工業(yè)機(jī)械手與視覺(jué)技術(shù) 模擬實(shí)操任務(wù)書(shū)

1、精選文檔2013年全國(guó)職業(yè)院校骨干教師技能培訓(xùn)班“工業(yè)機(jī)械手與視覺(jué)技術(shù)” 模擬實(shí)操任務(wù)書(shū)選手須知：1. 任務(wù)書(shū)共:15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)向裁判示意，并進(jìn)行任務(wù)書(shū)的更換。2. 參賽團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)在4小時(shí)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)建的程序文件必須存儲(chǔ)到指定磁盤(pán)目錄及文件夾下，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。3. 選手提交的試卷用工位號(hào)標(biāo)識(shí)，不得出現(xiàn)學(xué)校、姓名等與身份有關(guān)的信息，否則成績(jī)無(wú)效。4. 由于錯(cuò)誤接線、操作不當(dāng)?shù)仍蛞餚LC、機(jī)械手控制器、智能視覺(jué)系統(tǒng)、RFID系統(tǒng)、變頻器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、和直流電源損壞，將取消選手競(jìng)賽資格。一、設(shè)備組成及展示

2、比賽設(shè)備包含六自由度工業(yè)機(jī)械手、智能視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)、RFID數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)及一套供料、輸送、裝配、倉(cāng)儲(chǔ)、工裝機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高速傳輸?shù)墓ぜM(jìn)行分揀、檢測(cè)、搬運(yùn)、裝配、存儲(chǔ)等操作。圖1 比賽設(shè)備二、比賽設(shè)備當(dāng)前工作情況描述： 比賽設(shè)備除了任務(wù)中需要完成的安裝、接線工作外，其余器件、電路、氣路均已按電氣原理圖的連接要求裝配、連接、調(diào)試正常。比賽提供一套基本控制程序（PLC程序及工業(yè)機(jī)械手程序），在完成實(shí)操任務(wù)中的安裝、調(diào)整及接線的工作前提下，基本控制程序能完成的工作如下：1.上電后按下面板上的“復(fù)位”鍵3秒，程序開(kāi)始復(fù)位，機(jī)械手回到初始位置，各氣缸退回。復(fù)位完成后“運(yùn)行指示燈”閃爍。2

3、.按下面板上的“開(kāi)始”鍵，機(jī)械手運(yùn)行到等待位置，工件盒出料庫(kù)檢測(cè)到有盒子，且出料臺(tái)無(wú)盒子時(shí)，向外推出一個(gè)。工件蓋出料庫(kù)的運(yùn)行與此相同。3.機(jī)械手夾取三個(gè)工件盒到3個(gè)裝配臺(tái)上。4.機(jī)械手夾取吸盤(pán)工裝。5. 工件料庫(kù)檢測(cè)到有工件后，四個(gè)料庫(kù)分時(shí)各自推出一個(gè)工件。被推出的工件由環(huán)形輸送線向前傳送，到達(dá)直線輸送單元，由機(jī)械手進(jìn)行追蹤抓取并裝入到工件盒中（沒(méi)有進(jìn)行RFID信息讀?。?。接著機(jī)械手回到等待位置，繼續(xù)抓取下一個(gè)工件，直到裝配12個(gè)工件到12個(gè)工位中（工件放置的位置順序固定為裝配臺(tái)1號(hào)到3號(hào)，工位1號(hào)到4號(hào)）。6.機(jī)械手夾放回吸盤(pán)工裝。7. 三個(gè)工件盒內(nèi)都已裝配完4個(gè)工件后，機(jī)械手將三個(gè)工件盒逐

4、個(gè)裝上工件蓋，并搬運(yùn)到倉(cāng)庫(kù)空位置。8.機(jī)械手停留在重復(fù)工作的等待位置，等待下一輪作業(yè)。三、需要完成的工作任務(wù)請(qǐng)選手根據(jù)給定的技術(shù)資料，在4個(gè)小時(shí)內(nèi)，完成比賽設(shè)備部分電氣線路連接、PLC控制程序、機(jī)械手控制程序的編寫(xiě)、智能視覺(jué)流程編輯、系統(tǒng)調(diào)試等任務(wù)。需要完成的控制流程及相關(guān)規(guī)定如下：1、 工件裝配流程編輯軟件給PLC下發(fā)工件裝配流程，PLC對(duì)裝配流程進(jìn)行保存，用以重復(fù)裝配。工件有不同編號(hào)、顏色、高度之分，此處規(guī)定三個(gè)裝配臺(tái)顏色分別為藍(lán)、紅、黃，編號(hào)順序全為1、2、3、4，高度全為低的工件，如圖2。圖2 工件規(guī)定裝配流程2、 系統(tǒng)復(fù)位：上電后按下面板上的“復(fù)位”鍵3秒，控制程序開(kāi)始復(fù)位，機(jī)械手回

