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智能制造單元系統(tǒng)集成應用平臺

一、平臺功能
智能制造單元系統(tǒng)集成應用平臺能完成工業(yè)機器人與 PLC 控制的綜合實訓，采用模塊化組裝，方便教師教學，可以實現(xiàn)工業(yè)機器人的基本操作，同時實現(xiàn)工業(yè)機器人搬運、碼垛、裝配、涂膠、數(shù)控機床上下料等典型任務，還可以完成視覺檢測，PLC 編程，通信、工控組態(tài)等自動化控制項目；可以完成工作站系統(tǒng)故障診斷及常見故障排除、工作站系統(tǒng)方案設計等綜合實訓項目。

二、設備組成
智能制造單元系統(tǒng)集成應用平臺由執(zhí)行單元、工具單元、倉儲單元、加工單元、打磨單元、檢測單元、分揀單元、總控單元及軟件組成。
（一）執(zhí)行單元 1 套
1、工業(yè)機器人 1 臺：
（1）六自由度串聯(lián)關節(jié)桌面型工業(yè)機器人；
（2）工作范圍 580mm；
（3）有效荷重 3kg，手臂荷重 0.3kg；
（4）手腕設有10 路集成信號源，4 路集成氣源；
（5）重復定位精度 0.01mm；
（6）防護等級 IP30；
（7）本體重量 25kg；
（8）在工作臺臺面上布置有手動 /自動模式切換旋鈕、電機開啟按鈕及示教器接線接口，方便接線。
2、工業(yè)機器人擴展 IO 模塊 1 個:
（1）支持 DeviceNet 總線通訊；
（2）支持適配 IO 模塊數(shù)量最多 32 個；
（3）傳輸距離最大 5000 米，總線速率最大 500kbps；
（4）附帶數(shù)字量輸入模塊2個，單模塊 8 通道，輸入信號類型 PNP，輸入電流典型值 3mA，隔離耐壓 500V，隔離方式光耦隔離；
（5）附帶數(shù)字量輸出模塊4個，單模塊8通道，輸出信號類型源型，驅動能力 500mA/通道，隔離耐壓 500V，隔離方式光耦隔離；
（6）附帶模擬量輸出模塊 1 個，單模塊 4 通道，輸出電壓 0V~10V，負載能力>5kΩ，負載類型為阻性負載、容性負載，分辨率 12 位；
（7）在工作臺臺面上布置有遠程 IO 適配器的網絡通信接口，方便接線。
3、工具快換模塊1個：
（1）針對多關節(jié)機器人設計，使氣管、信號確認線一次性自動裝卸；
（2）超硬鋁材質，安裝位置為機器手側；
（3）可搬重量 3kg；鎖緊力 123N，張開力 63N；
（4）支持9路電信號(2A，DC 24V)、6 路氣路連接。
4、平移滑臺 1 個：
（1）有效工作行程 700mm，有效負載重量 50kg ，額定運行速度 15mm/s；
（2）驅動方式為伺服電機經減速機減速后，通過同步帶帶動滾珠絲杠實現(xiàn)旋轉運動變換到直線運動，由滾珠導軌導向滑動；
（3）伺服電機額定輸出 400W，額定轉矩 1.3Nm，額定轉速 3000r/min，增量式 17bit 編碼器，配套同品牌伺服放大器，輸出額定電壓三相 AC170V/額定電流 2.8A，電源輸入電壓三相或單相 AC200V~240V/額定電流 2.6A，控制方式為正弦波 PWM 控制/電流控制方式，配套精密減速機，減速比 1:3；
（4）滾珠絲杠直徑 25mm，導程 5mm，全長 990mm，配套自潤滑螺母；
（5）滾珠導軌共 2 個，寬度 20mm，全長 1240mm，每個導軌配套 2 個滑塊；
（6）直線導軌安裝有防護罩，保護導軌和絲杠等零件，確保運行安全，配有拖鏈系統(tǒng)方便工業(yè)機器人線纜及其他連接線布線，外側安裝有長度標尺，可指示滑臺當前位置。
5、PLC 控制器 1 個：
（1）工作存儲器 75KB，裝載存儲器 2MB，保持性存儲器 10KB；
（2）本體集成 I/O，數(shù)字量 8 點輸入/6 點輸出，模擬量 2 路輸入；
（3）過程映像大小為 1024 字節(jié)輸入(I)和 1024 字節(jié)輸出(Q)；
（4）位存儲器為 4096 字節(jié)(M)；
