工业机械手及视觉技术模拟实操任务书.docx
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工业机械手及视觉技术模拟实操任务书
2013年全国职业院校骨干教师技能培训班
“工业机械手与视觉技术”
模拟实操任务书
选手须知：
1.任务书共:
15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。
2.参赛团队应在4小时完成任务书规定容；选手在竞赛过程中创建的程序文件必须存储到指定磁盘目录及文件夹下，未存储到指定位置的运行记录或程序文件均不予给分。
3.选手提交的试卷用工位号标识，不得出现学校、等与身份有关的信息，否则成绩无效。
4.由于错误接线、操作不当等原因引起PLC、机械手控制器、智能视觉系统、RFID系统、变频器、电机驱动器、和直流电源损坏，将取消选手竞赛资格。
一、设备组成及展示
比赛设备包含六自由度工业机械手、智能视觉检测系统、RFID数据传输系统、PLC控制系统及一套供料、输送、装配、仓储、工装机构，可以实现对高速传输的工件进行分拣、检测、搬运、装配、存储等操作。
图1比赛设备
二、比赛设备当前工作情况描述：
比赛设备除了任务中需要完成的安装、接线工作外，其余器件、电路、气路均已按电气原理图的连接要求装配、连接、调试正常。
比赛提供一套基本控制程序（PLC程序及工业机械手程序），在完成实操任务中的安装、调整及接线的工作前提下，基本控制程序能完成的工作如下：
1.上电后按下面板上的“复位”键3秒，程序开始复位，机械手回到初始位置，各气缸退回。
复位完成后“运行指示灯”闪烁。
2.按下面板上的“开始”键，机械手运行到等待位置，工件盒出料库检测到有盒子，且出料台无盒子时，向外推出一个。
工件盖出料库的运行与此相同。
3.机械手夹取三个工件盒到3个装配台上。
4.机械手夹取吸盘工装。
5.工件料库检测到有工件后，四个料库分时各自推出一个工件。
被推出的工件由环形输送线向前传送，到达直线输送单元，由机械手进行追踪抓取并装入到工件盒中（没有进行RFID信息读取）。
接着机械手回到等待位置，继续抓取下一个工件，直到装配12个工件到12个工位中（工件放置的位置顺序固定为装配台1号到3号，工位1号到4号）。
6.机械手夹放回吸盘工装。
7.三个工件盒都已装配完4个工件后，机械手将三个工件盒逐个装上工件盖，并搬运到仓库空位置。
8.机械手停留在重复工作的等待位置，等待下一轮作业。
三、需要完成的工作任务
请选手根据给定的技术资料，在4个小时，完成比赛设备部分电气线路连接、PLC控制程序、机械手控制程序的编写、智能视觉流程编辑、系统调试等任务。
需要完成的控制流程及相关规定如下：
1、工件装配流程编辑软件给PLC下发工件装配流程，PLC对装配流程进行保存，用以重复装配。
工件有不同编号、颜色、高度之分，此处规定三个装配台颜色分别为蓝、红、黄，编号顺序全为1、2、3、4，高度全为低的工件，如图2。
图2工件规定装配流程
2、系统复位：
上电后按下面板上的“复位”键3秒，控制程序开始复位，机械手回到初始位置，各气缸退回。
复位完成后“运行指示灯”闪烁。
3、启动：
“运行指示灯”闪烁时，按下“启动”键，执行以下任务（可同时进行）：
◆工件盒料库检测到有工件盒，出料台检测到是空位，工件盒推料气缸向外推出一个工件盒；
◆工件盖料库检测到有工件盖，出料台检测到是空位，工件盖推料气缸向外推出一个工件盖；
◆机械手从初始位置运行到工具换装等待位置。
4、机械手运行到工件盒出料台上方，接着将出料台上的工件盒搬到3号装配台上（应先横向搬到1号装配台上过渡），机械手回到工件盒出料台上方等待；工件盒料库检测到有工件盒，工件盒推料气缸向外推出下一个工件盒。
5、机械手运行到工件盒出料台上方，接着将出料台上的工件盒搬到2号装配台上（应先横向搬到1号装配台上过渡），机械手回到工件盒出料台上方等待；工件盒料库检测到有工件盒，工件盒推料气缸向外推出下一个工件盒。
6、机械手运行到工件盒出料台上方，接着将出料台上的工件盒搬到1号装配台上。
7、机械手运行到工具换装装置处装上吸盘工装，并运行到工件跟踪吸取等待位置。
8、工件料库检测到有工件后，四个工件料库分时各自推出工件，同时环形输送带、直线输送带开始运行；推出的工件由环形输送线向前传送，到达RFID检测单元进行检测。
9、PLC主控制器对RFID读写器进行操作，读出工件标签信息，PLC判断工件是否为装配需要的还是不需要的，并控制机械手进行分拣。
具体分拣操作如下：
如果是可用工件，工件到达直线输送带后，且跟踪传感器触发，机械手将进行跟踪吸取工件的操作，并将工件并搬运到装配等待位置，根据工件的信息，将工件装入到对应装配台上工件盒的相应位置，之后机械手回到跟踪吸取等待位置；如果是不可用工件，机械手不动作，继续等待（可人为取走该工件）。
