2016.工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用(高職組)賽項(xiàng).試題3

可編輯版10/102016年全國(guó)職業(yè)院校技能大賽工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用賽項(xiàng)〔高職組競(jìng)賽任務(wù)書(shū)選手須知：任務(wù)書(shū)共17頁(yè),如出現(xiàn)任務(wù)書(shū)缺頁(yè)、字跡不清等問(wèn)題,請(qǐng)及時(shí)向裁判申請(qǐng)更換任務(wù)書(shū)。試題中分揀工件分為匯博平臺(tái)和合心平臺(tái),參賽選手根據(jù)所選平臺(tái)完成任務(wù)。競(jìng)賽任務(wù)完成過(guò)程配有兩臺(tái)編程計(jì)算機(jī),參考資料〔包括PLC的I/O分配表,碼垛機(jī)使用說(shuō)明等放置在"D:\參考資料"文件夾下。參賽隊(duì)?wèi)?yīng)在4小時(shí)30分鐘內(nèi)完成任務(wù)書(shū)規(guī)定內(nèi)容；選手在競(jìng)賽過(guò)程中創(chuàng)建的程序文件存儲(chǔ)到"D:\技能競(jìng)賽\競(jìng)賽編號(hào)"文件夾下,未存儲(chǔ)到指定位置的運(yùn)行記錄或程序文件均不予給分。選手提交的試卷不得出現(xiàn)學(xué)校、姓名等與身份有關(guān)的信息。由于錯(cuò)誤接線、操作不當(dāng)?shù)仍蛞饳C(jī)器人控制器及I/O組件、智能視覺(jué)系統(tǒng)、PLC、變頻器、AGV機(jī)器人的損壞,將依據(jù)扣分表進(jìn)行處理。在完成任務(wù)過(guò)程中,請(qǐng)及時(shí)保存程序及數(shù)據(jù)。場(chǎng)次：工位號(hào)：日期：競(jìng)賽設(shè)備描述："工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用"競(jìng)賽在"HBHX-RCPS-C10型工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)平臺(tái)"上進(jìn)行,該設(shè)備由工業(yè)機(jī)器人、AGV機(jī)器人、托盤(pán)流水線、工件盒流水線、視覺(jué)系統(tǒng)和碼垛機(jī)立體倉(cāng)庫(kù)等六大系統(tǒng)組成,如圖1所示。圖1競(jìng)賽平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)的工作目標(biāo)是碼垛機(jī)從立體倉(cāng)庫(kù)中取出工件放置于AGV機(jī)器人上部輸送線,通過(guò)AGV機(jī)器人輸送至托盤(pán)流水線,由視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)工件進(jìn)行識(shí)別,然后工業(yè)機(jī)器人對(duì)工件進(jìn)行分揀裝箱。圖2為需要分揀的工件。默認(rèn)從左至右、從上到下工件編號(hào)為1-6號(hào)。123456圖2需要分揀的工件〔匯博平臺(tái)123456圖2需要分揀的工件〔合心平臺(tái)托盤(pán)結(jié)構(gòu)以及托盤(pán)放置工件的狀態(tài)如圖3所示,托盤(pán)兩側(cè)設(shè)計(jì)有檔條,兩條檔條的中間為工件放置區(qū)。圖3分揀工件放置于托盤(pán)中的狀態(tài)系統(tǒng)中托盤(pán)流水線和工件盒流水線工位分布如圖4所示。圖4托盤(pán)流水線和流水線工位分布系統(tǒng)中主要模塊的IP地址分配如下表1所示。