THMSIR1型实训实训指导书.docx
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目录
第一章 工业机器人及机器视觉应用系统简介
一、产品图片
二、产品概述
三、产品特点
四、技术性能
第二章 机器人应用训练系统组成
一、系统组成
二、机构功能
三、设备运行
第三章 元器件功能介绍
一、传感器的定义
二、各传感器接线方式
三、气动元件及工作原理图
四、 气缸工作及磁性开关工作图
第四章 变频器使用说明
第五章 伺服电机驱动器使用说明
第六章 机器视觉系统应用
一、准备
二、场景编辑
三、试测量
四、测量（运行）
五、管理、分拣
第七章 工业机器人应用
一 机器人示教单元使用
二 机器人软件使用
三 机器人常用控制指令
第八章 工业机器人综合应用
附录一 三菱编程软件GXDeveloper使用说明
附录二 端子接线示意图
附录三 控制柜接线示意图
附录四 气动回路示意图
第一章 工业机器人及机器视觉应用系统简介
一、产品图片
二、产品概述
本应用系统是一种工业机器人及机器视觉应用系统，配合可编程控制器、料库、托盘、工件、输送分拣机构和货架完成工业机器人的各种应用。
上述各部件均安装在型材桌面上，系统中的机械结构、电气控制回路、执行机构完全独立，采用工业标准件设计。
控制系统用三菱FX系列PLC，通过编程可控制机器人相互配合工作。
三、产品特点
系统采用工业机器人，将机械、气动、电气控制、电机传动、传感检测、机器视觉图像检测、可编程控制器技术有机地进行整合，结构模块化，便于组合，可以完成各类机器人单项训练和综合性项目训练。
可以进行机器人示教、定位、抓取、装配、拆解等训练的需要。
系统中元器件均采用实际工业元件，首选国际知名公司工业元件，质量可靠、性能稳定，故障率低，从而保证学校实训教学的顺利进行。
本系统可以锻炼学习者创新思维和动手能力，学习者可以利用本系统从机械组装、电气设计、接线、PLC编程与调试、机器视觉编程、机器人编程与调试等方面进行工程训练。
四、技术性能
1.输入电源：
单相三线AC220V±10% 50Hz
2.工作环境：
温度-10℃～40℃相对湿度≤85%（25℃）海拔＜4000m
3.装置容量：
≤0.5kVA
4.外形尺寸：
2000mm×1200mm×800mm
5.安全保护：
据有漏电压、漏电流保护，安全符合国家标准
第二章 机器人应用训练系统组成
一、系统组成
机器人应用系统由控制对象和控制柜组成，控制对象由型材实训台、机器人本体、机器人示教单元、机器视觉系统、工件盒井式料库、工件盖井式料库、模拟生产设备模块（包含落料机构、输送线、物料分拣机构等）、三层库架、接线端子、各种传感器、气动电磁阀、气泵等组成； 控制柜安装有机器人控制器、可编程控制器、变频器、交流伺服驱动器。
二、机构功能
1.型材实训台
由铝型材搭建而成，2000mm×1200mm×800mm，用于安装机器人本体和其它机构。
2.机器人本体
由六自由度关节组成，可在半径不小于600mm，角度不小于340°的扇形范围内活动。
用于执行程序动作。
3.机器人控制器
有操作面板、数码显示窗口、以太网接口、外部输入输出端口、编码器接口、USB接口、示教单元（TB）接口等。
用于存储程序并控制机器人本体运行。
4.机器人示教单元
有液晶显示屏、使能按钮、急停按钮、操作键盘，连接到机器人控制器上，用于参数设置、手动示教、位置编辑、程序编辑等操作。
5.机器视觉系统
有视觉控制器、相机镜头、光源，通过I/O电缆连接到PLC，用于对各工件进行图像识别，输出信号到PLC。
6.工件盒料库
工件盒料库由井式工件库、光电检测传感器、安装支架、推料气缸等组成。
主要完成对工件盒的出料。
当料库底部光电检测传感器检测到有工件盒时，推料气缸伸出，将工件盒推到出料台，出料台底部光电检测传感器和电容传感器检测到有工件盒时输出信号到PLC，等待机器人取走工件盒。