5、到初始位置，各氣缸退回。復(fù)位完成后“運(yùn)行指示燈”閃爍。3、 啟動(dòng)：“運(yùn)行指示燈”閃爍時(shí)，按下“啟動(dòng)”鍵，執(zhí)行以下任務(wù)（可同時(shí)進(jìn)行）：u 工件盒料庫(kù)檢測(cè)到有工件盒，出料臺(tái)檢測(cè)到是空位，工件盒推料氣缸向外推出一個(gè)工件盒；u 工件蓋料庫(kù)檢測(cè)到有工件蓋，出料臺(tái)檢測(cè)到是空位，工件蓋推料氣缸向外推出一個(gè)工件蓋；u 機(jī)械手從初始位置運(yùn)行到工具換裝等待位置。4、 機(jī)械手運(yùn)行到工件盒出料臺(tái)上方，接著將出料臺(tái)上的工件盒搬到3號(hào)裝配臺(tái)上（應(yīng)先橫向搬到1號(hào)裝配臺(tái)上過(guò)渡），機(jī)械手回到工件盒出料臺(tái)上方等待；工件盒料庫(kù)檢測(cè)到有工件盒，工件盒推料氣缸向外推出下一個(gè)工件盒。5、 機(jī)械手運(yùn)行到工件盒出料臺(tái)上方，接著將出料臺(tái)上的工

6、件盒搬到2號(hào)裝配臺(tái)上（應(yīng)先橫向搬到1號(hào)裝配臺(tái)上過(guò)渡），機(jī)械手回到工件盒出料臺(tái)上方等待；工件盒料庫(kù)檢測(cè)到有工件盒，工件盒推料氣缸向外推出下一個(gè)工件盒。6、 機(jī)械手運(yùn)行到工件盒出料臺(tái)上方，接著將出料臺(tái)上的工件盒搬到1號(hào)裝配臺(tái)上。7、 機(jī)械手運(yùn)行到工具換裝裝置處裝上吸盤(pán)工裝，并運(yùn)行到工件跟蹤吸取等待位置。8、 工件料庫(kù)檢測(cè)到有工件后，四個(gè)工件料庫(kù)分時(shí)各自推出工件，同時(shí)環(huán)形輸送帶、直線輸送帶開(kāi)始運(yùn)行；推出的工件由環(huán)形輸送線向前傳送，到達(dá)RFID檢測(cè)單元進(jìn)行檢測(cè)。9、 PLC主控制器對(duì)RFID讀寫(xiě)器進(jìn)行操作，讀出工件內(nèi)標(biāo)簽信息，PLC判斷工件是否為裝配需要的還是不需要的，并控制機(jī)械手進(jìn)行分揀。具體分揀操

7、作如下：如果是可用工件，工件到達(dá)直線輸送帶后，且跟蹤傳感器觸發(fā)，機(jī)械手將進(jìn)行跟蹤吸取工件的操作，并將工件并搬運(yùn)到裝配等待位置，根據(jù)工件的信息，將工件裝入到對(duì)應(yīng)裝配臺(tái)上工件盒的相應(yīng)位置，之后機(jī)械手回到跟蹤吸取等待位置；如果是不可用工件，機(jī)械手不動(dòng)作，繼續(xù)等待（可人為取走該工件）。10、 被分時(shí)推出的下一個(gè)工件此時(shí)到達(dá)RFID檢測(cè)單元進(jìn)行檢測(cè)，機(jī)械手進(jìn)行重復(fù)分揀操作，直到三個(gè)工件盒全部裝配完成。11、 三個(gè)工件盒全部裝配完成后，機(jī)械手運(yùn)行到工具換裝裝置處裝上視覺(jué)工裝。12、 機(jī)械手運(yùn)行到1號(hào)裝配臺(tái)上方，視覺(jué)相機(jī)從上往下對(duì)工件盒的每一個(gè)工位中的工件（12個(gè)）進(jìn)行拍照；同時(shí)視覺(jué)處理器進(jìn)行分析（編號(hào)和顏

8、色比對(duì)），并將檢測(cè)結(jié)果輸出給機(jī)械手。如果檢測(cè)結(jié)果為不合格，機(jī)械手將此工件盒標(biāo)記為不合格品，之后機(jī)械手依次運(yùn)行到2號(hào)、3號(hào)裝配臺(tái)上方，對(duì)工件盒進(jìn)行相同的檢測(cè)操作。視覺(jué)檢測(cè)要求如下：工件的顏色、編號(hào)是否與規(guī)定裝配流程一致，即與圖2是否一致。13、 三個(gè)工件盒全部檢測(cè)完成后，機(jī)械手運(yùn)行到工具換裝裝置處放回視覺(jué)工裝。14、 如果機(jī)械手有裝配不合格記錄，機(jī)械手逐個(gè)將不合格的工件盒搬運(yùn)到廢料框中。15、 如果機(jī)械手記錄裝配有合格品，機(jī)械手將其中一個(gè)合格品工件盒搬運(yùn)到橫向檢測(cè)臺(tái)。16、 機(jī)械手運(yùn)行到工具換裝裝置處裝上視覺(jué)工裝。17、 機(jī)械手運(yùn)行到橫向檢測(cè)臺(tái)前方對(duì)工件盒進(jìn)行拍照，同時(shí)視覺(jué)處理器進(jìn)行分析（高度比

