工业机器人与智能视觉应用实验实训设备,智能工业机器人实训平台

时间：2023-06-16 10:48:58

一、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、产品特点
1.创新性：将工业机器人、智能视觉、RFID数据传输技术整合到一个实验平台中，微缩一个工业现场的生产线，紧密结合工业实际应用，可极大地开拓学生视野，具有较强的创新性。
2.开放性：用户可利用平台提供的工业机器人控制系统、智能视觉系统，进行机器人基本控制编程实验，也可利用平台的PLC、RFID和各种工件进行配合应用方面的教学和研究。提供工业机器人底层驱动接口函数，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。
3.灵活性：提供“工件装配流程编辑软件”，为主控制器指定装配任务，能展现工业机器人的柔性化生产的特点，可根据不同的生产要求，设计开发不同的控制软件。
三、技术性能要求：
1.输入电源：三相四线AC380V±10% 50Hz
2.装置容量：＜3kVA
3.外形尺寸：约2000mm×1200mm×1500mm（实验平台）
约600mm×560mm×880mm（电脑桌）
4.六自由度工业机器人参数如下表：
保持等级:IP40；
动作自由度:6
安装姿势:地板、垂吊；
构造:垂直多关节型；
驱动方式:AC伺服马达；
位置检出方式:绝对型编码器；
最大可搬重量4kg；
臂长mm:≧240+300；
最大动作半径mm: ≧640；
动作范围:度
(J1):480（-240～+240）
(J2): 240（-120～+120）
(J3): 164（0～+164）
(J4): 400（-200～+200）
(J5): 240（-120～+120）
(J6): 720（-360～+360）
最大速度:度/秒
(J1):420
(J2): 336
(J3): 250
(J4): 540
(J5): 623
(J6): 720
最大合成速度9048mm/sec
位置往返精度±0.02mm
周围温度℃:0～40
容许力矩
(J4)N•m :6.66
(J5)N•m :6.66
(J6)N•m :3.96
容许惯性
(J4)kg•m2:0.2
(J5)kg•m2:0.2
(J6)kg•m2:0.1
工具配线:抓手输入8点、输出8点
电缆长度m:5
5.智能视觉检测系统具有以下功能：
(1)读取图像——从相机读取图像的功能：相机图像输入；相机图像输入HDR+；相机切换（支持同时接2台相机）；测量图像切换。
(2)检查和测量——执行测量的处理项目的方法：搜索；灵活搜索，灵敏搜索；ECM搜索；EC圆搜索；形状搜索；分类检测；边缘位置检测；边缘间距；扫描边缘位置；扫描边缘宽度；平均色/色差；面积重心；标签检测；标签数据；高功能标签+；缺陷检测；高精度缺陷；精细匹配；字符检测；日期核实；模型辞典；条形码检测；2维码检测；圆角度获取。
(3)修正图像——为准确地进行测量而在输入的图像上对测量对象进行位置修正的方法位置修正；梯形失真补偿；测量前处理；背景消除；色彩灰度过滤；颜色抽取过滤；颜色不匀消除；条纹花样消除；光晕消除；全景画；圆展开；
(4)结果输出——针对测量结果的输出方式串行数据输出；并行数据输出；串行判定输出；并行判定输出。
6.RFID数据传输系统：
工作频率:13.56MHz
作用范围:≧130mm
协议:ISO 15693, ISO 18000-3
传输率:26.5 kbit/s
写访问时间:≤0.6ms
读取访问时间: ≤0.6ms
接口的标准:RS422
四、平台结构和组成配置要求：
本平台要求由六自由度工业机器人系统、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、型材实验桌、型材电脑桌等组成，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。
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，固定在型材实验桌上。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。
1.智能视觉检测系统
要求提供2套智能视觉系统，一套为智能视觉检测系统，可随机器人移动（视觉工装），另一套为智能视觉相机系统，固定在平台桌面安装支架上。
智能视觉检测系统由视觉控制器、视觉相机及监视显示器等组成。移动视觉工装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。
2.智能视觉相机系统
由一体式视觉控制器、相机、光源及镜头等组成。智能视觉相机系统用来实现对物体移动过程的视觉跟踪，及物体轮廓线、表面、尺寸等参数的获取研究。
3.RFID数据传输系统
RFID检测系统，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。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。
4.可编程控制器单元
配备可编程控制器、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。
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。工装支架安装在型材实验桌上，用于机器人自动放置和取用不同的工装。
提供多种工装：吸盘、视觉、定位等。
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，当机器人夹取视觉工装时，视觉相机可以随着机器人的移动拍摄不同位置、不同方向的工件或场景。
定位工装上设有定位针，用于精确定位工件的位置。
7.四工位供料单元
由井式料库、推料气缸、顶料气缸和光电传感器组成，安装在型材实验桌上，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、不同高度、不同颜色的标准工件，以及编号缺少笔画、杂色叠加等不合格工件。四工位的供料设计，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，以及对上料速度快慢控制，实现上料形式的多样化。
8.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，安装在型材实验桌上，用于传输工件。
9.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，安装在型材实验桌上，用于传输工件（工件跟踪抓取时用）。
10.工件组装单元：由工件盒送料机构及工件盖送料机构组成，安装在型材实验桌上，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。通过对工件盒/工件盖的正反放置，工件装配的顺序变化，提高机器人的应用灵活性，可进行机器人不同难易程度的应用考察，实现实验及考核的多样化。
11.立体仓库单元：由铝质材料加工而成，要求配9个仓位（3×3），安装在型材实验桌上，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。
12.废品回收框：安装在型材实验桌左后侧，用于机器人自动放置被检测出来的无用工件或不合格品。
13、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验桌相连，两端使用航空插头，强弱电分离，连接安全可靠。
14.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。

