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LGGY-S2型工業(yè)機(jī)器人與智能視覺系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
一、系統(tǒng)與組成
平臺(tái)至少由六自由度工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)、智能視覺檢測(cè)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)驗(yàn)桌、型材電腦桌等組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)高速傳輸?shù)墓ぜM(jìn)行分揀、檢測(cè)、搬運(yùn)、裝配、存儲(chǔ)等操作。
二、技術(shù)參數(shù)
1、輸入電源：三相四線AC380V±10% 50Hz
2、設(shè)備實(shí)驗(yàn)平臺(tái)尺寸（長寬高）：2000mm×1200mm×1500mm
3、設(shè)備控制柜尺寸（長寬高）：600mm×600mm×1400mm
三、配置及參數(shù)
（一）工業(yè)機(jī)器人技術(shù)指標(biāo)
1.埃夫特E3-600機(jī)器人本體
（1）串聯(lián)6關(guān)節(jié)且本體防護(hù)等級(jí)不小于IP40；
（2）重復(fù)定位精度：≤±0.02mm；
（3）工作半徑：不小于590mm；
（4）有效荷重：不小于3 kg；
（5）集成信號(hào)源與氣源：手腕設(shè)不少于10路信號(hào)及不少于4路空氣（5 bar）；
（6）各軸運(yùn)動(dòng)范圍//速度：J1軸 ±170°/400°/sec；J2軸 +85°/-135°/300°/sec；J3軸+185°/-65°//520°/sec；J4軸±190°//500°/sec；J5軸±130°//530°/sec；J6軸±360°/840°/sec；
2.機(jī)器人控制系統(tǒng)
（1）控制系統(tǒng)具有8路數(shù)字量輸入（3個(gè)捕捉功能）PNP，24VDC光電耦合；8路數(shù)字量光電耦合輸出（每一路最大輸出電流為0.5A）PNP，24VDC；1路增量式編碼器輸入；
（2）控制系統(tǒng)支持最多32軸插補(bǔ)，通過現(xiàn)場(chǎng)總線CANOPEN或者ETHERCAT進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；
（3）通信模塊擴(kuò)展：不少于2個(gè)通信模塊，支持I/O等模塊擴(kuò)展；
（4）通信端口類型：不少于2個(gè)以太網(wǎng)，支持Modbus/TCP，Profibus DP（從站）。
（二）智能視覺檢測(cè)系統(tǒng)
智能視覺檢測(cè)系統(tǒng)由視覺控制器、視覺相機(jī)及監(jiān)視顯示器等組成，可隨機(jī)器人移動(dòng)（視覺工裝），用于檢測(cè)工件的特性，如數(shù)字、顏色、形狀等，還可以對(duì)裝配效果進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)操作。智能視覺檢測(cè)系統(tǒng)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(duì)檢測(cè)結(jié)果和檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。
1、控制器主要規(guī)格要求：
（1）動(dòng)作模式：支持標(biāo)準(zhǔn)模式，倍速多通道輸入、不間斷調(diào)整；
（2）支持并列處理；
（3）單臺(tái)控制器最多可連接2臺(tái)相機(jī)
（4）場(chǎng)景數(shù)：128
（5）UI操作：支持鼠標(biāo)
（6）設(shè)定方法：利用流程編輯功能制作處理流程
2、相機(jī)參數(shù)要求：
（1）攝像元件所有像素讀出方式、行間傳輸型、CCD攝像元件(相當(dāng)于1/3英寸)
（2）彩色/黑白：彩色
（3）有效像素?cái)?shù)：640(H)×480(V)
（3）攝像面積 H×V(對(duì)角)：4.8×3.6(6.0mm)
（4）像素尺寸：7.4(μｍ)×7.4(μｍ)
（5）快門功能：電子快門方式可在20μs～100ms的范圍內(nèi)設(shè)定快門速度
3、視覺軟件功能要求：
（1）真彩處理可將像素間的色差準(zhǔn)確地?fù)Q算成色差值導(dǎo)出。該值將作為RGB三維空間上的距離差被感知，即便是微小的色差也能準(zhǔn)確檢測(cè)到。因此，即使對(duì)比度較低，也能可靠地檢測(cè)到劃痕及污跡等。
（2）可使用傳送帶全景畫顯示工具，輕松確認(rèn)最佳的測(cè)量觸發(fā)輸入間隔。可預(yù)防工件的漏檢測(cè)。
（3）以圖像傳感器測(cè)量基礎(chǔ)為結(jié)果，模擬機(jī)械東西。
（三）RFID數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)