表1主要功能模塊IP地址分配表序號(hào)名稱(chēng)IP地址分配備注1工業(yè)機(jī)器人03預(yù)設(shè)2智能相機(jī)192.168.8.3預(yù)設(shè)3主控HMI觸摸屏192.168.8.11預(yù)設(shè)4主控系統(tǒng)PLC192.168.8.111預(yù)設(shè)5編程計(jì)算機(jī)1192.168.8.21預(yù)設(shè)6編程計(jì)算機(jī)2192.168.8.22預(yù)設(shè)7碼垛機(jī)HMI觸摸屏192.168.8.113已經(jīng)設(shè)定8碼垛機(jī)系統(tǒng)PLC3已經(jīng)設(shè)定注意：碼垛機(jī)單元的三個(gè)變頻器的IP地址依次是：192；192；192選手不得用作其它模塊。任務(wù)一：機(jī)械和電氣安裝〔一傳感器的安裝〔1安裝并調(diào)試托盤(pán)流水線傳感器安裝托盤(pán)流水線上的入口光電開(kāi)關(guān)、拍照工位光電開(kāi)關(guān)以及抓取工位光電開(kāi)關(guān)到托盤(pán)流水線正確位置。托盤(pán)流水線傳感器安裝完畢后,效果如圖1-1所示。圖1-1托盤(pán)流水線傳感器布置〔2安裝安全護(hù)欄傳感器將安全護(hù)欄傳感器安裝在安全護(hù)欄門(mén)的正確位置,使后續(xù)編程時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)：當(dāng)安全門(mén)打開(kāi)時(shí),機(jī)器人停止運(yùn)動(dòng)。安全護(hù)欄中安裝完安全護(hù)欄傳感器,效果如圖1-2所示。圖1-2安全護(hù)欄傳感器位置完成任務(wù)一中〔一〔1和〔2后,舉手示意裁判進(jìn)行評(píng)判！〔二工業(yè)機(jī)器人外部工裝安裝完成工業(yè)機(jī)器人末端氣動(dòng)手爪以及部分氣路連接〔其結(jié)構(gòu)如圖1-3所示：1．吸盤(pán)與吸盤(pán)支架的安裝；2．氣管接頭與吸盤(pán)支架的安裝;3．吸盤(pán)支架與連接桿的安裝；4．連接桿與法蘭的安裝；5．吸盤(pán)手爪法蘭與機(jī)械手本體固連〔連接法蘭圓端面與機(jī)械手本體J6關(guān)節(jié)輸出軸末端法蘭；6．氣管與氣管接頭的連接。圖1-3工業(yè)機(jī)器人手爪結(jié)構(gòu)氣動(dòng)手爪安裝連接完成后,效果如圖1-4所示。圖1-4氣動(dòng)手爪連接后的效果完成任務(wù)一中〔二后,舉手示意裁判進(jìn)行評(píng)判！〔三視覺(jué)系統(tǒng)的連接連接相機(jī)、編程計(jì)算機(jī)：安裝連接相機(jī)的電源線、通信線于正確位置；參照?qǐng)D1-5連接編程計(jì)算機(jī)網(wǎng)線到交換機(jī)〔交換機(jī)位于主控柜中,使編程計(jì)算機(jī)能夠訪問(wèn)相機(jī)。圖1-5相機(jī)和編程計(jì)算機(jī)的連接示意圖相機(jī)連接完成后,效果圖如圖1-6所示。圖1-6相機(jī)連接完成的效果完成任務(wù)一中〔三后,舉手示意裁判進(jìn)行評(píng)判！〔四AGV機(jī)器人上部輸送線安裝與調(diào)試完成AGV上部輸送線部分部件的安裝〔AGV機(jī)器人上部輸送線結(jié)構(gòu)圖及爆炸圖如圖1-7和1-8所示：1．主動(dòng)軸的安裝；2．同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的安裝及調(diào)試；3．從動(dòng)軸的安裝；4．平皮帶張緊度的調(diào)節(jié)；5．托盤(pán)導(dǎo)向板的安裝。圖1-7AGV機(jī)器人上部輸送線結(jié)構(gòu)爆炸圖已安裝好已安裝好圖1-8AGV機(jī)器人上部輸送線結(jié)構(gòu)圖AGV機(jī)器人上部輸送線安裝完成后,效果圖如圖1-9所示。