工業機器人與智能視覺系統應用光機電一體化實訓

一、工業機器人與智能視覺系統應用光機電一體化實訓產品概述

    本設備包含六自由度工業機器人、智能視覺檢測系統、RFID數據傳輸系統、PLC控制系統及一套供料、輸送、裝配、倉儲機構，可以實現對高速傳輸的工件進行分揀、檢測、搬運、裝配、存儲等操作。
    該平臺各組件均安裝在型材桌面上，機械結構、電氣控制回路、執行機構相對獨立，采用工業標準件設計。通過此平臺可以進行機械組裝、電氣線路設計與接線、PLC編程與調試、智能視覺流程編輯、工業機器人編程與調試、RFID數據傳輸應用等多方面訓練，適合職業院校、技工學校自動化類相關專業《工業機器人與控制技術》、《自動化技術》等課程的實訓教學，適合自動化技術人員進行工程訓練及技能比賽。

二、技術性能

    1. 輸入電源：單相三線～220V±10% 50Hz
    2. 工作環境：溫度-10℃～+40℃  相對濕度≤85%（25℃）  海拔＜4000m
    3. 裝置容量：＜1.5kVA
    4. 實訓平臺尺寸：2000mm×1200mm×1500mm
    5. 控制柜尺寸：600mm×600mm×1400mm
    6. 安全保護：具有漏電保護，安全符合國家標準
三、設備結構與組成
    該實訓平臺由三菱RV-3SD六自由度工業機器人系統、歐姆龍智能視覺檢測系統、可編程控制器（PLC）系統、RFID數據傳輸系統、工具換裝單元、四工位供料單元、環形輸送單元、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、型材實訓桌、型材電腦桌等組成。
    1. 三菱RV-3SD六自由度工業機器人系統
    由機器人本體、機器人控制器、示教單元、輸入輸出信號轉換器和抓取機構組成，裝備多種夾具、吸盤、量具、工具等，可對工件進行抓取、吸取、搬運、裝配、打磨、測量、拆解等操作，也可以抓取智能視覺相機對工件、裝配過程進行實時視覺檢測操作。
    機器人本體由六自由度關節組成，固定在型材實訓桌上，活動范圍半徑大于600mm，角度不小于340°。機器人示教單元有液晶顯示屏、使能按鈕、急停按鈕、操作鍵盤，用于參數設置、手動示教、位置編輯、程序編輯等操作。
    2. 歐姆龍智能視覺檢測系統
    配備一套歐姆龍FZ4-350智能視覺系統，由視覺控制器、視覺相機及監視顯示器等組成。用于檢測工件的特性，如數字、顏色、形狀等，還可以對裝配效果進行實時檢測操作。通過I/O電纜連接到PLC或機器人控制器，也支持串行總線和以太網總線連接到PLC或機器人控制器，對檢測結果和檢測數據進行傳輸。
    3. 三菱可編程控制器單元
    配備三菱FX3U可編程控制器、數字量擴展模塊、模擬量輸出模塊、232串行通信模塊、以太網通信模塊等，用于讀寫RFID系統的工件數據，控制機器人、電機、氣缸等執行機構動作，處理各單元檢測信號，管理工作流程、數據傳輸等任務。
    4. RFID數據傳輸系統
    采用西門子RFID數據傳輸系統，安裝在環線輸送單元的左端圓弧處，電子標簽已埋在工件內部，檢測距離為40mm。當工件從環線輸送單元經過左端圓弧處時，RFID檢測系統可以準確地讀取工件內的標簽信息，如編號、顏色、高度等信息，該信息通過工業現場數據總線傳輸給PLC，用來實現工件的分揀操作。
    5. 工具換裝單元
    由大口氣夾、真空發生器、吸盤工裝、視覺工裝、定位工裝、工裝支架等機構組成。大口氣夾、真空發生器安裝機器人本體上，受機器人控制，大口氣夾不僅可以夾取工件，還可以夾取三種工裝進行功能性操作。大口氣夾一側前端裝有光纖傳感器，用于檢測前方有無物體，另一側裝有氣動對接裝置，用于將氣動信號自動導入到氣動工裝（吸盤工裝）上。吸盤工裝上裝有真空吸盤和氣動對接裝置，當大口氣夾夾取吸盤工裝時，真空吸盤的動作由機器人控制，可以隨之移動，吸取任意可到達位置內的工件。視覺工裝上裝有視覺相機，當大口氣夾夾取視覺工裝時，視覺相機可以隨著機器人的移動拍攝不同位置、方向的工件或場景。定位工裝上設有定位針，用于精確定位工件的位置。工裝支架安裝在型材實訓桌上，用于機器人自動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，安裝在型材實訓桌上，用于將工件庫中的工件依次推出到環形輸送線。提供不同編號、高度、顏色的標準工件，以及編號缺少筆畫、雜色疊加等不合格工件。多工位的供料設計，使得供料方式多樣化，可以進行單一的上料，也可以進行不同編號、高度、顏色的組合上料，以及對上料速度進行控制，實現上料形式的多樣化。
