4高职组工业机器人综合应用及系统集成赛项实操样题.docx
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4高职组工业机器人综合应用及系统集成赛项实操样题
附件4:
2016年全国机械行业职业院校技能大赛-
“华航唯实杯”工业机器人技术应用技能大赛
工业机器人综合应用及系统集成赛项(高职组)
实操任务书
样
题
工位号:
竞赛时间:
210分钟
以下为本次竞赛的各项任务,请选手根据竞赛任务书,在3.5个小时内,完成竞赛设备工业机器人基础工作站编程与调试,活塞发动机自动装配生产线的硬件安装、电路安装与电路图绘制、工业机器人编程与调试、PLC人机界面开发等任务。
任务一:
安全知识(10分)
1.选择题
(1)机器人控制柜发生火灾,应该使用以下何种灭火方式?
()
A浇水B二氧化碳灭火器C泡沫灭火器D沙子
(2)工业机器人的主电源开关在什么位置?
()
A机器人本体上B示教器上C控制柜上D需外接
(3)本比赛中使用的工业机器人有几个自由度?
()
A1个B3个C4个D6个
(4)对于本比赛中使用的机器人,制动闸释放按钮可以控制几个轴?
()
A1个B3个C4个D6个
(5)关闭机器人控制柜电源后必须等几分钟后才可以再次开机?
()
A1B2C5D10
2.判断题
(1)工业机器人急停开关不允许被短接。
()
(2)机器人处于自动模式下时,不允许进入其运动所及的区域。
()
(3)意外或不正常情况下,均可使用E-Stop键,停止运行。
()
(4)在编程、测试及维修时必须注意即使在低速时,机器人仍然是非常有力的,其动量很大,必须将机器人置于手动模式。
()
(5)可以使用溶剂、洗涤剂或擦洗海绵清洁示教器触摸屏。
()
任务二:
机械电气安装调试(20分)
(一)机械硬件安装
完成竞赛设备平台活塞原料送料装置机械硬件的安装与调试(其结构如图1、图2所示)。
图1送料装置实物图
图2送料装置爆炸图
(二)电气和气路连接
完成工业机器人末端工具快换头的气路连接,并连接控制机器人快换头气路的电磁阀电气线路,如图3所示。
要求:
1.能通过示教器I/O信号控制,实现机械快换工具对夹爪/笔工具,以及搬运的夹紧和松开动作。
2.能通过示教器I/O信号控制,实现夹爪笔工具中夹爪的夹紧和松开动作。
3.能通过示教器I/O信号控制,实现搬运吸盘工具中吸盘对活塞发动机缸体的搬运动作。
图3电磁阀与快换头实物图
任务三:
工业机器人示教编程与离线编程(15分)
(一)机器人转数计数器更新、工作原点设置和工具坐标系的建立
1.根据机器人本体表面刻度标识,完成机器人机械原点的校正,创建主程序,并将此时机器人姿态记录到主程序main()第一条语句。
2.操作示教器使机器人1、2、3、4、6轴位置都为0度,调整机器人5轴,使机器人法兰盘上的机械快换工具(即快换头)轴线方向为竖直向下,如图4所示。
该位置设置为工作原点,并记录到主程序main()的第二条语句。
图4机器人工作原点
3.使用赛场提供的尖端辅助工具完成夹爪/笔工具(如图5所示)笔尖的工具坐标系建立,要求所建立的工具坐标系的Z轴方向与笔伸出方向一致;机器人在工作原点时,新建工具坐标X轴和机器人基坐标的X轴方向相同,Z轴相反。
要求:
新建的工具坐标的平均误差不超过0.5mm。
图5夹爪/笔工具
(二)机器人码垛编程与调试
如图6所示,机器人依次将储料区中的六个物料块搬运并码垛到卸料区,要求进行双层码放。