10、被分时推出的下一个工件此时到达RFID检测单元进行检测，机械手进行重复分拣操作，直到三个工件盒全部装配完成。
11、三个工件盒全部装配完成后，机械手运行到工具换装装置处装上视觉工装。
12、机械手运行到1号装配台上方，视觉相机从上往下对工件盒的每一个工位中的工件（12个）进行拍照；同时视觉处理器进行分析（编号和颜色比对），并将检测结果输出给机械手。
如果检测结果为不合格，机械手将此工件盒标记为不合格品，之后机械手依次运行到2号、3号装配台上方，对工件盒进行相同的检测操作。
视觉检测要求如下：
工件的颜色、编号是否与规定装配流程一致，即与图2是否一致。
13、三个工件盒全部检测完成后，机械手运行到工具换装装置处放回视觉工装。
14、如果机械手有装配不合格记录，机械手逐个将不合格的工件盒搬运到废料框中。
15、如果机械手记录装配有合格品，机械手将其中一个合格品工件盒搬运到横向检测台。
16、机械手运行到工具换装装置处装上视觉工装。
17、机械手运行到横向检测台前方对工件盒进行拍照，同时视觉处理器进行分析（高度比对），并将检测结果输出给机械手。
机械手对检测结果进行分析判别，并记录是否合格。
18、机械手运行到工具换装装置处放回视觉工装。
19、机械手根据当前横向检测台上的工件盒合格与否进行不同处理：
◆如为不合格则将此工件盒搬运到废料框中，继续判断装配台是否还有合格品，如有则从步骤15开始重复操作，如没有则机械手回到初始位置，一个装配流程结束，机械手从步骤4开始重复操作完成下一个装配流程。
◆如为合格，将此工件盒搬运到1号装配台，机械手夹取工件盖到工件盒上，使其组成一个生产组合体。
◆机械手将成品搬运到仓库空位置：
使用装在大口夹上的光纤传感器检测未知仓库是否为空。
◆当一个成品入库后，控制系统需记录此库位不为空，下一个成品入库时应直接跳过这个库位。
◆工作流程仓库且仓库位置优先级别为：
1>2>3>4……>9，仓库位置分布如图3所示。
7
8
9
4
5
6
1
2
3
图3仓库位置示意图
◆继续判断装配台是否还有合格品，如有则从步骤15开始重复操作。
20、全部成品入库完成后，机械手运行到初始位置，机械手从步骤4开始重复操作完成下一个装配流程。
请选手根据以上控制流程及相关规定完成下面的任务：
任务一工业机械手设备安装
1.将图4RV-3SD机械手本体安装到型材实训桌的机械手安装基板上。
图4RV-3SD机械手本体
2.根据图5，将电磁阀安装到基板上。
3.分别连接机械手部进/出气管到阀岛的进/出气管上，连接基板上的GR1接头到机械手部对应的GR1接头。
（a）正面（b）反面
图5电磁阀安装示意图
4.安装电磁阀基板到机械手本体上。
5.连接气夹与真空吸盘的气管到电磁阀基板上的进出气管。
任务二工业机械手设置与编程调试
1.设置机械手的序列号、跟踪许可、专用I/O、以太网通信。
2.机械手动作控制程序设计与调试：
完成分拣、视觉检测功能的控制程序设计，构建机械手需要用到的位置点。
3.机械手位置点设置：
使用示教单元设置并调整机械手相关位置点，包括：
各视觉拍照位置、工具换装等待、装配等待位置、工件盒出料台、工件盖出料台、四个装配台、盒四个工件放置位置、工件跟踪吸取位置、废料框位置、仓库位置、工件料库入口位置、运行中过渡位置等。
任务三智能视觉系统调试
1.视觉传感器镜头调整，使视觉传感器能稳定、清晰的摄取图像信号。
2.视觉控制器启动设定、网络设置设置。
3.图像摄取流程编辑：
◆视觉传感器以竖直角度对工件盒每一个工件进行拍照时，用于检测工件的编号和颜色。
◆视觉传感器在正前方以水平方向对工件盒进行拍照时，用于检测工件的高度。
4.检测逻辑编辑：
编辑检测结果表达式，使检测结果通过以太网发给PLC。
任务四系统整体运行调试
1.控制系统安装与接线：
完成控制柜中部分控制系统的安装与接线
2.完成变频器的参数设置，使其满足输送流程要求。
3.PLC主控制器以太网络组建设置。
4.主控程序设计与调试
◆PLC主控制器以太网络通信功能设计与调试：
与机器人进行数据传输。
◆工件分拣功能设计与调试：
配合RFID检测单元，PLC读取RFID检测信息，对不同工件进行分类和判别，应区分出工件是否适用，工件应装配到哪个工件盒的哪个工件位；控制机械手进行分拣操作；配合机械手进行装配工件。
5.系统整体运行调试，使各动作运转流畅。
附图1：
附图2：
附图3：
注1：
图中X14点实际与1/31点短接，即1/14点实际与Mout13相连（视觉拍照信号）。
注2：
图中Y22点实际与X46点短接，即1/29点实际与Min15相连（吸盘中的无线接收开关信号）。
附图4：
附图5：
附图6：
附图7：
附图8：
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