工业『机器人』️应用系统集成与维护实训平台(工业『机器人』️应用与维护) #科技 #制造 #『机器人』️ #功能 #单元 #集成

工业『机器人』️应用系统集成与维护实训平台

一.1功能介绍

随着《中国制造2025》战略规划的推进，加快智能制造技术应用，是落实工业化和信息化深度融合、打造制造强国的重要措施，实现制造业转型升级的关键所在。为落实《制造业人才发展规划指南》，精准对接装备制造业重点领域人才需求，满足复合型技术技能人才的培养，支撑智能制造产业发展，『机器人』️系统集成应用技术平台，针对传统制造生产系统升级改造的实际问题，以智能制造技术应用为核心，以汽车零部件加工打磨检测工序为背景，让学生实践从功能分析、集成设计、布局规划到安装部署、编程调试、优化改进等完整的项目周期，培养学生的技术应用、技术创新和协调配合能力。

『机器人』️系统集成应用技术平台，如图1所示，以汽车行业的轮毂为产品对象，，实现了仓库取料、制造加工、打磨抛光、检测识别、分拣入位等生产工艺环节，以未来智能制造工厂的定位需求为参考，通过工业以太网完成数据的快速交换和流程控制，采用PLC实现灵活的现场控制结构和总控设计逻辑，利用MES系统采集所有设备的运行信息和工作状态，融合大数据实现工艺过程的实施调配和智能控制，借助云网络体现系统运行状态的远程监控。

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『机器人』️系统集成应用技术平台以模块化设计为原则，每个单元间安装在可自由移动的独立台架上，布置远程IO模块通过工业以太网实现信号监控和控制协调，用以满足不同的工艺流程要求和功能实现，充分体现出系统集成的功耗、效率及成本特性。每个单元的四边均可以与其他单元进行拼接，根据工序顺序，自由组合成适合不同功能要求的布局形式，体现出系统集成设计过程中空间规划内容。

『机器人』️系统集成应用技术平台的核心点是利用工业以太网将原有设备层、现场层、应用层的控制结构扁平化，实现一网到底，控制与设备间的直接通信，多类型设备间的信息兼容，系统间的大数据交换，同时在总控端融入云网络，实现数据远程监控和流程控制

借助计算机辅助设计软件，可以在三维虚拟环境中模拟搭建布局结构，仿真动作过程，验证各单元间的配合相关度，提高工作效率体现智能设计

一.2产品单元介绍

『机器人』️系统集成应用技术平台集成智能仓储物流、工业『机器人』️、数控加工、智能检测等模块，利用物联网、工业以太网实现信息互联，依托MES系统实现数据采集与可视化，接入云端借助数据服务实现一体化联控，满足轮毂的定制化生产制造。

一.2.1执行单元

执行单元由工作台、工业『机器人』️、平移滑台、快换模块法兰端、远程IO模块等组件构成，如图 6所示。执行单元主要实现利用不同工具对零件的拾取和打磨加工，是应用平台的核心单元；工业『机器人』️选用知名品牌的桌面级小型工业『机器人』️，六自由度可使其在工作空间内自由活动，完成以不同姿态拾取零件或加工；平移滑台作为工业『机器人』️扩展轴，扩大了工业『机器人』️人的可达工作空间，可以配合更多的功能单元完成复杂的工艺流程；平移滑台的运动参数信息，如速度、位置等，由工业『机器人』️控制器通过现场IO信号传输给PLC，从而控制伺服电机实现线性运动；快换模块法兰端安装在工业『机器人』️末端法兰上，可与快换模块工具端匹配，实现工业『机器人』️工具的自动更换；执行单元的流程控制信号由远程IO模块通过工业以太网与总控单元实现交互。

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一.2.2工具单元

工具单元由工作台、工具架、工具、示教器支架等组件构成，如图 7所示。工具单元是执行单元的附属单元，用于存放不用功用的工具，工业『机器人』️可通过程序控制到指定位安装或释放工具；工具单元提供了7种不同类型的工具，各种工具功能如表1所示，每种工具均配置了快换模块工具端，可以与快换模块法兰端匹配。

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序号

工具名称

功能示意

1 轮辐夹爪

2 轮毂夹爪

3 轮辋内圈夹爪

4 吸盘工具1

5 端面打磨工具

6 侧面打磨工具

7 吸盘工具2

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一.2.3仓储单元

仓储单元由工作台、立体仓库、远程IO模块等组件构成，。仓储单元用于临时存放零件，是应用平台的功能单元；立体仓库为双层六仓位结构，每个仓位可存放一个零件；仓位托板可推出，方便工业『机器人』️以不用方式取放零件；每个仓位均设置有传感器和指示灯，可检测当前仓位是否存放有零件并将状态显示出来；仓储单元所有气缸动作和传感器信号均由远程IO模块通过工业以太网传输到总控单元

