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。

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。

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。

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

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

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。

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。