圖1-9AGV機(jī)器人上部輸送線安裝完成效果圖完成任務(wù)一中〔四后,舉手示意裁判進(jìn)行評(píng)判！任務(wù)二：視覺(jué)系統(tǒng)編程調(diào)試在完成任務(wù)一中視覺(jué)系統(tǒng)連接的基礎(chǔ)上〔如果參賽隊(duì)沒(méi)有完成任務(wù)一〔三,由裁判通知技術(shù)人員完成,參賽隊(duì)任務(wù)一〔三不得分,完成如下工作：〔一視覺(jué)軟件設(shè)定打開(kāi)安裝在編程計(jì)算機(jī)上的X-SIGHTSTUDIO信捷智能相機(jī)軟件,連接和配置相機(jī),通過(guò)調(diào)整相機(jī)鏡頭焦距及亮度,使智能相機(jī)穩(wěn)定、清晰地?cái)z取圖像信號(hào),在軟件中能夠?qū)崟r(shí)查看現(xiàn)場(chǎng)放置于相機(jī)下方托盤(pán)中的工件圖像,要求工件圖像清晰。實(shí)現(xiàn)后的界面效果如圖2-1所示。以實(shí)際放置于相機(jī)底下的工件圖形為準(zhǔn)以實(shí)際放置于相機(jī)底下的工件圖形為準(zhǔn)圖2-1實(shí)現(xiàn)后的界面效果示例完成任務(wù)二中〔一后,舉手示意裁判進(jìn)行評(píng)判！〔二智能相機(jī)的調(diào)試和編程〔1設(shè)置視覺(jué)控制器觸發(fā)方式、Modbus參數(shù),設(shè)置視覺(jué)控制器與主控PLC的通信；〔2圖像的標(biāo)定、樣本學(xué)習(xí)任務(wù),要求如下：1對(duì)圖像進(jìn)行標(biāo)定,實(shí)現(xiàn)相機(jī)中出現(xiàn)的尺寸和實(shí)際的物理尺寸一致；2對(duì)托盤(pán)內(nèi)的單一工件進(jìn)行拍照,獲取該工件的形狀和位置、角度偏差,利用視覺(jué)工具,編寫(xiě)相機(jī)視覺(jué)程序?qū)D2所示6種工件進(jìn)行學(xué)習(xí)。規(guī)定相機(jī)鏡頭中心為位置零點(diǎn),智能相機(jī)學(xué)習(xí)的物品角度為零度；3編寫(xiě)6種工件腳本文件,各類(lèi)工件的信息及對(duì)應(yīng)地址見(jiàn)表2-1所示,規(guī)定每個(gè)工件占用三組地址空間,每組地址空間的第1個(gè)信息為工件位置X坐標(biāo),第2個(gè)信息為工件位置Y坐標(biāo),第3個(gè)信息為角度偏差。4依次手動(dòng)放置安裝有圖2中的1、3、4、6號(hào)工件的托盤(pán)〔每一個(gè)托盤(pán)放置1個(gè)工件于拍照區(qū)域,在軟件中能夠得到和顯示該編號(hào)工件的位置,角度和形狀編號(hào),驗(yàn)證相機(jī)學(xué)習(xí)的正確性。完成任務(wù)二中〔二后,舉手示意裁判進(jìn)行評(píng)判！注意事項(xiàng)：在編寫(xiě)相機(jī)視覺(jué)腳本程序時(shí),工業(yè)機(jī)器人賽項(xiàng)任務(wù)可按照表2-1智能相機(jī)工件信息及對(duì)應(yīng)通信地址構(gòu)建,相機(jī)程序中對(duì)應(yīng)工件的通信地址也可參照表2-1進(jìn)行編寫(xiě)。表2-1智能相機(jī)工件信息及對(duì)應(yīng)通信地址樣例工件號(hào)Modbus通信地址123456任務(wù)三：工業(yè)機(jī)器人編程和調(diào)試〔一工業(yè)機(jī)器人設(shè)定〔1工業(yè)機(jī)器人工具坐標(biāo)系設(shè)定1設(shè)定單吸盤(pán)手爪工具坐標(biāo)。2通過(guò)給定數(shù)據(jù)〔x=0,y=161.42,z=158.28,a=-900,b=1400,c=900確定雙吸盤(pán)手爪的工具坐標(biāo)?！?