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工業(yè)機(jī)器人與智能視覺系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

一、產(chǎn)品概述

本設(shè)備包含六自由度工業(yè)機(jī)器人、智能視覺檢測系統(tǒng)、RFID數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)及一套供料、輸送、裝配、倉儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)對高速傳輸?shù)墓ぜM(jìn)行分揀、檢測、搬運(yùn)、裝配、存儲(chǔ)等操作。
LIGO-GJQS2型 工業(yè)機(jī)器人與智能視覺系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)平臺(tái)各組件均安裝在型材桌面上，機(jī)械結(jié)構(gòu)、電氣控制回路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)相對獨(dú)立，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)。通過此平臺(tái)可以進(jìn)行機(jī)械組裝、電氣線路設(shè)計(jì)與接線、PLC編程與調(diào)試、智能視覺流程編輯、工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試、RFID數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用等多方面訓(xùn)練，適合職業(yè)院校、技工學(xué)校自動(dòng)化類相關(guān)專業(yè)《工業(yè)機(jī)器人與控制技術(shù)》、《自動(dòng)化技術(shù)》等課程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)，適合自動(dòng)化技術(shù)人員進(jìn)行工程訓(xùn)練及技能比賽。

二、技術(shù)性能
    1. 輸入電源：單相三線～220V±10% 50Hz
    2. 工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃  相對濕度≤85%（25℃）  海拔＜4000m
    3. 裝置容量：＜1.5kVA
    4. 實(shí)訓(xùn)平臺(tái)尺寸：2000mm×1200mm×1500mm
    5. 控制柜尺寸：600mm×600mm×1400mm
    6. 安全保護(hù)：具有漏電保護(hù)，安全符合國家標(biāo)準(zhǔn)
三、設(shè)備結(jié)構(gòu)與組成
    該實(shí)訓(xùn)平臺(tái)由三菱RV-3SD六自由度工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)、歐姆龍智能視覺檢測系統(tǒng)、可編程控制器（PLC）系統(tǒng)、RFID數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、工具換裝單元、四工位供料單元、環(huán)形輸送單元、直線輸送單元、工件組裝單元、立體倉庫單元、廢品回收框、各類工件、電氣控制柜、型材實(shí)訓(xùn)桌、型材電腦桌等組成。
    1. 三菱RV-3SD六自由度工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)
    由機(jī)器人本體、機(jī)器人控制器、示教單元、輸入輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換器和抓取機(jī)構(gòu)組成，裝備多種夾具、吸盤、量具、工具等，可對工件進(jìn)行抓取、吸取、搬運(yùn)、裝配、打磨、測量、拆解等操作，也可以抓取智能視覺相機(jī)對工件、裝配過程進(jìn)行實(shí)時(shí)視覺檢測操作。
    機(jī)器人本體由六自由度關(guān)節(jié)組成，固定在型材實(shí)訓(xùn)桌上，活動(dòng)范圍半徑大于600mm，角度不小于340°。機(jī)器人示教單元有液晶顯示屏、使能按鈕、急停按鈕、操作鍵盤，用于參數(shù)設(shè)置、手動(dòng)示教、位置編輯、程序編輯等操作。
    2. 歐姆龍智能視覺檢測系統(tǒng)
    配備一套歐姆龍F(tuán)Z4-350智能視覺系統(tǒng)，由視覺控制器、視覺相機(jī)及監(jiān)視顯示器等組成。用于檢測工件的特性，如數(shù)字、顏色、形狀等，還可以對裝配效果進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測操作。通過I/O電纜連接到PLC或機(jī)器人控制器，也支持串行總線和以太網(wǎng)總線連接到PLC或機(jī)器人控制器，對檢測結(jié)果和檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。