机器人运行到工件盒出料台位置后，驱动气夹将工件盒夹紧，顶料气缸缩回。
机器人再将工件盒搬运到仓库位置。
7.工件盖料库
工件盖料库由井式工件库、光电检测传感器、安装支架、顶料气缸、推料气缸等组成。
主要完成对工件盖的出料。
当料库底部光电检测传感器检测到有工件盖时，推料气缸伸出，将工件盖推到出料台，出料台底部光电检测传感器和电容传感器检测到有工件盖时输出信号到PLC，等待机器人取走工件盒。
机器人将四种小工件全部安装到工件盒后，运行到工件盖出料台位置，将工件盖夹起，推料气缸缩回。
机器人再将工件盖搬运到工件盒位置进行安装。
8.模拟生产设备模块
模块由落料机构、输送机构和分拣机构组成。
落料机构由井式工件库、光电检测传感器、工件、安装支架、推料气缸等组成。
主要完成对各工件的出料。
输送机构由传送带、单相交流电机、光纤传感器等组成。
主要完成对小工件的输送。
分拣机构由伺服电机、同步轮、同步带、导向片、对射传感器等组成。
主要完成对小工件的跟踪抓取分拣。
当工件库底部光电检测传感器检测到有小工件时，推料气缸伸出，将小工件推到传送带上，之后推料气缸再缩回。
此时电机已经运行，带动传送带将小工件向前运行。
当光纤传感器检测到小工件时，向PLC发出工件到位信号。
PLC再向机器视觉系统发出拍照信号，机器视觉系统对小工件进行拍照，经过运算后输出相应信号到PLC。
工件经过导向片后运行到分拣机构中，由伺服电机驱动的同步带输送，当对射传感器检测到工件后输出信号到PLC，经过程序运算后输出信号到机器人控制器，同时伺服电机的编码器信号输入到机器人控制器中，机器人控制器根据伺服电机传送过来的编码器信号实时计算出工件在同步带上的位置并驱动机器人运行到工件位置处，使用真空吸盘将工件吸取后根据机器视觉输出的信号将工件放置在盒子相应的空位中。
当四种小工件中的任意一种放置完成后，机器视觉再次检测出此工件时，机器人不进行吸取动作，工件经分拣机构的导向槽后进入输送机构。
当四种不同的工件全部放置完成后机器人先夹紧工件盖，再将工件盖安装在工件盒上，运行到分配仓库位左侧，使用光纤传感器检测仓库内是否有工件存在，如果仓库内有工件，则向后一位仓库位移动并检测有无工件存在，直至移动到空仓位为止；当仓库内没有工件时，向右运行到仓库正前方，再向前伸出100mm，然后松开抓手将工件放松，最后退回。
三、设备运行
设备运行时，先将控制柜接入220V单相交流电源，再将主电源开关打开，分别打开机器人控制器的电源开关和可编程控制器电源开关。
分别按动机器人控制器的“CHNGDISP”键，直到显示运行速度为止，显示为“°O。
100”，按“UP”和“DOWN”键可调整其运行速度，如果无法调整，则先将PLC运行开关打下。
按下面板上的“复位”键三秒，程序开始复位，机器人回到初始位置，各气缸退回。
复位完成后“运行指示灯”闪烁。
按下面板上的“开始”键，程序开始运行，盒子出料库检测到有盒子，且出料台无盒子时，向外推出一个，并输出盒子已出料信号；若出料台已有盒子，则不推出盒子，直接输出盒子已出料信号。
盖子出料库的运行与此相同。
模拟生产设备模块中的各料库检测到有小工件后，推出小工件，由传送线带动向前运行，经过视觉图像检测后，被带到分拣机构上。
由机器人进行跟踪吸取，再搬运到装配区，将小工件放入盒子对应的装配工位中。
一个盒子内只能装配四种不同的小工件，在一个装配周期内，从料库推出的相同种类的小工件不被装配。
机器人在装配完四种工件后再加上盖子，运行到分配仓库位左侧，使用光纤传感器检测仓库内是否有工件存在，如果仓库内有工件，则向后一位仓库位移动并检测有无工件存在，直至移动到空仓位为止；如果仓库内没有工件，则向右运行到仓库正前方，再向前伸出100mm，然后松开抓手将工件放松，最后退回。
在所有工件全部装配完成并入库5秒后，程序进行自动拆件操作：
