智能制造單元系統(tǒng)包括應(yīng)用平臺

一、平臺功能
智能制造單元系統(tǒng)包括應(yīng)用平臺能完成工業(yè)機(jī)器人與 plc 控制的綜合實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用模型塊化組裝，便利教師教學(xué)， 可以完成工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)實(shí)操，同時(shí)完成工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)、碼垛、裝配、涂膠、數(shù)控機(jī)床上下料等經(jīng)經(jīng)典型任務(wù)，還可以完成視覺檢驗(yàn)測試，PLC 編程，通信、工控組態(tài)等自動化控制項(xiàng)目；可以完成作業(yè)站系統(tǒng)故障診斷及常見故障排除、作業(yè)站系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)等綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

二、設(shè)備構(gòu)成
智能制造單元系統(tǒng)包括應(yīng)用平臺由執(zhí)行單元、工量具單元、倉儲單元、加工單元、打磨單元、檢驗(yàn)測試單元、分揀單元、總控單元及系統(tǒng)構(gòu)成。
（一）執(zhí)行單元 1 套
1、工業(yè)機(jī)器人 1 臺：
（1）六自由度串聯(lián)關(guān)節(jié)桌面型工業(yè)機(jī)器人；
（2）作業(yè)界限 580mm；
（3）有效荷重 3kg，手臂荷重 0.3kg；
（4）手腕設(shè)定有10 路包括信號源，4 路包括氣源；
（5）重復(fù)定位精確度 0.01mm；
（6）防護(hù)等級 IP30；
（7）本體重量（kg） 25kg；
（8）在作業(yè)臺臺面上布置有手動 /自動模式變換旋鈕、電機(jī)開啟按鈕及示教器接線連接口，便利接線。
2、工業(yè)機(jī)器人拓展 IO 模型塊 1 個(gè):
（1）支持 DeviceNet 總線通訊；
（2）支持適配 IO 模型塊數(shù)量最多 32 個(gè)；
（3）傳輸距離最大 5000 米，總線速率最大 500kbps；
（4）附帶數(shù)字量寫入模型塊2個(gè)，單模型塊 8 通 道，寫入信號類型 PNP，寫入電流（A）經(jīng)經(jīng)典型值 3mA，隔離耐壓 500V，隔離方法光耦隔離；
（5）附帶數(shù)字量輸出模型塊4個(gè)，單模型塊8通道 ，輸出信號類型源型， 驅(qū)動能力 500mA/通道，隔離耐壓 500V，隔 離方法光耦隔離；
（6）附帶模仿量輸出模型塊 1 個(gè)，單模型塊 4 通道， 輸出電壓（V） 0V~10V，負(fù)載能力>5kΩ， 負(fù)載類型為阻性負(fù)載、容性 負(fù)載，分辨率 12 位；
（7）在作業(yè)臺臺面上布置有遠(yuǎn)程 IO 適配器的 互聯(lián)網(wǎng)通信連接口，便利接線。
3、工量具快換模型塊1個(gè)：
（1）針對多關(guān)節(jié)機(jī)器人設(shè)計(jì)，使氣管、信號確認(rèn)線一次性自動裝卸；
（2）超硬鋁材料，裝配位置為機(jī)器手側(cè) ；
（3）可搬重量（kg） 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(gè)：
（1）有效作業(yè)行程 700mm，有效負(fù)載重量（kg） 50kg ，規(guī)格限定運(yùn)行速度 15mm/s；
（2）驅(qū)動方法為伺服電機(jī)經(jīng)減慢速度機(jī)減慢速度后 ，經(jīng)過同步帶帶動滾珠絲杠完成旋轉(zhuǎn)動作變換到直線動作，由滾 珠導(dǎo)軌導(dǎo)向滑動；
（3）伺服電機(jī)規(guī)格限定輸出 400W，規(guī)格限定轉(zhuǎn)矩 1.3Nm，規(guī)格限定轉(zhuǎn)動速度 3000r/min，增量式 17bit 編碼器，配套同品牌伺服放大器，輸出規(guī)格限定電壓（V）三相 AC170V/規(guī)格限定電流（A） 2.8A，電源寫入電壓（V） 三相或一相 AC200V~240V/規(guī)格限定電流（A） 2.6A，控制方法為正弦波 PWM 控制/電流（A）控制方法， 配套精密減慢速度機(jī)，減慢速度比 1:3；