每层物料块的排列方式请按照图7示意,下层物料块码放方式与3D轨迹板上卸料区的规划方式要求一致。
a.储料区b.卸料区
图6码垛搬运区域
图7两层物料块排列方式
要求说明:
1.每层物料块必须按照图7所示排列方式进行码放。
2.每相邻两个物料块之间的间距不超过2mm。
3.机器人各阶段运动速度合理,运行安全,不允许出现碰撞现象。
(三)机器人离线编程与测试
根据比赛主办方提供的设备部件三维模型,在RobotArt软件中通过场景布置、TCP设置、工件校准、生成轨迹、仿真运行等系列操作,完成3D轨迹板中复杂轨迹的离线编程仿真任务,如图8所示,然后进行后置代码操作,使用比赛现场提供的专用U盘将代码导入机器人并完成代码运行测试。
机器人使用的工具为夹爪/笔工具。
图8离线编程应用
要求说明:
1.机器人运动轨迹与3D轨迹板中的轨迹误差不超过1mm。
2.机器人运动点与3D轨迹板表面接触距离2-3mm。
3.机器人各阶段运动速度设置合理,运行安全,不允许出现撞机现象。
任务四:
工业机器人综合应用(45分)
某公司负责交付一条活塞发动机自动装配生产线给客户,用以实现装配过程的自动化。
生产线主要由切割模块、加工工艺模块、视觉模块、智能装配模块及机器人外部行走模块组成,其布置简图如图9所示。
基础功能模块
滑台模块
视觉模块
装配模块
切割模块
工艺模块
图9活塞发动机自动装配生产线
工业机器人与PLC的编程与调试
1.切割模块
(1)通过PLC编程完成活塞原料在送料装置传送带上的启停控制。
(2)通过示教编程方式,实现机器人抓取和放下夹爪/笔工具的运动过程,速度设置合理,运行安全,不允许出现撞机现象。
(3)通过示教编程方式,实现机器人利用夹爪/笔工具来搬运传送带末端的活塞原料,并将其放置到切割工作台。
(4)通过示教编程方式,完成激光切割工具的更换(如图10所示)。
(5)通过离线编程方式,完成活塞原料的激光切割过程,要求速度设置合理,运行安全,不允许出现撞机现象,激光头与活塞原料表面距离1-2mm,运行的轨迹误差不超过1mm。
激光切割工具
夹爪/笔工具
图10工具台
(6)通过示教编程方式,完成机器人使用夹爪/笔工具剔除切割废料(白色部分)的过程,如图11所示;
图11活塞零件激光切割工作台
2.视觉检测及条码识别模块
(1)通过PLC编程,完成分度盘转动的启停控制,实现CDD视觉检测控制,要求对活塞零件中的图案字母“Rob”进行检测,筛选出合格产品(能识别出完整字母的零件为合格产品,否则为不合格产品)。
(2)通过示教编程方式,实现机器人使用激光/吸盘工具在合格产品上贴标签的过程。
(3)通过示教编程方式,实现机器人对合格产品入库、不合格产品剔除处理的功能。
3.机器人行走轴模块
建立五个例行程序,能通过示教器I/O信号控制,分别完成机器人本体在切割模块、工艺模块、视觉检测模块、智能装配1模块、智能装配2模块行走和停止的控制,运行安全,不允许出现撞机现象。
4.触摸屏界面设计
根据综合任务要求,由选手自行设计部分功能:
(1)手动模式下,通过点击屏幕按钮,实现送料装置传送带启动、停止、正向传输、反向传输。
(2)手动模式下,通过点击屏幕按钮,实现分度盘启动、停止、正向传输、反向传输。
(3)手动模式下,通过点击屏幕视觉检测启动按钮,实现对活塞零件的拍照功能。
5.系统的运行测试
(1)系统断电,然后重新上电,机器人处于手动模式下,在人机界面窗口中按下“一键回原”按钮,此时机器人行走轴回原点,送料装置回初始状态,视觉检测分度盘回原点。