    3. 三菱可編程控制器單元
    配備三菱FX3U可編程控制器、數(shù)字量擴(kuò)展模塊、模擬量輸出模塊、232串行通信模塊、以太網(wǎng)通信模塊等，用于讀寫RFID系統(tǒng)的工件數(shù)據(jù)，控制機(jī)器人、電機(jī)、氣缸等執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，處理各單元檢測信號(hào)，管理工作流程、數(shù)據(jù)傳輸?shù)热蝿?wù)。
    4. RFID數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)
    采用西門子RFID數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，安裝在環(huán)線輸送單元的左端圓弧處，電子標(biāo)簽已埋在工件內(nèi)部，檢測距離為40mm。當(dāng)工件從環(huán)線輸送單元經(jīng)過左端圓弧處時(shí)，RFID檢測系統(tǒng)可以準(zhǔn)確地讀取工件內(nèi)的標(biāo)簽信息，如編號(hào)、顏色、高度等信息，該信息通過工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)總線傳輸給PLC，用來實(shí)現(xiàn)工件的分揀操作。
    5. 工具換裝單元
    由大口氣夾、真空發(fā)生器、吸盤工裝、視覺工裝、定位工裝、工裝支架等機(jī)構(gòu)組成。大口氣夾、真空發(fā)生器安裝機(jī)器人本體上，受機(jī)器人控制，大口氣夾不僅可以夾取工件，還可以夾取三種工裝進(jìn)行功能性操作。大口氣夾一側(cè)前端裝有光纖傳感器，用于檢測前方有無物體，另一側(cè)裝有氣動(dòng)對接裝置，用于將氣動(dòng)信號(hào)自動(dòng)導(dǎo)入到氣動(dòng)工裝（吸盤工裝）上。吸盤工裝上裝有真空吸盤和氣動(dòng)對接裝置，當(dāng)大口氣夾夾取吸盤工裝時(shí)，真空吸盤的動(dòng)作由機(jī)器人控制，可以隨之移動(dòng)，吸取任意可到達(dá)位置內(nèi)的工件。視覺工裝上裝有視覺相機(jī)，當(dāng)大口氣夾夾取視覺工裝時(shí)，視覺相機(jī)可以隨著機(jī)器人的移動(dòng)拍攝不同位置、方向的工件或場景。定位工裝上設(shè)有定位針，用于精確定位工件的位置。工裝支架安裝在型材實(shí)訓(xùn)桌上，用于機(jī)器人自動(dòng)放置和取用不同的工裝。
    6. 四工位供料單元
    由井式料庫、推料氣缸、頂料氣缸和光電傳感器組成，安裝在型材實(shí)訓(xùn)桌上，用于將工件庫中的工件依次推出到環(huán)形輸送線。提供不同編號(hào)、高度、顏色的標(biāo)準(zhǔn)工件，以及編號(hào)缺少筆畫、雜色疊加等不合格工件。多工位的供料設(shè)計(jì)，使得供料方式多樣化，可以進(jìn)行單一的上料，也可以進(jìn)行不同編號(hào)、高度、顏色的組合上料，以及對上料速度進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)上料形式的多樣化。
    7. 環(huán)形輸送單元
    包含一套交流調(diào)速系統(tǒng)，由變頻器、三相交流電機(jī)、環(huán)形板鏈（傳送帶）、對射傳感器等組成，安裝在型材實(shí)訓(xùn)桌上，用于傳輸工件。
    8. 直線輸送單元
    包含一套直流調(diào)速系統(tǒng)，由直流電機(jī)、高精度編碼器、調(diào)速控制器、同步帶輪等組成，安裝在型材實(shí)訓(xùn)桌上，用于傳輸工件（工件跟蹤抓取時(shí)用）。
    9. 工件組裝單元
    由工件盒送料機(jī)構(gòu)及工件蓋送料機(jī)構(gòu)組成，安裝在型材實(shí)訓(xùn)桌上，用于裝配工件。具有3個(gè)工件盒組裝位置，能同時(shí)對3個(gè)工件盒進(jìn)行裝配操作。工件盒內(nèi)設(shè)有4個(gè)工件槽用于放置工件，工件盒和工件蓋四個(gè)角帶有磁性粘合，可以使工件盒與工件蓋緊密組合在一起。設(shè)有多個(gè)傳感器，可以檢測工件盒/工件蓋的有無、方向是否裝反。機(jī)器人可以進(jìn)行工件盒/工件蓋裝反時(shí)的修正、工件按序裝配、工件拆解等操作。
    10. 立體倉庫單元
    由鋁質(zhì)材料加工而成，配有9個(gè)倉位（3×3），安裝在型材實(shí)訓(xùn)桌上，用于放置裝配完的組件，也可以通過機(jī)器人對裝配完成的組件進(jìn)行拆裝，并分類放置到相應(yīng)的工件料庫。
    11. 廢品回收框
    安裝在型材實(shí)訓(xùn)桌左后側(cè)，用于機(jī)器人自動(dòng)放置被檢測出來的無用工件或不合格品。
    12. 電氣控制柜