1、RFID檢測(cè)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。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(cè)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(chǎng)數(shù)據(jù)總線傳輸給PLC，用來實(shí)現(xiàn)工件的分揀操作。
2、工作頻率要求：13.56MHz；
3、無線協(xié)議：ISO-15693；
4、讀寫距離要求:0-150mm;
5、通信方式：以太網(wǎng)；
6、供電方式：POE供電。
（四）可編程控制器單元
配備西門子S7-1200系列可編程控制器、數(shù)字量擴(kuò)展模塊，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(cè)信號(hào)，管理工作流程、數(shù)據(jù)傳輸?shù)热蝿?wù)。PLC主機(jī)：CPU 1214C，數(shù)字量輸入模塊：SM1221，模擬量輸出模塊：SM1222
（五）工具換裝單元
1、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(cè)前方有無物體，另一側(cè)裝有氣動(dòng)對(duì)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。工裝支架安裝在型材實(shí)驗(yàn)桌上，用于機(jī)器人自動(dòng)放置和取用不同的工裝。
2、提供多種工裝：吸盤、視覺、定位等。
3、吸盤工裝上裝有真空吸盤和氣動(dòng)對(duì)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。
4、視覺工裝上裝有視覺相機(jī)，當(dāng)機(jī)器人夾取視覺工裝時(shí)，視覺相機(jī)可以隨著機(jī)器人的移動(dòng)拍攝不同位置、不同方向的工件或場(chǎng)景。
5、定位工裝上設(shè)有定位針，用于精確定位工件的位置。
（六）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)驗(yàn)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)、不同高度、不同顏色的標(biāo)準(zhǔn)工件，以及編號(hào)缺少筆畫、雜色疊加等不合格工件。四工位的供料設(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(duì)上料速度快慢控制，實(shí)現(xiàn)上料形式的多樣化。
（七）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(duì)射傳感器等組成，安裝在型材實(shí)驗(yàn)桌上，用于傳輸工件。要求環(huán)形輸送單元包含一套，交流調(diào)速系統(tǒng)，由V20 0.55KW變頻器、三相交流電機(jī)、環(huán)形板鏈（傳送帶）、對(duì)射傳感器等組成，安裝在型材實(shí)訓(xùn)桌上，用于傳輸工件.
（八）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)驗(yàn)桌上，用于傳輸工件。
（九）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)驗(yàn)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(duì)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(cè)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。通過對(duì)工件盒/工件蓋的正反放置，工件裝配的順序變化，提高機(jī)器人的應(yīng)用靈活性，可進(jìn)行機(jī)器人不同難易程度的應(yīng)用考察，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)及考核的多樣化。
（十）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)驗(yàn)桌上，用于放置裝配完的組件，也可以通過機(jī)器人對(duì)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。
（十一）廢品回收框
安裝在型材實(shí)驗(yàn)桌左后側(cè)，用于機(jī)器人自動(dòng)放置被檢測(cè)出來的無用工件或不合格品。
（十二）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)驗(yàn)桌相連，兩端使用航空插頭，強(qiáng)弱電分離，連接安全可靠。