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一.2.4加工单元

加工单元可对零件表面指定位置进行雕刻加工，是应用平台的功能单元，由工作台、数控机床、刀库、数控系统、远程IO模块等组件构成，如图 9所示。数控机床为典型三轴铣床结构，采用轻量化设计，可实现小范围高精度加工，加工动作有数控系统控制；数控系统为西门子SINUMERIK828D系统，以实现较佳表面质量和高速、高精加工的和谐统一，并在此基础上，使数控系统的使用更加便捷，是面向中高档数控机床配套的数控产品。828D系统集CNC、PLC『操作界面』以及轴控制功能于一体，支持车、铣两种工艺应用，基于80位浮点数的纳米计算精度充分保证了控制的精确性。828D系统提供的图形编程既包括传统的G指令，也包括较新的指导性编程，用户可以根据知道一步步按自定义的步骤进行，简单、快捷。此外，还支持多种编程方式，包括灵活的编程向导，高效的“ShopMill/ShopTum”工步式编程和全套的工艺循环，可以满足从大批量生产到单个工件加工的编程需要，在显著缩短编程时间的同时确保较佳工件精度。刀库采用虚拟化设计，利用屏幕显示模拟换刀动作和当前刀具信息，刀库控制信号由数控系统提供，与真实刀库完全相同；数控系统选用工业及市场占有率高、适用范围广的高性能产品，保证与真实机床的完全一致性操作；加工单元的流程控制信号由远程IO模块通过工业以太网传输到总控单元。

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一.2.5打磨单元

打磨单元由工作台、打磨工位、旋转工位、翻转工装、吹屑工位、防护罩、远程IO模块等组件构成，如图 10所示。打磨单元是完成对零件表面打磨过程中的工装治具，是应用平台的功能单元；打磨工位可准确定位零件并稳定夹持，是实现打磨加工的主要工位；旋转工位可在准确固定零件的同时带动零件实现180°沿其轴线旋转，方便切换打磨加工区域；翻转工装在无需执行单元的参与下，实现零件在打磨工位和旋转工位的转移，并完成零件的翻面；吹屑工位可以实现在零件完成打磨工序后吹除碎屑功能；打磨单元所有气缸动作和传感器信号均由远程IO模块通过工业以太网传输到总控单元。

一.2.6检测单元

检测单元由工作台、智能视觉、光源、结果显示器等组件构成，如图 11所示。检测单元可根据不同需求完成对零件进行检测、识别功能，是应用平台的功能单元；智能视觉可根据不同的程序设置，实现条码识别、形状匹配、颜色检测、尺寸测量等功能，操作过程和结果通过结果显示器显示；检测单元的程序选择、检测执行和结果输出通过工业以太网传输到执行单元的工业『机器人』️，并由其将结果信息传递到总控单元从而决定后续工作流程。视觉镜头配套检测光源，可以尽量避免环境光源对检测结果的影响。采用倒置式安装，可以使『机器人』️手持零件进行检测，减少周边配套设备，简化『机器人』️轨迹动作。同时旁边具有车标库，用于提供车标材料。旁边具有RFID读写头，用于RFID『芯片』进行读写。同时还为视觉提供了视觉标定板。方便视觉快速标定。

一.2.7分拣单元

分拣单元由工作台、传输带、分拣机构、分拣工位、远程IO模块等组件构成，如图 12所示。分拣单元可根据程序实现对不同零件的分拣动作，是应用平台的功能单元。传输带可将放置到起始位的零件传输到分拣机构前；分拣机构根据程序要求在不同位置拦截传输带上的零件，并将其推入指定的分拣工位；分拣工位可通过定位机构实现对滑入零件准确定位，并设置有传感器检测当前工位是否存有零件；分拣单元共有三个分拣工位，每个工位可存放一个零件；分拣单元所有气缸动作和传感器信号均由远程IO模块通过工业以太网传输到总控单元。

一.2.8总控单元

总控单元由工作台、PLC控制模块、操作面板、电源模块、气源模块、显示终端、移动终端、工业网关等组件构成，。总控单元是各单元程序执行和动作流程的总控制端，是应用平台的核心单元；PLC控制模块由两个PLC和工业交换机构成，PLC通过工业以太网与各单元控制器和远程IO模块实现信息交互，用户可根据需求自行编制程序实现流程功能；操作面板提供了电源开关、急停开关和自定义按钮；应用平台其他单元的电、气均由总控单元提供，通过所提供的线缆实现快速连接，平台具有监控摄像头，监控界面可以接入MES系统。