（5）具備 1 個以太網通信端口，支持 PROFINET 通信；
（6）實數(shù)數(shù)學運算執(zhí)行速度 2.3μs/指令，布爾運算執(zhí)行速度 0.08μs/指令；
（7）擴展 IO 模塊，數(shù)字量輸入模塊 1 個，輸入點數(shù) 16 位，類型為源型/漏型，額定電壓 24V DC (4mA)；
（8）在工作臺臺面上布置有 PLC 的網絡通信接口，方便接線。
6、遠程 IO 模塊 1 個：
（1）支持 ProfiNet 總線通訊；
（2）支持適配 IO 模塊數(shù)量最多 32 個；
（3）傳輸距離最大 100 米(站站距離)，總線速率最大 100Mbps；
（4）附帶數(shù)字量輸入模塊4個，單模塊8通道，輸入信號類型 PNP，輸入電流典型值 3mA，隔離耐壓 500V，隔離方式光耦隔離；
（5）附帶數(shù)字量輸出模塊 2個，單模塊 8 通道，輸出信號類型源型，驅動能力 500mA/通道，隔離耐壓 500V ，隔離方式光耦隔離；
（6）附帶模擬量輸入模塊 1個，單模塊 4 通道，輸入電壓 0V~10V，輸入濾波可配置(1ms~10ms) ，輸入阻抗 >500kΩ，分辨率 12 位；
（7）在工作臺臺面上布置有遠程 IO 適配器的網絡通信接口，方便接線。
7、工作臺 1 個：
（1）鋁合金型材結構，工作臺式設計，臺面可安裝功能模塊，底部柜體內可安裝電氣設備；
（2）底部柜體四角安裝有腳輪，輪片直徑 50mm，輪片寬度 25mm，可調高度 10mm；
（3）工作臺面合理布置有線槽，方便控制信號線和氣路布線，且電、氣分開；
（4）底部柜體上端和下端四周安裝有線槽，可方便電源線、氣管和通信線布線；
（5）底部柜體門板為快捷可拆卸設計，每個門板完全相同可互換安裝。
（二）工具單元 1 套
1、輪輞外圈夾爪 1 個：
（1）兩指夾爪，氣動驅動，自動定心，可針對零件輪輞外圈位置穩(wěn)定夾持；
（2）配有工具快換模塊工具端，與工具快換法蘭端配套，自重 45g，安裝后厚度 38mm。
2、吸盤夾爪 1 個：
（1）五位吸盤工具，可對零件輪輻的正面、反面表面穩(wěn)定拾?。?br data-filtered="filtered" /> （2）配有工具快換模塊工具端，與工具快換法蘭端配套，自重 45g，安裝后厚度 38mm。
3、端面打磨工具 1 個：
（1）電動打磨工具，配有端面打磨頭，可對零件表面進行打磨加工；
（2）配有工具快換模塊工具端，與工具快換法蘭端配套，自重 45g，安裝后厚度 38mm。
4、側面打磨工具 1 個：
（1）電動打磨工具，配有側面打磨頭，可對零件表面進行打磨加工；
（2）配有工具快換模塊工具端，與工具快換法蘭端配套，自重45g，安裝后厚度 38mm。
5、工具支架 1 個：
（1）鋁合金結構，可穩(wěn)定支撐并定位所有工具；
（2）提供7個工具擺放位置，位置標號清晰標示；
（3）所有工具的定位方式相同，可互換位置，不影響正常使用。
6、示教器支架× 1：
與工業(yè)機器人示教器配套，可穩(wěn)定安放，不易滑落；配套線纜懸掛支架，方便線纜收放。
（三）倉儲單元一套
1、立體倉庫 1 個：
雙層共 6 倉位，采用鋁型材作為結構支撐；每個倉位可存儲 1 個輪轂零件；倉位托盤可由氣動推桿驅動推出縮回；倉位托盤底部設置有傳感器可檢測當前倉位是否存有零件；每個倉位具有紅綠指示燈表明當前倉位倉儲狀態(tài)，并有明確標識倉位編號。
2、輪轂零件 6 件：
鋁合金材質，五幅輪轂縮比零件；正面設計有可更換的數(shù)控加工耗材安裝板，直徑 37mm，厚度 8mm，塑料材質；零件正面、反面均設計有定位槽、視覺檢測區(qū)域、打磨加工區(qū)域和二維碼標簽位置。
（四）加工單元一套
1、數(shù)控機床 1 臺：
（1）典型三軸立式銑床結構，加工臺面不動，主軸可實現(xiàn) XYZ 三軸加工運動；
（2）主軸為風冷電主軸，轉速 24000r/min，額定功率 0.8kW，軸端連接為 ER11，可夾持 3mm 直徑刀柄的刀具；