五、必须能完成的实验项目
1.工程实验/实践项目
(1)PLC程序编程与调试实验
(2)工业机器人示教单元操作实验
(3)工业机器人软件使用操作实验
(4)工业机器人基本指令编程实验
(5)工业机器人工件的跟踪抓取实验
(6)使用RFID软件读写电子标签实验
(7)PLC对RFID的数据读取操作实验
(8)PLC对RFID的数据写入操作实验
(9)智能视觉编号比对测量实验
(10)智能视觉颜色比对测量实验
(11)智能视觉角度比对测量实验
(12)智能视高边缘检测实验
2.高级开发及课题研究方向
(1)生产线工件传输速率优化研究
(2)工业机器人、智能视觉系统、RFID综合应用研究
(3)工业机器人基于编码器的跟踪抓取开发
(4)工业机器人基于视觉的跟踪抓取开发
(5)工业机器人基于视觉的图形组合开发
(6)工业机器人基于视觉的物体外形跟踪功能开发
(7)工业机器人基于视觉的物体外形尺寸获取开发
(8)工业机器人基于视觉的表面加工（打磨）功能开发
(9)工业机器人基于视觉的绘图功能开发
六、配置清单
1.基本配置：

序号	名称	主要部件、器件及规格	数量	备注
1	电气实训柜	700mm×600mm×1500mm	1台
2	实训平台	2000mm×1200mm×1400mm	1台
3	工业机器人	6轴工业机器人本体RV-3SD	1台	三菱
3	工业机器人	机器人控制器CR1DA-700	1套	三菱
4	智能视觉系统	视觉控制器FZ4-350	1台	欧姆龙
4	智能视觉系统	视觉相机FZ-SC	1台	欧姆龙
5	RFID系统	读写器RF260R	1只	西门子
5	RFID系统	电子标签	36个	西门子
6	可编程控制器系统	PLC主机FX3U-64MT	1只	三菱
		数字量输入模块FX2N-8EX	1只
		模拟量输出模块FX2N-2DA	1只
		232通信模块FX3U-232-BD	1只
		以太网通信模块FX3U-ENET-L	1只
7	交流调速系统	变频器FR-D720S-0.4kW	1套
7	交流调速系统	交流减速电机01K3GN-D/0GN50K	1套
8	直流调速系统	PID调速控制器24/20BL-4Q02	1套
		直流电机DM-06-2GN-24
		编码器EKP3808-001G1024BZ1
10	网络交换机	4P网络交换机	1台
11	实训模块	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、立体仓库单元等	1套
12	型材电脑桌	600mm×560mm×1100mm	1张
13	气泵	静音气泵	1台
14	线缆	PLC通信电缆、以太网线等	1套
15	Ф6气管		3米

2.耗材及配套工具

序号	名称	主要组成器件	数量
1	耗材	保险丝、0.75mm²导线、1.5mm²导线、号码管、接线端子等	1套
2	配套工具	包括小一字螺丝刀、小十字螺丝刀、长柄螺丝刀、钟表螺丝刀、剪刀、剥线钳、尖嘴钳、斜口钳、电烙铁、试电笔、焊锡丝、镊子、活动扳手、内外六角扳手、便携式万用表及书写工具等	1套