(2)将旋钮开关切换到自动模式,然后按下每个模块的“启动”按钮。
(3)通过人工方式依次放置3个活塞原料到送料装置的料井中,其中包括两个合格产品和一个不合格产品。
(4)实现机器人依次对3个活塞原料进行视觉检测并处理的过程,其中合格产品入库,不合格产品剔除。
任务五职业素养(10分)
1.现场操作遵守安全规范、文明参赛。
2.工具摆放、接线等符合职业岗位要求。
3.团队分工合作合理。
4.着装规范整洁,爱护设备,保持竞赛环境清洁有序。
5.公平竞赛,遵守赛场纪律,抗工作环境干扰能力强、善于与裁判沟通。
附件一:
I/O表
输入
功能描述
输出
功能描述
PLC1(CPU1214)I/O地址分配
%I0.0
行走伺服下限
%Q0.0
轴_1_脉冲
%I0.1
行走伺服原点
%Q0.1
转盘步进脉冲
%I0.2
行走伺服上限
%Q0.2
输送步进脉冲
%I0.3
行走伺服报警
%Q0.3
旋转步进脉冲
%I0.4
行走伺服定位完成
%Q0.4
轴_1_方向
%I0.5
轴_1_DriveReady
%Q0.5
转盘步进方向
%I0.6
拍照完成
(1)
%Q0.6
输送步进方向
%I0.7
拍照OK
%Q0.7
旋转步进方向
%I1.0
备用3
%Q1.0
备用
(1)
%I1.1
备用4
%Q1.1
备用
(2)
%I1.2
备用5
%Q2.0
识别站启动指示
%I1.3
转盘步进原点开关
%Q2.1
识别站自动启动指示灯
%I1.4
备用7
%Q2.2
识别站暂停指示灯
%I1.5
备用8
%Q2.3
识别站故障
%I2.0
识别站急停
%Q2.4
备用(3)
%I2.1
识别站手/自动
%Q2.5
两爪气缸张开
%I2.2
识别站启动
%Q2.6
两爪气缸夹紧
%I2.3
识别站停止
%Q2.7
CCD拍照
%I2.4
识别站自动启动按钮
%Q3.0
装配站启动指示
%I2.5
识别站暂停按钮
%Q3.1
装配站自动启动
%I2.6
识别站复位
%Q3.2
装配站暂停
%I2.7
转盘步进故障
%Q3.3
装配站故障
%I3.0
转盘1#位
%Q3.4
三爪气缸张开
%I3.1
备用23
%Q3.5
三爪气缸夹紧
%I3.2
备用24
%Q3.6
手指气缸张开
%I3.3
备用25
%Q3.7
手指气缸夹紧
%I3.4
转盘电机定位
%Q4.0
滑台伸出
%I3.5
两爪气缸张开位
%Q4.1
滑台缩回
%I3.6
两爪气缸夹紧位
%Q4.2
推塞伸出
%I3.7
两爪气缸有料检测
%Q4.3
推塞缩回
%I4.0
CCDOK
%Q4.4
压紧气缸压紧
%I4.1
备用9
%Q4.5
压紧气缸松开
%I4.2
备用10
%Q4.6
备用(4)
%I4.3
备用11
%Q4.7
备用(5)
%I4.4
装配站急停
%Q5.0
轴_1_启动驱动器
%I4.5
装配站手/自动
%Q5.1
行走伺服急停
%I4.6
装配站启动
%Q5.2
行走伺服复位
%I4.7
装配站停止
%Q5.3
备用(6)
%I5.0
装配站自动启动按钮
%Q5.4
备用(7)
%I5.1
装配站暂停按钮
%Q5.5
备用(8)
%I5.2
装配站复位
%Q5.6
备用(9)
%I5.3
输送步进原点
%Q5.7
备用
%I5.4
输送步进停止
%I5.5
输送步进异常
%I5.6
旋转步进异常
%I5.7
三爪气缸张开位
%I6.0
三爪气缸夹紧位
%I6.1
手指气缸张开位
%I6.2