（3）X 軸有效行程 240mm，Y 軸有效行程 250mm，Z 軸有效行程 180mm；
（4）夾具采用氣動驅動夾緊，缸徑 32mm，夾具可有氣動驅動前后兩端定位，方便上下料；
（5）數(shù)控機床配有安全護欄，鋁合金框架透明隔斷，正面、背面均配有安全門，由氣動驅動實現(xiàn)開啟關閉。
2、模擬刀庫 1 件：
模擬刀庫采用虛擬化設計，由顯示屏顯示當前使用刀具信息和刀庫工作狀態(tài)；顯示屏尺寸 9 英寸， TFT 真彩液晶屏， 64K 色，分辨率 800×480，背光平均無故障時間 20000 小時，可用內存 10MB，支持 ProfiNet 通訊；側面配裝有數(shù)控機床工作指示燈，可指示當前工作狀態(tài)。
3、數(shù)控系統(tǒng) 1 件：
性能穩(wěn)定，10.4 英寸 TFT 彩色顯示屏，具備銑削工藝，進給軸具備進給平滑控制、力矩前饋控制功能、支持各軸自動優(yōu)化和軌跡插補功能；插補軸數(shù)最大 4 軸，支持直線插補、圓弧插補、螺旋線插補、精優(yōu)曲面功能、高速高精設定、程序段預讀功能、壓縮器功能；具備刀具管理功能，刀具數(shù)最大 256 ，刀刃數(shù)最大 256，支持刀具質量、刀具壽命檢測功能，帶替換刀具管理功能；具備 OPC UA 通訊接口，可將數(shù)控系統(tǒng)中的運行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?MES 軟件中；提供手輪對各軸手動操作。
（五）打磨單元一套
1、打磨工位 1 個：
鋁合金框架結構，可穩(wěn)定支撐零件加工；四爪夾具由氣動驅動，可對零件輪轂位置進行穩(wěn)定夾持，自動對心定位；底部配有傳感器可檢測當前工位是否存有零件。
2、旋轉工位 1 個：
鋁合金框架結構，可穩(wěn)定支撐零件加工；四爪夾具由氣動驅動，可對零件輪輞內圈進行穩(wěn)定夾持，自動對心定位；底部配有傳感器可檢測當前工位是否存有零件；旋轉氣缸可帶動旋轉工位整體 180°旋轉，實現(xiàn)零件沿軸線旋轉。
3、翻轉工裝 1 個：
雙指夾具對零件輪輞外圈穩(wěn)定夾持，自動對心定位，翻轉過程無位移；旋轉氣缸可驅動雙指夾具實現(xiàn)所夾持的零件在打磨工位和旋轉工位間翻轉；升降氣缸可實現(xiàn)翻轉后的零件在小距離內垂直放入取出工位，確保定位準確。
4、吹屑工位 1 個：
不銹鋼材質，兩側布置了吹氣口，可將打磨后粘附在零件表面上的碎屑清除。
（六）視覺系統(tǒng)檢測單元一套
采用不小于 30W 像素 CCD 相機，彩色，電子快門；控制器為箱型；動作模式包括標準模式、倍速多通道輸入、不間斷調整；支持 128 場景數(shù)；利用流程編輯功能制作處理流程；支持 Ethernet 通信，采用無協(xié)議(TCP/UDP)；在工作臺臺面上布置有網絡通信接口，方便接線。配套漫反射環(huán)形光源，白色，明亮度可調節(jié)；光源配有保護支架，可有效防止零件掉落損壞光源；配套視覺系統(tǒng)顯示器和操作用鼠標。
（七）分揀單元一套
1、傳送帶 1 件：
調速電機驅動，配套 1:18 減速比減速器，采用變頻器驅動；傳送帶起始端配有傳感器，可檢測當前位置是否有零件。
2、分揀機構 3 個：
分揀機構配有傳感器，可檢測當前分揀機構前是否有零件；利用垂直氣缸可實現(xiàn)阻擋片升降，將零件攔截在指定分揀機構前；利用推動氣缸可實現(xiàn)將零件推入指定分揀工位。
3、分揀工位 3 個：
分揀工位末端配有傳感器，可檢測當前分揀工位是否存有零件；分揀工位末端為 V 型頂塊，可配合頂緊氣缸對零件精確定位；每個分揀工位均有明確標號。
（八）總控單元一套
1、PLC 控制器 2 個：
工作存儲器 75KB，裝載存儲器 2MB，保持性存儲器 10KB；本體集成 I/O，數(shù)字量 8 點輸入/6 點輸出，模擬量 2 路輸入；具備 1 個以太網通信端口，支持 PROFINET 通信；實數(shù)數(shù)學運算執(zhí)行速度 2.3μs/指令，布爾運算執(zhí)行速度 0.08 μs/ 指令。
