人更换夹具。
12.根据设定的入库号，从仓储模块的仓位中抓取零件C，装配到
11
零件A，完成装配。
13.工业机器人将装配完成后的成品放置到RFID读写器，将零件A
类型、零件B型号、零件C类型、入库号等写入RFID。
14.工业机器人将成品入库到设定的仓位中。
15.1-4号仓位入库完成后，工业机器人将夹具放回夹具库。
16.工业机器人回到安全点，运行灯闪烁。
17.在触摸屏“出库设定”处设定成品出库对应的仓位号。
18.按下启动按钮，运行灯常亮。
19.工业机器人自动运行，从夹具库抓取夹具。
20.工业机器人将要出库的成品放置到RFID读写器，读取芯片信
息，并在触摸屏上实时显示。
21.读取完成后，机器人将成品出库到暂存区。
22.1-4号仓位出库完成后，工业机器人将夹具放回夹具库。
23.工业机器人回到安全点，运行灯熄灭，停止灯闪烁。
24.按下停止按钮，停止灯常亮，流程结束。
任务3-4产品生产优化与安全
（一）设备安全及注意事项
1.程序正常运行过程中，若触发安全光栅，则设备进入“报警确认状态”，工业机器人速度降至当前速度的10%运行，“停止”指示灯、“启动”指示灯以2Hz频率闪烁，触摸屏弹出报警确认画面，并从零开始确认计时。
若为误触发，则点击报警确认画面中的“继续加工”按钮，机器人速度恢复正常，“停止”指示灯熄灭，“启动”指示灯恢复常亮，报警确认画面消失；若为故障，则点击报警确认画面中的“停机检修”按钮，工业机器人立即停止运行，三色灯红灯闪烁
报警，“停止”指示灯常亮，“启动”指示灯熄灭，触摸屏弹出设备
12
正在检修画面，直到按下“重新”按钮，“启动”指示灯恢复常亮，“停止”指示灯熄灭，机器人继续运行，报警画面消失。
若“报警确认状态”下确认时间到达10s还没有进行选择，则视为无人处理事故性触发，机器人停止运行，三色灯红灯闪烁报警，“停止”指示灯常亮，“启动”指示灯熄灭，触摸屏弹出设备急停画面，直到按下“返
回”,再次进入“报警确认状态”。
2.程序正常运行过程中按下“急停”按钮，所有动作立即停止，“启动”指示灯熄灭，三色灯红灯闪烁报警，触摸屏弹出报警画面。
当释放“停止”按钮，并按下“启动”按钮后，系统恢复正常运行，
“启动”指示灯恢复常亮，报警画面消失。
（二）产品生产优化与效率提升
要求：
将控制面板的“模式开关”切换到“自动”模式，将触摸屏从主画面切换至产品生产优化与安全画面，如图所示。
若触发安全光栅，则会报警（报警相关要求参照设备安全及注意事项）。
按照下述
要求编写机器人程序，裁判根据正确率和完成数量评分。
产品生产优化与效率提升
生产优化
返回
1.生产效率数据采集与分析
编写PLC程序及组态触摸屏画面，自动记录统计模块3-3任务中最近四个订单的加工时间（加工时间为工业机器人自动运行开始，到工
业机器人入库完成结束）,并在触摸屏上使用柱状图形式显示；同时，
13
计算平均耗时，最大耗时，最低耗时。
统计数据实时更新。
2.优化程序流程节拍,提高生产效率
优化PLC及工业机器人程序，提升智能制造设备运行效率
（1）使用触摸屏下单（调试时，订单每次由选手随机设置；评
判时，选手按裁判指示设定4个订单内容）完成模块3-3任务运行流程。
（2）设备运转稳定，无卡顿和中途停机情况。
（3）无损坏工件（取放不到位）情况。
（4）设备最终运行速度，由选手自行优化。
（5）在裁判评分时，选手按照裁判要求下单，选手允许演示2
次运行过程（以效率最高计入成绩）。
（6）自动运行过程中，手工干预每次均有扣分，但不影响工作
效率的得分。
（7）无法完成自动运行者，不得分。
14
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