    7. 環形輸送單元
    包含一套交流調速系統，由變頻器、三相交流電機、環形板鏈（傳送帶）、對射傳感器等組成，安裝在型材實訓桌上，用于傳輸工件。
    8. 直線輸送單元
    包含一套直流調速系統，由直流電機、高精度編碼器、調速控制器、同步帶輪等組成，安裝在型材實訓桌上，用于傳輸工件（工件跟蹤抓取時用）。
    9. 工件組裝單元
    由工件盒送料機構及工件蓋送料機構組成，安裝在型材實訓桌上，用于裝配工件。具有3個工件盒組裝位置，能同時對3個工件盒進行裝配操作。工件盒內設有4個工件槽用于放置工件，工件盒和工件蓋四個角帶有磁性粘合，可以使工件盒與工件蓋緊密組合在一起。設有多個傳感器，可以檢測工件盒/工件蓋的有無、方向是否裝反。機器人可以進行工件盒/工件蓋裝反時的修正、工件按序裝配、工件拆解等操作。
    10. 立體倉庫單元
    由鋁質材料加工而成，配有9個倉位（3×3），安裝在型材實訓桌上，用于放置裝配完的組件，也可以通過機器人對裝配完成的組件進行拆裝，并分類放置到相應的工件料庫。
    11. 廢品回收框
    安裝在型材實訓桌左后側，用于機器人自動放置被檢測出來的無用工件或不合格品。
    12. 電氣控制柜
    用于安裝機器人控制器、PLC、變頻器及調速控制器等電氣部件，采用網孔板的結構，便于拆裝。通過兩根電纜線與型材實訓桌相連，兩端使用航空插頭，強弱電分離，連接安全可靠。
    13. 以太網路由器
    以太網路由器將PLC、機器人控制器、智能視覺控制器組成一個以太網局域網，進行數據的相互傳輸，實現工業現場控制系統的高層次應用，同時可以培養和考核學生對工業網絡的使用技能。
四、軟件介紹
    1. 機器人調試編程仿真軟件
    本設備使用機器人調試編程軟件，可以對三菱各系列機器人進行編程和調試。該軟件具有文本編輯區、位置列表區、屬性指示區、項目管理區等窗口，可以對機器人進行在線和離線調試。在線調試時可對機器人進行如下操作：程序編輯、伺服開和關、運行速度設置、各關節位置給定、運行和停止、單步執行指令、連續執行指令、程序跳轉執行等。離線調試時可調用模擬窗口，使用三維仿真機器人模型，逼真地模擬當前選擇的本型號機器人，可對機器人進行如下操作：程序編輯、伺服開和關、運行速度設置、各關節位置給定、運行和停止、單步執行指令、連續執行指令、程序跳轉執行等。同時該軟件提供底層驅動接口函數，可供用戶進行二次開發使用及進行深層次機器人控制技術的研究。
    2. 機器人第三方遠程控制軟件
    本設備機器人支持遠程控制，可以使用第三方工具軟件（如VB、Vc++等）編寫的控制程序對機器人進行實時遠程控制。本設備隨機贈送一個Vc++編寫的示例程序，可以對各關節進行直交、關節、脈沖三種方式的單獨或聯動控制。
    3. 工件裝配流程編輯軟件
    提供一個本設備的工件裝配流程編輯軟件，通過PLC下載口與PLC進行數據傳輸，可以將工件的裝配流程進行隨意編輯，并下發給PLC。每組的三個工件盒，每個工件盒的四個工位都可以設置成需要的工件，可選編號、顏色、高度，不同位置可選相同工件。軟件配合PLC和機器人程序，實現工件裝配流程的多樣化。
    4. RFID讀寫軟件
    提供一個本設備的RFID讀寫軟件，可以對西門子RFID讀寫器進行操作，包括讀寫器的啟動、停止，標簽的初始化、數據寫入、數據讀取等功能。
五、配置清單

六、實訓項目
    1. 工業機器人示教單元使用
    2. 工業機器人軟件使用
    3. 工業機器人基本指令操作與位置點設置
    4. 工業機器人工件的跟蹤抓取
    5. 工業機器人成品組裝與入庫
    6. RFID數據讀寫編程與調試
    7. 智能視覺圖像輸入編輯與調試
    8. 智能視覺結果給出編輯與調試
    9. 智能視覺顏色比對測量
    10. 智能視覺編號比對測量
    11. 智能視覺尺寸比對測量
    12. 智能視覺角度測量
    13. 智能視覺系統與工業機器人綜合應用
    14. PLC程序編程與調試
    15. RFID、智能視覺系統與工業機器人綜合應用

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