2、交換機 1 個：
支持網絡標準 IEEE802.3、IEEE802.3u、IEEE802.3x；8個10/100/1000Mbps 自適應 RJ45 端口；全鋼材殼體，強勁散熱性能保證機器穩(wěn)定運行。
3、操作面板 1 個：
提供1個總電源輸入開關，可控制輸入電源的開啟關閉；提供1個電源模塊急停按鈕，可切斷總控單元電源模塊向其他單元模塊的供電；提供4個自定義功能按鈕，1個自復位綠色燈按鈕，1個自復位紅色燈按鈕，1個自保持綠色燈按鈕，1個自保持紅色燈按鈕。
4、顯示終端 1 個：
屏幕尺寸大于 20 英寸；屏幕分辨率高清；屏幕比例 16:9；視頻接口 HDMI1.4。
5、移動終端 1 個：屏幕尺寸大于 6 英寸，屏幕分辨率不低于 1280 ×800，IPS，處理器速度大于1.2GHz，存儲容量不低于8GB，操作系統(tǒng) Android，支持WiFi和藍牙連接。
6、電源模塊 1 個：
輸入電源為三相五線制， AC380V，50Hz，15kW，重載連接器插頭，接線安全防觸電；執(zhí)行單元輸出電源為單相三線制，AC 220V，50Hz，7kW，重載連接器插頭，接線安全防觸電，配空氣開關和指示燈。
7、氣泵 1 個：
功率 600W，排氣量 118L/min，最大壓力 8bar，儲氣罐24L；提供8路氣路供氣接口，每路空氣接口可單獨開啟關閉。
（九）工業(yè)機器人離線編程軟件4節(jié)點
1、仿真系統(tǒng)支持ABB、KUKA，F(xiàn)anuc、安川、新松、埃夫特、廣州數(shù)控、熊貓、斯陶比爾、UR（優(yōu)傲）、傲博等多種機器人，提供50種以上的各品牌機器人模型和大量生產線組件庫；
2、支持多種格式的三維CAD模型，可導入擴展名為step、igs、stl等格式；
3、可通過導入CAD模型快速生成運動組件，并對組件特征樹進行操作和修改;
4、支持關節(jié)型機器人、Delta（空間三自由度并聯(lián)機構機器人）、SCARA（平面關節(jié)型機器人）、直角坐標等各種結構的機器人；
5、允許通過專用的模板和程序語言定制各種機器人和自動化工具的運動控制。算法支持包含3-5軸的通用機床、3-6個旋轉軸的串聯(lián)，并聯(lián)，雙臂，AGV小車，等機器人及生產線上對應的工裝夾具，傳送帶，變位機，導軌等輔助設備；
6、提供工業(yè)機器人虛擬教學模塊，能夠通過虛擬示教器對機器人的手動操作以及程序代碼的自動運行，也能直連客戶指定的實際示教器；
7、提供強大的API功能支持，允許開展大量機器人機構的自動化應用?？蛇M行仿真和應用于程序機器人取放物體和應用于復雜的多機器人同步運動等；
8、包含豐富的軌跡調整優(yōu)化工具包，如碰撞檢查、工業(yè)機器人可達性、姿態(tài)奇異點、軸超限等；
9、支持多機器人同步運動仿真，能夠實現(xiàn)5個及以上機器人與外部軸的同步運動；
10、具有自動化生產線仿真功能，包含碼垛機、AGV小車、串聯(lián)機器人在內的功能模塊；
11、真實的模擬效果（如焊接火花效果、噴漆上色效果、雕刻效果）；
12、提供多視角的觀察，并可實現(xiàn)運動視角鏡頭追蹤；
13、支持虛擬傳感器的建模與仿真，支持視覺，激光距離，力傳感等傳感器的仿真，效果接近真實傳感器的效果；
14、場景中的物理實體具有真實世界中的物體的物理效果，可以進行碰撞檢測并具備剛體運動的效果，具備設置重力，摩擦系數(shù)等參數(shù)能力，并能根據(jù)這些參數(shù)模擬物體的真實運動效果，用戶可以按照真實世界中的邏輯對場景進行建模，減少了建模的復雜性。
15、具有離線編程功能，支持ABB，三菱，F(xiàn)anuc，安川，川崎等品牌機器人的代碼；
16、可生成仿真運動視頻（AVI或者Mp4格式）并導出。
正版軟件，需提供業(yè)機器人離線編程軟件著作權證書原件備查，并提供不少于十張的軟件截圖。

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