机器人运行到分配仓库位左侧，使用光纤传感器检测仓库内是否有工件存在，如果仓库内没有工件，则向后一位仓库位移动并检测有无工件存在，直至移动到有工件仓位为止；如果仓库内有工件，则向右运行到仓库正前方，再向前伸出100mm，然后夹紧抓手将工件抓取，退回后先将工件放置到盖子出料台上，由推料气缸将盒子顶住，机器人松开盒子后再夹紧盖子，然后将盖子放入盖子井式料库中，之后将盒子中的中个小工件分别吸取出来并投入到各自的料库中，最后夹紧盒子，把盒子投入到盒子井式料库中。
将仓库中的所有工件全部拆解完毕后再次按下“运行”按钮，重新执行装配程序。
在运行过程中，按下“停止”键，可控制机器人及其它机构停止运行，直到按下“启动”键为止。
在运行过程中，机器人出现意外情况时，可按下机器人控制器上的“急停”或示教单元“急停”按钮，可对相应的机器人进行急停操作，意外情况排除后，先按机器人控制器或示教单元上的“RESET”键解除急停报警，再同时按下“复位”和“启动”键3秒，可恢复机器人运行。
在运行过程中，单独按下“复位”键3秒后，设备将全部复位，此时注意各机器人抓手原先状态和所夹持的工件。
第三章 元器件功能介绍
一、传感器的定义
能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
传感器能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，它是当今控制系统中实现自动化、系统化、智能化的首要环节。
序号
名称
型号
1
光电开光
E3Z-LS61
2
电容传感器
CLG5-1K
3
光纤传感器
E3X-NA11
4
磁性传感器
CS-9D
5
安全光幕
LST2416ARNCNO/LST2416AENO
1.光电传感器
光电式传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现检测物体有无的接近开关；其集发射器和接收器于一体，当有被检测物体经过时，将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。
2.电容式传感器
电容式接近开关亦属于一种具有开关量输出的位置传感器，它的测量头通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是物体的本身，当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通和关断。
这种接近开关的检测物体，并不限于金属导体，也可以是绝缘的液体或粉状物体,在检测较低介电常数ε的物体时，可以顺时针调节多圈电位器（位于开关后部）来增加感应灵敏度，一般调节电位器使电容式的接近开关在0.7-0.8Sn的位置动作。
其工作流程框图如下：
3.安全光幕
安全光幕，又称为光电保护装置、安全光栅、光电保护器、区域传感器,是通过发射红外光线，产生保护光栅，当光栅被遮挡时，装置发出遮光信号，控制具有潜在危险的机械设备停止工作，以降低作业人员在工作环境中受到伤害的可能性，有效保护作业人员的人身安全。
运用红外线扫描探测技术。
发射装置和接收装置安装于两侧，内部由单片机和微处理器进行数字程序控制，使红外线收发单元在高速扫描状态下，形成红外线光幕警戒屏障，当人和物体进入光幕屏障区内，控制系统迅速转换输出电平信号，使负载动作，当人和物体离开光幕警戒区域，则负载正常自动关闭，从而达到安全保护的目的。
二、各传感器接线方式
1.光电式传感器（漫反射型）
光电传感器有三根连接线（棕、兰、黑）棕色接电源的正极、蓝色接电源的负极、黑色为输出信号，当与档块接近时输出电平为低电平，否则为高电平。
2.电容式传感器
电容传感器检测各种导电或不导电的液体或固体，
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