手指气缸夹紧位
%I6.3
滑台气缸伸出位
%I6.4
滑台气缸缩回位
%I6.5
推塞气缸伸出位
%I6.6
推塞气缸缩回位
%I6.7
压紧气缸压紧位
%I7.0
压紧气缸松开位
%I7.1
配重块高度感应开关
%I7.2
连杆1#
%I7.3
连杆2#
%I7.4
连杆3#
%I7.5
活塞1#
%I7.6
活塞2#
%I7.7
活塞3#
%I8.0
缸体1#
%I8.1
缸体2#
%I8.2
缸体3#
%I8.3
连杆活塞暂存位检测
%I8.4
缸体装配位检测
%I8.5
塞体有物——推缸气缸处
%I8.6
机器人夹具吸真空检测
%I8.7
备用13
%I9.0
备用14
%I9.1
备用15
%I9.2
备用16
%I9.3
备用17
%I9.4
备用18
%I9.5
备用19
%I9.6
备用20
%I9.7
备用21
PLC1(CPU1212)I/O地址分配
%I0.0
升降伺服下限
%Q0.0
升降伺服脉冲
%I0.1
升降伺服原点
%Q0.1
皮带步进脉冲
%I0.2
升降伺服上限
%Q0.2
升降伺服抱闸使能
%I0.3
升降伺服报警
%Q0.3
备用2
%I0.4
升降伺服定位完成
%Q0.4
升降伺服方向
%I0.5
升降伺服准备好
%Q0.5
皮带步进方向
%I0.6
升降伺服抱闸检测
%Q2.0
编程站启动指示
%I0.7
备用
%Q2.1
编程站自动启动
%I2.0
编程站急停
%Q2.2
编程站暂停
%I2.1
编程站手/自动
%Q2.3
编程站故障
%I2.2
编程站启动
%Q2.4
固定气缸伸出
%I2.3
编程站停止
%Q2.5
固定气缸缩回
%I2.4
编程站自动启动按钮
%Q2.6
升降气缸伸出
%I2.5
编程站暂停按钮
%Q2.7
升降气缸缩回
%I2.6
编程站复位
%Q3.0
升降伺服使能
%I2.7
输送步进故障
%Q3.1
升降伺服急停
%I3.0
固定气缸伸出到位
%Q3.2
升降伺服复位
%I3.1
固定气缸缩回到位
%Q3.3
备用3
%I3.2
升降气缸伸出到位
%Q3.4
加工处吸真空
%I3.3
升降气缸缩回到位
%Q3.5
加工处破真空
%I3.4
加工台光电
%Q3.6
备用4
%I3.5
备用
(1)
%Q3.7
备用5
%I3.6
棒料入料光电
%Q4.0
加工站启动指示
%I3.7
皮带到位光电
%Q4.1
加工站自动启动
%I4.0
棒料吸真空检测
%Q4.2
加工站暂停
%I4.1
加工站急停
%Q4.3
加工站故障
%I4.2
加工站手/自动
%Q4.4
砂带电机
%I4.3
加工站启动
%Q4.5
去毛刺电机
%I4.4
加工站停止
%Q4.6
抛光电机
%I4.5
加工站自动启动按钮
%Q4.7
机器人急停
%I4.6
加工站暂停按钮
%Q5.0
机器人交讯1
%I4.7
加工站复位
%Q5.1
机器人交讯2
%I5.0
机器人交讯
(1)
%Q5.2
机器人交讯3
%I5.1
机器人交讯
(2)
%Q5.3
机器人交讯4
%I5.2
机器人交讯(3)
%Q5.4
机器人交讯5
%I5.3
机器人交讯(4)
%Q5.5
机器人交讯6
%I5.4
机器人交讯(5)
%Q5.6
机器人交讯7
%I5.5
机器人交讯(6)
%Q5.7
机器人交讯8
%I5.6
机器人交讯(7)
%I5.7
机器人交讯(8)
机器人I/O地址分配
Do10_1
机器人更换工具信号
Do10_2
机器人夹爪信号
Do10_3
机器人吸盘信号