（4）滾珠絲杠 直徑 25mm，導(dǎo)程 5mm，全長 990mm，配套自潤滑螺母；
（5）滾珠導(dǎo) 軌共 2 個(gè)，寬度 20mm，全長 1240mm，每個(gè)導(dǎo)軌配套 2 個(gè)滑塊；
（6）直線導(dǎo)軌裝配備有防護(hù)罩，保護(hù)導(dǎo)軌和絲杠等零件，保證運(yùn)行安全，配備有拖鏈系統(tǒng)便利工業(yè)機(jī)器人線纜及其他連接線布線，外側(cè)安 裝備有長度標(biāo)尺，可指示滑臺當(dāng)前位置。
5、PLC 控制器 1 個(gè)：
（1）作業(yè)存儲器 75KB，裝載存儲器 2MB，保持性存儲器 10KB；
（2）本體包括 I/O，數(shù)字量 8 點(diǎn)寫入/6 點(diǎn)輸出， 模仿量 2 路寫入；
（3）過程映像大小為 1024 字節(jié)寫入(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(gè)以太 網(wǎng)通信端口，支持 PROFINET 通信；
（6）實(shí)數(shù)數(shù)學(xué)運(yùn)算執(zhí)行速度 2.3μs/指令，布爾運(yùn)算執(zhí)行速度 0.08μs/指令；
（7）拓展 IO 模型塊， 數(shù)字量寫入模型塊 1 個(gè)，寫入點(diǎn)數(shù) 16 位，類型為源型/漏型，規(guī)格限定 電壓（V） 24V DC (4mA)；
（8）在作業(yè)臺臺面上布置有 PLC 的互聯(lián)網(wǎng)通信 連接口，便利接線。
6、遠(yuǎn)程 IO 模型塊 1 個(gè)：
（1）支持 ProfiNet 總線通訊；
（2）支持適配 IO 模型塊數(shù)量最多 32 個(gè)；
（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)字量寫入模型塊4個(gè)，單模型塊8通道，寫入信號類型 PNP，寫入電流（A）經(jīng)經(jīng)典型值 3mA，隔離耐壓 500V，隔離方法光耦隔離；
（5）附帶數(shù)字量輸出模型塊 2個(gè)，單模型塊 8 通 道，輸出信號類型源型，驅(qū)動能力 500mA/通道，隔離耐壓 500V ，隔離方法光耦隔離；
（6）附帶模仿量寫入模型塊 1個(gè)，單模型塊 4 通 道，寫入電壓（V） 0V~10V，寫入濾波可配備(1ms~10ms) ，寫入阻抗 >500kΩ， 分辨率 12 位；
（7）在作業(yè)臺臺面上布置有遠(yuǎn)程 IO 適配器 的互聯(lián)網(wǎng)通信連接口，便利接線。
7、作業(yè)臺 1 個(gè)：
（1）鋁制型材構(gòu)造，作業(yè)臺式設(shè)計(jì)，臺面可安 裝功能模型塊，下部儲物儲物柜體內(nèi)可裝配電氣設(shè)備；
（2）下部儲物儲物柜體四角裝配 有腳輪，輪片直徑 50mm，輪片寬度 25mm，可調(diào)高度 10mm；
（3）作業(yè)臺面合理布置有線槽，便利控制信號線和氣路布線，而且電、氣分開；
（4）下部儲物儲物柜體上端和下端四周裝配備有線槽，可便利電源線、氣管和通信線布線；
（5）下部儲物儲物柜體門板為快捷可拆卸設(shè)計(jì)，每個(gè)門板完全相同可互換裝配。
（二）工量具單元 1 套
1、輪輞外圈夾爪 1 個(gè)：
（1）兩指夾爪，氣動驅(qū)動，自動定心，可 針對零件輪輞外圈位置平穩(wěn)夾持；
（2）配備有工量具快換模型塊工量具端， 與工量具快換法蘭端配套，自重 45g，裝配后厚度 38mm。
2、吸盤夾爪 1 個(gè)：
（1）五位吸盤工量具，可對零件輪輻的正面、反 面表面平穩(wěn)拾??；
（2）配備有工量具快換模型塊工量具端， 與工量具快換法蘭 端配套，自重 45g，裝配后厚度 38mm。
3、端面打磨工量具 1 個(gè)：
（1）電動打磨工量具，配備有端面打磨頭，可對零件表面實(shí)行打磨加工；
（2）配備有工量具快換模型塊工量具端，與工量具快換法蘭端配套，自重 45g，裝配后厚度 38mm。