托盤(pán)流水線和工件盒流水線位置調(diào)整利用工業(yè)機(jī)器人手爪上的激光筆,通過(guò)工業(yè)機(jī)器人示教操作,使工業(yè)機(jī)器人分別沿X軸、Y軸運(yùn)動(dòng),調(diào)整托盤(pán)流水線和工件盒流水線的空間位置,使托盤(pán)流水線和工件盒流水線與工業(yè)機(jī)器人相對(duì)位置正確。〔二工業(yè)機(jī)器人示教編程工業(yè)機(jī)器人示教、編程和再現(xiàn)實(shí)現(xiàn)：〔1從托盤(pán)流水線工位G1的托盤(pán)中心位置,搬運(yùn)到工件盒流水線工位G8如圖3-1所示的2個(gè)小格中。要求：1搬運(yùn)工件為1號(hào)和4號(hào),工件擺放于托盤(pán)中心位置,每次放一種工件進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人示教和編程,用單吸盤(pán)對(duì)工件進(jìn)行取放操作。2每抓取完1個(gè)工件后,用雙吸盤(pán)將空托盤(pán)放置于托盤(pán)收集處?！?從工件盒流水線工位G7工件盒,搬運(yùn)3和6號(hào)工件到工件盒流水線的工位G8的工件盒如圖3-1所示小格中。要求：1工件盒流水線工位G7工件盒中的工件為參賽選手人工按照?qǐng)D3-1放置。2將工件盒流水線工位G7工件盒中的工件,示教編程放置于工位G8工件盒,擺放結(jié)果如圖3-2所示,雙層擺放?！?工業(yè)機(jī)器人程序再現(xiàn)：1能按以上示教軌跡重復(fù)2個(gè)工件的抓取及2個(gè)空托盤(pán)收集動(dòng)作。2能按以上示教軌跡實(shí)現(xiàn)將工位G7工件盒的工件搬運(yùn)到工位G8的工件盒中。示教編程搬運(yùn)后的最終結(jié)果為圖3-2中工位G8的工件盒所示。完成任務(wù)三中〔一、〔二后,舉手示意裁判進(jìn)行評(píng)判！圖3-1工件擺放位置1圖3-2工件擺放位置2任務(wù)四：系統(tǒng)模塊調(diào)試〔一實(shí)現(xiàn)托盤(pán)流水線、工件流水線調(diào)試模塊編寫(xiě)主控PLC中托盤(pán)流水線、工件流水線調(diào)試模塊任務(wù),要求如下：1.調(diào)試界面可以手動(dòng)控制托盤(pán)流水線啟動(dòng)正向傳輸、停止、拍照氣缸點(diǎn)動(dòng)。2.調(diào)試界面可以手動(dòng)控制工件盒流水線正向點(diǎn)運(yùn)動(dòng)、反向點(diǎn)運(yùn)動(dòng),回原點(diǎn)運(yùn)動(dòng)、可以手動(dòng)選擇3個(gè)工件盒中的任意一個(gè),使其位于工件盒流水線中間位置。流水線調(diào)試界面參考示例如下圖4-1所示。圖4-1流水線調(diào)試界面參考示例完成任務(wù)四中〔一后,舉手示意裁判進(jìn)行評(píng)判！〔二視覺(jué)系統(tǒng)調(diào)試模塊編寫(xiě)主控PLC中視覺(jué)系統(tǒng)調(diào)試模塊任務(wù),要求如下：1.選手人工放置裝有工件的托盤(pán)于相機(jī)識(shí)別工位。2.在主控人機(jī)界面啟動(dòng)相機(jī)拍照后,視覺(jué)系統(tǒng)把托盤(pán)中識(shí)別的工件信息傳送到PLC,并在人機(jī)界面上顯示,顯示信息包括位置、角度和工件號(hào)。3.測(cè)試工件為如圖2所示的1、3、4、6號(hào)工件。4種工件人工放置于三個(gè)托盤(pán)內(nèi),1個(gè)托盤(pán)裝有1個(gè)工件,1個(gè)托盤(pán)裝有2個(gè)工件,1個(gè)托盤(pán)裝有3個(gè)工件,現(xiàn)場(chǎng)裁判隨機(jī)要求參賽選手按照上述要求放置工件于相機(jī)工位,測(cè)試其正確性。