工业机器人与智能视觉系统应用光机电一体化实训

一、工业机器人与智能视觉系统应用光机电一体化实训产品概述

    本设备包含六自由度工业机器人、智能视觉检测系统、RFID数据传输系统、PLC控制系统及一套供料、输送、装配、仓储机构，可以实现对高速传输的工件进行分拣、检测、搬运、装配、存储等操作。
    该平台各组件均安装在型材桌面上，机械结构、电气控制回路、执行机构相对独立，采用工业标准件设计。通过此平台可以进行机械组装、电气线路设计与接线、PLC编程与调试、智能视觉流程编辑、工业机器人编程与调试、RFID数据传输应用等多方面训练，适合职业院校、技工学校自动化类相关专业《工业机器人与控制技术》、《自动化技术》等课程的实训教学，适合自动化技术人员进行工程训练及技能比赛。

二、技术性能

    1. 输入电源：单相三线～220V±10% 50Hz
    2. 工作环境：温度-10℃～+40℃  相对湿度≤85%（25℃）  海拔＜4000m
    3. 装置容量：＜1.5kVA
    4. 实训平台尺寸：2000mm×1200mm×1500mm
    5. 控制柜尺寸：600mm×600mm×1400mm
    6. 安全保护：具有漏电保护，安全符合国家标准
三、设备结构与组成
    该实训平台由三菱RV-3SD六自由度工业机器人系统、欧姆龙智能视觉检测系统、可编程控制器（PLC）系统、RFID数据传输系统、工具换装单元、四工位供料单元、环形输送单元、直线输送单元、工件组装单元、立体仓库单元、废品回收框、各类工件、电气控制柜、型材实训桌、型材电脑桌等组成。
    1. 三菱RV-3SD六自由度工业机器人系统
    由机器人本体、机器人控制器、示教单元、输入输出信号转换器和抓取机构组成，装备多种夹具、吸盘、量具、工具等，可对工件进行抓取、吸取、搬运、装配、打磨、测量、拆解等操作，也可以抓取智能视觉相机对工件、装配过程进行实时视觉检测操作。
    机器人本体由六自由度关节组成，固定在型材实训桌上，活动范围半径大于600mm，角度不小于340°。机器人示教单元有液晶显示屏、使能按钮、急停按钮、操作键盘，用于参数设置、手动示教、位置编辑、程序编辑等操作。
    2. 欧姆龙智能视觉检测系统
    配备一套欧姆龙FZ4-350智能视觉系统，由视觉控制器、视觉相机及监视显示器等组成。用于检测工件的特性，如数字、颜色、形状等，还可以对装配效果进行实时检测操作。通过I/O电缆连接到PLC或机器人控制器，也支持串行总线和以太网总线连接到PLC或机器人控制器，对检测结果和检测数据进行传输。
    3. 三菱可编程控制器单元
    配备三菱FX3U可编程控制器、数字量扩展模块、模拟量输出模块、232串行通信模块、以太网通信模块等，用于读写RFID系统的工件数据，控制机器人、电机、气缸等执行机构动作，处理各单元检测信号，管理工作流程、数据传输等任务。
    4. RFID数据传输系统
    采用西门子RFID数据传输系统，安装在环线输送单元的左端圆弧处，电子标签已埋在工件内部，检测距离为40mm。当工件从环线输送单元经过左端圆弧处时，RFID检测系统可以准确地读取工件内的标签信息，如编号、颜色、高度等信息，该信息通过工业现场数据总线传输给PLC，用来实现工件的分拣操作。
    5. 工具换装单元
    由大口气夹、真空发生器、吸盘工装、视觉工装、定位工装、工装支架等机构组成。大口气夹、真空发生器安装机器人本体上，受机器人控制，大口气夹不仅可以夹取工件，还可以夹取三种工装进行功能性操作。大口气夹一侧前端装有光纤传感器，用于检测前方有无物体，另一侧装有气动对接装置，用于将气动信号自动导入到气动工装（吸盘工装）上。吸盘工装上装有真空吸盘和气动对接装置，当大口气夹夹取吸盘工装时，真空吸盘的动作由机器人控制，可以随之移动，吸取任意可到达位置内的工件。视觉工装上装有视觉相机，当大口气夹夹取视觉工装时，视觉相机可以随着机器人的移动拍摄不同位置、方向的工件或场景。定位工装上设有定位针，用于精确定位工件的位置。工装支架安装在型材实训桌上，用于机器人自动放置和取用不同的工装。
    6. 四工位供料单元
    由井式料库、推料气缸、顶料气缸和光电传感器组成，安装在型材实训桌上，用于将工件库中的工件依次推出到环形输送线。提供不同编号、高度、颜色的标准工件，以及编号缺少笔画、杂色叠加等不合格工件。多工位的供料设计，使得供料方式多样化，可以进行单一的上料，也可以进行不同编号、高度、颜色的组合上料，以及对上料速度进行控制，实现上料形式的多样化。