4、側(cè)面打磨工量具 1 個(gè)：
（1）電動打磨工量具，配備有側(cè)面打磨頭，可對零件表面實(shí)行打磨加工；
（2）配備有工量具快換模型塊工量具端，與工量具快換法蘭端配套，自重45g，裝配后厚度 38mm。
5、工量具支撐架 1 個(gè)：
（1）鋁制構(gòu)造，可平穩(wěn)支撐并定位全部工量具；
（2）提供7個(gè)工量具擺放位置，位置標(biāo)號清晰標(biāo)示；
（3）全部工量具的 定位方法相同，可互換位置，不影響正常使用。
6、示教器支撐架× 1：
與工業(yè)機(jī)器人示教器配套，可平穩(wěn)安放，不易滑落；配套線纜懸掛支撐架，便利線纜收放。
（三）倉儲單元一套
1、立體倉庫 1 個(gè)：
雙層共 6 倉位，應(yīng)用鋁型材作為構(gòu)造支撐； 每個(gè)倉位可存儲 1 個(gè)輪轂零件；倉位托盤可由氣動推桿驅(qū)動推出 縮回；倉位托盤下部設(shè)定有傳感器可檢驗(yàn)測試當(dāng)前倉位是否存有零件 ；每個(gè)倉位設(shè)定有紅綠指示燈表明當(dāng)前倉位倉儲狀態(tài)，并有明確標(biāo) 識倉位編號。
2、輪轂零件 6 件：
鋁制材料，五幅輪轂縮比零件；正面設(shè)計(jì) 有可更換的數(shù)控加工耗材裝配板，直徑 37mm，厚度 8mm，塑料材 質(zhì)；零件正面、反面均設(shè)計(jì)有定位槽、視覺檢驗(yàn)測試區(qū)域、打磨加工區(qū)域和二維碼標(biāo)簽位置。
（四）加工單元一套
1、數(shù)控機(jī)床 1 臺：
（1）經(jīng)經(jīng)典型三軸立式銑床構(gòu)造，加工臺面不動，主軸可完成 XYZ 三軸加工動作；
（2）主軸為風(fēng)冷電主軸，轉(zhuǎn)動速度 24000r/min，規(guī)格限定功率（W） 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）夾具應(yīng)用氣動驅(qū)動夾緊，缸徑 32mm，夾具可有氣動驅(qū)動前后兩端定位，便利上下料；
（5）數(shù)控機(jī)床配備有安全 護(hù)欄，鋁制框體結(jié)構(gòu)透明隔斷，正面、背面均配備有安全門， 由氣動 驅(qū)動完成開啟關(guān)閉。
2、模仿刀庫 1 件：
模仿刀庫應(yīng)用虛擬化設(shè)計(jì)，由顯露屏顯露當(dāng) 前使用刀具信息和刀庫作業(yè)狀態(tài)；顯露屏尺寸 9 英寸， TFT 真彩 液晶屏， 64K 色，分辨率 800×480，背光平均無故障時(shí)間 20000 小時(shí)，可用內(nèi)部存儲 10MB，支持 ProfiNet 通訊；側(cè)面配裝備有數(shù)控機(jī) 床作業(yè)指示燈，可指示當(dāng)前作業(yè)狀態(tài)。
3、數(shù)控系統(tǒng) 1 件：
功能平穩(wěn)，10.4 英寸 TFT 彩色顯露屏，具備 銑削工序技藝，進(jìn)給軸具備進(jìn)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(bǔ)功能；插補(bǔ)軸數(shù)最大 4 軸，支持直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、螺旋線插補(bǔ)、精優(yōu)曲面功能、高速高精設(shè)定、程 序段預(yù)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，支持刀具重量、刀具壽命檢驗(yàn)測試功能， 帶替換刀具管理功能； 具備 OPC UA 通訊連接口， 可將數(shù)控系統(tǒng)中的運(yùn)行數(shù)值傳輸?shù)?MES 系統(tǒng)中；提供手輪對各軸手動實(shí)操。
（五）打磨單元一套
1、打磨工位 1 個(gè)：
鋁制框體結(jié)構(gòu)構(gòu)造，可平穩(wěn)支撐零件加工；四 爪夾具由氣動驅(qū)動，可對零件輪轂位置實(shí)行平穩(wěn)夾持，自動對心 定位；下部配備有傳感器可檢驗(yàn)測試當(dāng)前工位是否存有零件。
2、旋轉(zhuǎn)工位 1 個(gè)：