視覺(jué)調(diào)試界面參考示例如下圖4-2所示。圖4-2視覺(jué)調(diào)試界面參考示例完成任務(wù)四中〔二后,舉手示意裁判進(jìn)行評(píng)判！〔三工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)調(diào)試模塊編寫(xiě)主控PLC中工業(yè)機(jī)器人程序系統(tǒng)調(diào)試模塊任務(wù),要求如下：1．實(shí)現(xiàn)相機(jī)坐標(biāo)系到機(jī)器人坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換,要求人機(jī)界面上顯示在機(jī)器人坐標(biāo)系中的抓取相對(duì)坐標(biāo)值。2．具有機(jī)器人啟動(dòng)、停止、暫停以及歸位功能,在工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行過(guò)程中,安全護(hù)欄操作門(mén)打開(kāi),工業(yè)機(jī)器人暫停運(yùn)行。3．機(jī)器人任務(wù)狀態(tài)號(hào)傳輸?shù)街骺豍LC,并在人機(jī)界面顯示,機(jī)器人狀態(tài)分為機(jī)器人處于運(yùn)行、待機(jī)、抓取錯(cuò)誤和放置錯(cuò)誤狀態(tài)。表4-1機(jī)器人運(yùn)行狀態(tài)示例序號(hào)機(jī)器人狀態(tài)號(hào)機(jī)器人狀態(tài)1100待機(jī)2200運(yùn)行3300抓取錯(cuò)誤4400放置錯(cuò)誤4．實(shí)現(xiàn)如下任務(wù)測(cè)試流程：1啟動(dòng)托盤(pán)流水線,在托盤(pán)流水線入口處參賽選手依次手動(dòng)緩慢的放入1個(gè)托盤(pán),托盤(pán)中放置2個(gè)工件〔圖2中3號(hào)和6號(hào)工件,工件位置隨機(jī)放置。2在相機(jī)拍照工位對(duì)托盤(pán)上的工件進(jìn)行識(shí)別,把識(shí)別結(jié)果傳輸給主控PLC。3主控PLC經(jīng)過(guò)處理,傳輸視覺(jué)識(shí)別的數(shù)據(jù)給工業(yè)機(jī)器人,工業(yè)機(jī)器人根據(jù)PLC傳輸?shù)臄?shù)據(jù),在工位G1抓取識(shí)別后托盤(pán)上的工件。4抓取工件后,放置于工件盒流水線工位G8的工件盒如圖4-3所示對(duì)應(yīng)位置。5托盤(pán)為空時(shí),工業(yè)機(jī)器人把空托盤(pán)放入空托盤(pán)收集處。機(jī)器人調(diào)試界面參考示例如下圖4-4所示。圖4-3工件擺放位置圖4-4機(jī)器人調(diào)試界面參考示例完成任務(wù)四中〔三后,舉手示意裁判進(jìn)行評(píng)判！任務(wù)五：綜合編程調(diào)試〔如果參賽隊(duì)沒(méi)有完成碼垛機(jī)的通信任務(wù),可以采用人工放置托盤(pán)到AGV小車(chē)上,但必須報(bào)告裁判,參賽隊(duì)該項(xiàng)目中關(guān)于碼垛機(jī)和AGV的相關(guān)任務(wù)均不得分系統(tǒng)綜合工作任務(wù)如下：〔一人機(jī)交互功能設(shè)計(jì)根據(jù)綜合任務(wù)要求,由選手自行設(shè)計(jì)主控觸摸屏界面,需要滿足以下基本功能：主控PLC能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位、啟動(dòng)、停止等功能。