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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
5	RFID系統(tǒng)	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
7	交流調(diào)速系統(tǒng)	交流減速電機(jī)：01K3GN-D/0GN50K	1套
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

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