鋁制框體結(jié)構(gòu)構(gòu)造，可平穩(wěn)支撐零件加工；四 爪夾具由氣動驅(qū)動，可對零件輪輞內(nèi)圈實(shí)行平穩(wěn)夾持，自動對心 定位；下部配備有傳感器可檢驗(yàn)測試當(dāng)前工位是否存有零件；旋轉(zhuǎn)氣缸 可帶動旋轉(zhuǎn)工位整體 180°旋轉(zhuǎn)，完成零件沿軸線旋轉(zhuǎn)。
3、翻轉(zhuǎn)工裝 1 個(gè)：
雙指夾具對零件輪輞外圈平穩(wěn)夾持，自動對 心定位，翻轉(zhuǎn)過程無位移；旋轉(zhuǎn)氣缸可驅(qū)動雙指夾具完成所夾持 的零件在打磨工位和旋轉(zhuǎn)工位間翻轉(zhuǎn)；升降氣缸可完成翻轉(zhuǎn)后的 零件在小距離內(nèi)垂直放入取出工位，保證定位準(zhǔn)確。
4、吹屑工位 1 個(gè)：
不銹鋼材料，兩側(cè)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)檢驗(yàn)測試單元一套
應(yīng)用不小于 30W 像素 CCD 相機(jī)，彩色，電 子快門；控制器為箱型； 動作模式含有概括標(biāo)準(zhǔn)模式、倍速多通道輸 入、不間斷調(diào)節(jié)；支持 128 場景數(shù)；運(yùn)用流程編輯功能制作處置整理 流程；支持 Ethernet 通信，應(yīng)用無協(xié)議(TCP/UDP)；在作業(yè)臺 臺面上布置有互聯(lián)網(wǎng)通信連接口，便利接線。配套漫反射環(huán)形光源， 白色，明亮度可調(diào)動；光源配備有保護(hù)支撐架，可有效防止零件掉落 損壞光源；配套視覺系統(tǒng)顯露器和實(shí)操用鼠標(biāo)。
（七）分揀單元一套
1、傳送帶 1 件：
調(diào)節(jié)速度電機(jī)驅(qū)動， 配套 1:18 減慢速度比減慢速度器， 應(yīng)用 變頻器驅(qū)動；傳送帶起始端配備有傳感器， 可檢驗(yàn)測試當(dāng)前位置是否有 零件。
2、分揀機(jī)構(gòu) 3 個(gè)：
分揀機(jī)構(gòu)配備有傳感器，可檢驗(yàn)測試當(dāng)前分揀機(jī)構(gòu) 前是否有零件；運(yùn)用垂直氣缸可完成阻擋片升降，將零件攔截在 指定分揀機(jī)構(gòu)前； 運(yùn)用推動氣缸可完成將零件推入指定分揀工位。
3、分揀工位 3 個(gè)：
分揀工位末端配備有傳感器，可檢驗(yàn)測試當(dāng)前分揀 工位是否存有零件；分揀工位末端為 V 型頂塊，可協(xié)作頂緊氣缸對零件精確定位；每個(gè)分揀工位均有明確標(biāo)號。
（八）總控單元一套
1、PLC 控制器 2 個(gè)：
作業(yè)存儲器 75KB，裝載存儲器 2MB，保持 性存儲器 10KB；本體包括 I/O，數(shù)字量 8 點(diǎn)寫入/6 點(diǎn)輸出， 模仿 量 2 路寫入； 具備 1 個(gè)以太網(wǎng)通信端口， 支持 PROFINET 通信； 實(shí) 數(shù)數(shù)學(xué)運(yùn)算執(zhí)行速度 2.3μs/指令，布爾運(yùn)算執(zhí)行速度 0.08 μs/ 指令。
2、交換機(jī) 1 個(gè) ：
支持互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) IEEE802.3、IEEE802.3u、IEEE802.3x；8個(gè)10/100/1000Mbps 自適應(yīng) RJ45 端口；全鋼材殼 體，強(qiáng)勁散熱功能保證機(jī)器平穩(wěn)運(yùn)行。
3、實(shí)操操作面板 1 個(gè)：
提供1個(gè)總電源寫入開關(guān)，可控制寫入電源的開啟關(guān)閉；提供1個(gè)電源模型塊急停按鈕，可切斷總控單元電源模型塊向其他單元模型塊的供電；提供4個(gè)自定義功能按鈕，1個(gè)自復(fù)位綠色燈按鈕，1個(gè)自復(fù)位紅色燈按鈕，1個(gè)自保持綠色燈按鈕，1個(gè)自保持紅色燈按鈕。
4、顯露終端 1 個(gè)：
屏幕尺寸大于 20 英寸；屏幕分辨率高清；屏 幕比例 16:9；視頻連接口 HDMI1.4。
5、位移終端 1 個(gè)：屏幕尺寸大于 6 英寸，屏幕分辨率不低于 1280 ×800，IPS，處置整理器速度大于1.2GHz，存儲容量（KV）不低于8GB，實(shí)操系統(tǒng) Android，支持WiFi和藍(lán)牙連接。