    7. 环形输送单元
    包含一套交流调速系统，由变频器、三相交流电机、环形板链（传送带）、对射传感器等组成，安装在型材实训桌上，用于传输工件。
    8. 直线输送单元
    包含一套直流调速系统，由直流电机、高精度编码器、调速控制器、同步带轮等组成，安装在型材实训桌上，用于传输工件（工件跟踪抓取时用）。
    9. 工件组装单元
    由工件盒送料机构及工件盖送料机构组成，安装在型材实训桌上，用于装配工件。具有3个工件盒组装位置，能同时对3个工件盒进行装配操作。工件盒内设有4个工件槽用于放置工件，工件盒和工件盖四个角带有磁性粘合，可以使工件盒与工件盖紧密组合在一起。设有多个传感器，可以检测工件盒/工件盖的有无、方向是否装反。机器人可以进行工件盒/工件盖装反时的修正、工件按序装配、工件拆解等操作。
    10. 立体仓库单元
    由铝质材料加工而成，配有9个仓位（3×3），安装在型材实训桌上，用于放置装配完的组件，也可以通过机器人对装配完成的组件进行拆装，并分类放置到相应的工件料库。
    11. 废品回收框
    安装在型材实训桌左后侧，用于机器人自动放置被检测出来的无用工件或不合格品。
    12. 电气控制柜
    用于安装机器人控制器、PLC、变频器及调速控制器等电气部件，采用网孔板的结构，便于拆装。通过两根电缆线与型材实训桌相连，两端使用航空插头，强弱电分离，连接安全可靠。
    13. 以太网路由器
    以太网路由器将PLC、机器人控制器、智能视觉控制器组成一个以太网局域网，进行数据的相互传输，实现工业现场控制系统的高层次应用，同时可以培养和考核学生对工业网络的使用技能。
四、软件介绍
    1. 机器人调试编程仿真软件
    本设备使用机器人调试编程软件，可以对三菱各系列机器人进行编程和调试。该软件具有文本编辑区、位置列表区、属性指示区、项目管理区等窗口，可以对机器人进行在线和离线调试。在线调试时可对机器人进行如下操作：程序编辑、伺服开和关、运行速度设置、各关节位置给定、运行和停止、单步执行指令、连续执行指令、程序跳转执行等。离线调试时可调用模拟窗口，使用三维仿真机器人模型，逼真地模拟当前选择的本型号机器人，可对机器人进行如下操作：程序编辑、伺服开和关、运行速度设置、各关节位置给定、运行和停止、单步执行指令、连续执行指令、程序跳转执行等。同时该软件提供底层驱动接口函数，可供用户进行二次开发使用及进行深层次机器人控制技术的研究。
    2. 机器人第三方远程控制软件
    本设备机器人支持远程控制，可以使用第三方工具软件（如VB、Vc++等）编写的控制程序对机器人进行实时远程控制。本设备随机赠送一个Vc++编写的示例程序，可以对各关节进行直交、关节、脉冲三种方式的单独或联动控制。
    3. 工件装配流程编辑软件
    提供一个本设备的工件装配流程编辑软件，通过PLC下载口与PLC进行数据传输，可以将工件的装配流程进行随意编辑，并下发给PLC。每组的三个工件盒，每个工件盒的四个工位都可以设置成需要的工件，可选编号、颜色、高度，不同位置可选相同工件。软件配合PLC和机器人程序，实现工件装配流程的多样化。
    4. RFID读写软件
    提供一个本设备的RFID读写软件，可以对西门子RFID读写器进行操作，包括读写器的启动、停止，标签的初始化、数据写入、数据读取等功能。
五、配置清单

六、实训项目
    1. 工业机器人示教单元使用
    2. 工业机器人软件使用
    3. 工业机器人基本指令操作与位置点设置
    4. 工业机器人工件的跟踪抓取
    5. 工业机器人成品组装与入库
    6. RFID数据读写编程与调试
    7. 智能视觉图像输入编辑与调试
    8. 智能视觉结果给出编辑与调试
    9. 智能视觉颜色比对测量
    10. 智能视觉编号比对测量
    11. 智能视觉尺寸比对测量
    12. 智能视觉角度测量
    13. 智能视觉系统与工业机器人综合应用
    14. PLC程序编程与调试
    15. RFID、智能视觉系统与工业机器人综合应用

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