    用于安裝機(jī)器人控制器、PLC、變頻器及調(diào)速控制器等電氣部件，采用網(wǎng)孔板的結(jié)構(gòu)，便于拆裝。通過兩根電纜線與型材實(shí)訓(xùn)桌相連，兩端使用航空插頭，強(qiáng)弱電分離，連接安全可靠。
    13. 以太網(wǎng)路由器
    以太網(wǎng)路由器將PLC、機(jī)器人控制器、智能視覺控制器組成一個(gè)以太網(wǎng)局域網(wǎng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的相互傳輸，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)的高層次應(yīng)用，同時(shí)可以培養(yǎng)和考核學(xué)生對工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的使用技能。
四、軟件介紹
    1. 機(jī)器人調(diào)試編程仿真軟件
    本設(shè)備使用機(jī)器人專用調(diào)試編程軟件，可以對三菱各系列機(jī)器人進(jìn)行編程和調(diào)試。該軟件具有文本編輯區(qū)、位置列表區(qū)、屬性指示區(qū)、項(xiàng)目管理區(qū)等窗口，可以對機(jī)器人進(jìn)行在線和離線調(diào)試。在線調(diào)試時(shí)可對機(jī)器人進(jìn)行如下操作：程序編輯、伺服開和關(guān)、運(yùn)行速度設(shè)置、各關(guān)節(jié)位置給定、運(yùn)行和停止、單步執(zhí)行指令、連續(xù)執(zhí)行指令、程序跳轉(zhuǎn)執(zhí)行等。離線調(diào)試時(shí)可調(diào)用模擬窗口，使用三維仿真機(jī)器人模型，逼真地模擬當(dāng)前選擇的本型號(hào)機(jī)器人，可對機(jī)器人進(jìn)行如下操作：程序編輯、伺服開和關(guān)、運(yùn)行速度設(shè)置、各關(guān)節(jié)位置給定、運(yùn)行和停止、單步執(zhí)行指令、連續(xù)執(zhí)行指令、程序跳轉(zhuǎn)執(zhí)行等。同時(shí)該軟件提供底層驅(qū)動(dòng)接口函數(shù)，可供用戶進(jìn)行二次開發(fā)使用及進(jìn)行深層次機(jī)器人控制技術(shù)的研究。
    2. 機(jī)器人第三方遠(yuǎn)程控制軟件
    本設(shè)備機(jī)器人支持遠(yuǎn)程控制，可以使用第三方工具軟件（如VB、Vc++等）編寫的控制程序?qū)C(jī)器人進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程控制。本設(shè)備隨機(jī)贈(zèng)送一個(gè)Vc++編寫的示例程序，可以對各關(guān)節(jié)進(jìn)行直交、關(guān)節(jié)、脈沖三種方式的單獨(dú)或聯(lián)動(dòng)控制。
    3. 工件裝配流程編輯軟件
    提供一個(gè)本設(shè)備專用的工件裝配流程編輯軟件，通過PLC下載口與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可以將工件的裝配流程進(jìn)行隨意編輯，并下發(fā)給PLC。每組的三個(gè)工件盒，每個(gè)工件盒的四個(gè)工位都可以設(shè)置成需要的工件，可選編號(hào)、顏色、高度，不同位置可選相同工件。軟件配合PLC和機(jī)器人程序，實(shí)現(xiàn)工件裝配流程的多樣化。
    4. RFID讀寫軟件
    提供一個(gè)本設(shè)備專用的RFID讀寫軟件，可以對西門子RFID讀寫器進(jìn)行操作，包括讀寫器的啟動(dòng)、停止，標(biāo)簽的初始化、數(shù)據(jù)寫入、數(shù)據(jù)讀取等功能。

六、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目
    1. 工業(yè)機(jī)器人示教單元使用
    2. 工業(yè)機(jī)器人軟件使用
    3. 工業(yè)機(jī)器人基本指令操作與位置點(diǎn)設(shè)置
    4. 工業(yè)機(jī)器人工件的跟蹤抓取
    5. 工業(yè)機(jī)器人成品組裝與入庫
    6. RFID數(shù)據(jù)讀寫編程與調(diào)試
    7. 智能視覺圖像輸入編輯與調(diào)試
    8. 智能視覺結(jié)果給出編輯與調(diào)試
    9. 智能視覺顏色比對測量
    10. 智能視覺編號(hào)比對測量
    11. 智能視覺尺寸比對測量
    12. 智能視覺角度測量
    13. 智能視覺系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人綜合應(yīng)用
    14. PLC程序編程與調(diào)試
    15. RFID、智能視覺系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人綜合應(yīng)用

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