6、電源模型塊 1 個(gè)：
寫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)行單元輸出電源為一相 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(guān)和指示燈。
7、氣泵 1 個(gè)：
功率（W） 600W，排氣量 118L/min，最大壓力 8bar，儲氣罐24L；提供8路氣路供氣連接口，每路空氣連接口可單單獨(dú)開啟關(guān)閉。
（九）工業(yè)機(jī)器人離線編程系統(tǒng)4節(jié)點(diǎn)
1、擬真系統(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(jī)器人，提供50種以上的各品牌機(jī)器人模型和大量生產(chǎn)線結(jié)合套件庫；
2、支持多種格式的三維（3D）CAD模型，可導(dǎo)入拓展名為step、igs、stl等格式；
3、可經(jīng)過導(dǎo)入CAD模型快速生成動作結(jié)合套件，并對結(jié)合套件特征樹實(shí)行實(shí)操和修改;
4、支持關(guān)節(jié)型機(jī)器人、Delta（空間三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)器人）、SCARA（平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人）、直角坐標(biāo)等各種構(gòu)造的機(jī)器人；
5、允許經(jīng)過專用的模板和程序語言定制各種機(jī)器人和自動化工量具的動作控制。算法支持含有3-5軸的通用機(jī)床、3-6個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的串聯(lián)，并聯(lián)，雙臂，AGV小車，等機(jī)器人及生產(chǎn)線上對應(yīng)的工裝夾具，傳送帶，變位機(jī)，導(dǎo)軌等輔助設(shè)備；
6、提供工業(yè)機(jī)器人虛擬教學(xué)模型塊，能夠經(jīng)過虛擬示教器對機(jī)器人的手動實(shí)操以及程序代碼的自動運(yùn)行，也能直連客戶指定的實(shí)際示教器；
7、提供強(qiáng)大的API功能支持，允許開展大量機(jī)器人機(jī)構(gòu)的自動化應(yīng)用。可實(shí)行擬真和應(yīng)用來程序機(jī)器人取放物體和應(yīng)用來復(fù)雜的多機(jī)器人同步動作等；
8、含有豐富的軌跡調(diào)節(jié)優(yōu)化工量具包，如碰撞查驗(yàn)、工業(yè)機(jī)器人可達(dá)性、姿態(tài)奇異點(diǎn)、軸超限等；
9、支持多機(jī)器人同步動作擬真，能夠完成5個(gè)及以上機(jī)器人與外部軸的同步動作；
10、設(shè)定有自動化生產(chǎn)線擬真功能，含有碼垛機(jī)、AGV小車、串聯(lián)機(jī)器人在內(nèi)的功能模型塊；
11、真實(shí)的模仿效果（如焊接火花效果、噴漆上色效果、雕刻效果）；
12、提供多視角的查看，并可完成動作視角鏡頭追蹤；
13、支持虛擬傳感器的建模與擬真，支持視覺，激光距離，力傳感等傳感器的擬真，效果接近真實(shí)傳感器的效果；
14、場景中的物理實(shí)體設(shè)定有真實(shí)世界中的物體的物理效果，可以實(shí)行碰撞檢驗(yàn)測試并具備剛體動作的效果，具備設(shè)定重力，摩擦系數(shù)等功能數(shù)值能力，并能按照這些功能數(shù)值模仿物體的真實(shí)動作效果，用戶可以按照真實(shí)世界中的邏輯對場景實(shí)行建模，減少了建模的復(fù)雜性。
15、設(shè)定有離線編程功能，支持ABB，三菱，F(xiàn)anuc，安川，川崎等品牌機(jī)器人的代碼；
16、可生成擬真動作視頻（AVI或者M(jìn)p4格式）并導(dǎo)出。
正版系統(tǒng)，需提供業(yè)機(jī)器人離線編程系統(tǒng)著作權(quán)證書原件備查，并提供不少于十張的系統(tǒng)截圖。