1系統(tǒng)復(fù)位為系統(tǒng)中工業(yè)機(jī)器人、托盤(pán)流水線、工件盒流水線以及碼垛機(jī)立體倉(cāng)庫(kù)處于初始?xì)w零狀態(tài)；2系統(tǒng)啟動(dòng)為系統(tǒng)自動(dòng)按照綜合任務(wù)運(yùn)行；3系統(tǒng)停止為系統(tǒng)停止運(yùn)動(dòng),包括系統(tǒng)中的工業(yè)機(jī)器人、托盤(pán)流水線、工件盒流水線以及碼垛機(jī)立體倉(cāng)庫(kù)等模塊。2．主控界面包含黃、綠、紅三種狀態(tài)信號(hào)燈：綠色狀態(tài)信號(hào)燈指示初始狀態(tài)正常,紅色態(tài)信號(hào)燈指示初始狀態(tài)不正常,黃色狀態(tài)信號(hào)燈指示任務(wù)完成。初始狀態(tài)是指：1工業(yè)機(jī)器人、視覺(jué)系統(tǒng)、變頻器、伺服驅(qū)動(dòng)器、PLC處于聯(lián)機(jī)狀態(tài)；2工業(yè)機(jī)器人處于工作原點(diǎn)；3托盤(pán)流水線上沒(méi)有托盤(pán)。若上述條件中任一條件不滿足,則紅色警示燈以1Hz的頻率閃爍,黃色和綠色燈均熄滅,這時(shí)系統(tǒng)不能啟動(dòng)。如果網(wǎng)絡(luò)正常且上述各工作站均處于初始狀態(tài),則綠色警示燈常亮。3．主控PLC能夠同步顯示碼垛機(jī)立庫(kù)倉(cāng)位信息〔有無(wú)托盤(pán),操控碼垛機(jī)立體倉(cāng)庫(kù)的倉(cāng)位選取、碼垛機(jī)啟動(dòng)、碼垛機(jī)停止、碼垛機(jī)復(fù)位等功能。立體庫(kù)的程序已經(jīng)提供,選手采用MODBUS-TCP通信方式?！捕到y(tǒng)綜合任務(wù)實(shí)現(xiàn)任務(wù)準(zhǔn)備：〔1托盤(pán)合計(jì)6個(gè),工件有4種,分別為：1、3、4、6號(hào)工件,每種工件為3個(gè),工件總數(shù)為12個(gè)。參賽選手人工把賽場(chǎng)提供的12個(gè)工件放入6個(gè)托盤(pán)。任務(wù)規(guī)定裝有1個(gè)工件的托盤(pán)2個(gè),裝有2個(gè)工件的托盤(pán)2個(gè),裝有3個(gè)工件的托盤(pán)2個(gè)。〔2參賽選手按照〔1放置完工件后,把6個(gè)裝有12個(gè)工件的托盤(pán)放入立體倉(cāng)庫(kù)的裁判現(xiàn)場(chǎng)指定的6個(gè)庫(kù)位。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供的編程環(huán)境編寫(xiě)人機(jī)界面和主控PLC程序,控制碼垛機(jī)、AGV機(jī)器人、工件盒流水線、工業(yè)機(jī)器人等設(shè)備,完成工件的取出、識(shí)別、空托盤(pán)的回收、不同工件的分類(lèi)和搬運(yùn)。具體任務(wù)流程如下：1．從立體庫(kù)中取出裝有工件的托盤(pán),碼垛機(jī)依次放入AGV機(jī)器人,AGV機(jī)器人初始位置在立體倉(cāng)庫(kù)端。2．AGV自動(dòng)運(yùn)行至托盤(pán)流水線位置進(jìn)行對(duì)接,自動(dòng)對(duì)接完成后AGV上的托盤(pán)將被輸送至托盤(pán)流水線上。托盤(pán)輸送完畢,AGV自動(dòng)返至立體倉(cāng)庫(kù)端,繼續(xù)放托盤(pán),如此循環(huán)直至6個(gè)裝有12個(gè)工件的托盤(pán)輸送完畢。3．當(dāng)托盤(pán)經(jīng)過(guò)托盤(pán)流水線時(shí),阻擋氣缸進(jìn)行阻擋,然后相機(jī)進(jìn)行識(shí)別,當(dāng)托盤(pán)運(yùn)行到抓取工位時(shí),機(jī)器人用單吸盤(pán)〔工