（十三）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(chǎng)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(duì)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的使用技能。
（十四）云智能實(shí)驗(yàn)室安全管理系統(tǒng)
系統(tǒng)由主電路、控制電路、檢測(cè)保護(hù)電路、顯示電路、云平臺(tái)數(shù)據(jù)收發(fā)器、云平臺(tái)智能管理網(wǎng)站、云組態(tài)軟件、大數(shù)據(jù)云平臺(tái)記錄等組成，實(shí)現(xiàn)無線傳輸、信息處理等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制。設(shè)備端運(yùn)行狀態(tài)、數(shù)據(jù)參數(shù)等上傳至云平臺(tái)。
四、配套軟件課件
（一）西門子博圖V17 PLC編程軟件一套。
（二）電氣控制技能實(shí)訓(xùn)仿真軟件
（三）PLC控制編程仿真軟件
（四）工業(yè)自動(dòng)化控制實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)
（五）教學(xué)課件資源
1、PLC編程教學(xué)課件資源
2、電氣控制技能實(shí)訓(xùn)仿真軟件
3、電氣教學(xué)課件資源
五、配置清單
|
序號(hào)
|
名 稱
|
主要部件、器件及規(guī)格
|
數(shù)量
|
備注
|
|
1
|
電氣實(shí)訓(xùn)柜
|
600mm×600mm×1500mm
|
1臺(tái)
|
|
|
2
|
實(shí)訓(xùn)平臺(tái)
|
2000mm×1200mm×1400mm
|
1臺(tái)
|
|
|
3
|
工業(yè)機(jī)器人
|
E3-600機(jī)器人、控制器、示教器
|
1臺(tái)
|
埃夫特
|
|
4
|
智能視覺系統(tǒng)
|
工業(yè)相機(jī) MV-CS016-10GC
|
1臺(tái)
|
海康
|
|
工業(yè)鏡頭MVL-HF1228M-6MPE
|
1臺(tái)
|
|||
|
視覺光源MV-LCDS-50-50-W
|
1臺(tái)
|
|||
|
視覺軟件IMVS-VM-6100-PR0
|
1套
|
|||
|
電纜MV-ACC-01-1102-3m
|
1臺(tái)
|
|||
|
監(jiān)視顯示器
|
1臺(tái)
|
|||
|
5
|
RFID系統(tǒng)
|
讀寫器：DW207
|
1套
|
|
|
電子標(biāo)簽
|
36個(gè)
|
|||
|
6
|
可編程控制器系統(tǒng)
|
CPU 1214C DC/DC/DC
|
1只
|
西門子
|
|
數(shù)字量輸入模塊：SM1221
|
1只
|
|||
|
模擬量輸出模塊：SM1222
|
1只
|
|||
|
7
|
交流調(diào)速系統(tǒng)
|
變頻器：V20 0.55
|
1套
|
|
|
交流減速電機(jī)：01K3GN-D/0GN50K
|
||||
|
8
|
直流調(diào)速系統(tǒng)
|
PID調(diào)節(jié)控制器：24/20BL-4Q02
|
1套
|
|
|
直流電機(jī)：DM-06-2GN-24
|
||||
|
編碼器：增量式2000線
|
||||
|
10
|
路由器
|
4P以太網(wǎng)路由器
|
1臺(tái)
|
|
|
11
|
實(shí)訓(xùn)模塊
|
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、工具換裝單元、立體倉庫單元等
|
1套
|
|
|
12
|
氣泵
|
靜音氣泵
|
1臺(tái)
|
|
六、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目
項(xiàng)目一 PLC程序編程與調(diào)試
項(xiàng)目二 工業(yè)機(jī)器人示教單元使用
項(xiàng)目三 工業(yè)機(jī)器人軟件使用
項(xiàng)目四 工業(yè)機(jī)器人基本指令操作
項(xiàng)目五 工業(yè)機(jī)器人工件的跟蹤抓取
項(xiàng)目六 射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)應(yīng)用
項(xiàng)目七 使用RFID軟件讀寫電子標(biāo)簽
項(xiàng)目八 PLC對(duì)RFID的數(shù)據(jù)讀取操作
項(xiàng)目九 PLC對(duì)RFID的數(shù)據(jù)寫入操作
項(xiàng)目十 智能視覺系統(tǒng)應(yīng)用
項(xiàng)目十一 智能視覺編號(hào)比對(duì)測(cè)量
項(xiàng)目十二 智能視覺顏色比對(duì)測(cè)量
項(xiàng)目十三 智能視覺角度比對(duì)測(cè)量
項(xiàng)目十四 智能視覺角度比對(duì)測(cè)量
項(xiàng)目十五 智能視覺表達(dá)式及輸出結(jié)果
項(xiàng)目十六 工業(yè)機(jī)器人與智能視覺系統(tǒng)綜合應(yīng)用