9、對(duì)），并將檢測(cè)結(jié)果輸出給機(jī)械手。機(jī)械手對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析判別，并記錄是否合格。18、 機(jī)械手運(yùn)行到工具換裝裝置處放回視覺(jué)工裝。19、 機(jī)械手根據(jù)當(dāng)前橫向檢測(cè)臺(tái)上的工件盒合格與否進(jìn)行不同處理：u 如為不合格則將此工件盒搬運(yùn)到廢料框中，繼續(xù)判斷裝配臺(tái)是否還有合格品，如有則從步驟15開(kāi)始重復(fù)操作，如沒(méi)有則機(jī)械手回到初始位置，一個(gè)裝配流程結(jié)束，機(jī)械手從步驟4開(kāi)始重復(fù)操作完成下一個(gè)裝配流程。u 如為合格，將此工件盒搬運(yùn)到1號(hào)裝配臺(tái)，機(jī)械手夾取工件蓋到工件盒上，使其組成一個(gè)生產(chǎn)組合體。u 機(jī)械手將成品搬運(yùn)到倉(cāng)庫(kù)空位置：使用裝在大口夾上的光纖傳感器檢測(cè)未知倉(cāng)庫(kù)是否為空。u 當(dāng)一個(gè)成品入庫(kù)后，控制系統(tǒng)需記錄此

10、庫(kù)位不為空，下一個(gè)成品入庫(kù)時(shí)應(yīng)直接跳過(guò)這個(gè)庫(kù)位。u 工作流程內(nèi)倉(cāng)庫(kù)且倉(cāng)庫(kù)位置優(yōu)先級(jí)別為：1>2>3>4>9，倉(cāng)庫(kù)位置分布如圖3所示。789456123圖3 倉(cāng)庫(kù)位置示意圖u 繼續(xù)判斷裝配臺(tái)是否還有合格品，如有則從步驟15開(kāi)始重復(fù)操作。20、 全部成品入庫(kù)完成后，機(jī)械手運(yùn)行到初始位置，機(jī)械手從步驟4開(kāi)始重復(fù)操作完成下一個(gè)裝配流程。請(qǐng)選手根據(jù)以上控制流程及相關(guān)規(guī)定完成下面的任務(wù)：任務(wù)一 工業(yè)機(jī)械手設(shè)備安裝1.將圖4 RV-3SD機(jī)械手本體安裝到型材實(shí)訓(xùn)桌的機(jī)械手安裝基板上。圖4 RV-3SD機(jī)械手本體2.根據(jù)圖5，將電磁閥安裝到基板上。3.分別連接機(jī)械手內(nèi)部進(jìn)/出氣管到閥島

11、的進(jìn)/出氣管上，連接基板上的GR1接頭到機(jī)械手內(nèi)部對(duì)應(yīng)的GR1接頭。 （a）正面 （b）反面圖5 電磁閥安裝示意圖4.安裝電磁閥基板到機(jī)械手本體上。5.連接氣夾與真空吸盤(pán)的氣管到電磁閥基板上的進(jìn)出氣管。任務(wù)二 工業(yè)機(jī)械手設(shè)置與編程調(diào)試1.設(shè)置機(jī)械手的序列號(hào)、跟蹤許可、專(zhuān)用I/O、以太網(wǎng)通信。2.機(jī)械手動(dòng)作控制程序設(shè)計(jì)與調(diào)試：完成分揀、視覺(jué)檢測(cè)功能的控制程序設(shè)計(jì)，構(gòu)建機(jī)械手需要用到的位置點(diǎn)。3.機(jī)械手位置點(diǎn)設(shè)置：使用示教單元設(shè)置并調(diào)整機(jī)械手相關(guān)位置點(diǎn)，包括：各視覺(jué)拍照位置、工具換裝等待、裝配等待位置、工件盒出料臺(tái)、工件蓋出料臺(tái)、四個(gè)裝配臺(tái)、盒內(nèi)四個(gè)工件放置位置、工件跟蹤吸取位置、廢料框位置、倉(cāng)庫(kù)

12、位置、工件料庫(kù)入口位置、運(yùn)行中過(guò)渡位置等。任務(wù)三 智能視覺(jué)系統(tǒng)調(diào)試1.視覺(jué)傳感器鏡頭調(diào)整，使視覺(jué)傳感器能穩(wěn)定、清晰的攝取圖像信號(hào)。2.視覺(jué)控制器啟動(dòng)設(shè)定、網(wǎng)絡(luò)設(shè)置設(shè)置。3.圖像攝取流程編輯：u 視覺(jué)傳感器以豎直角度對(duì)工件盒內(nèi)每一個(gè)工件進(jìn)行拍照時(shí)，用于檢測(cè)工件的編號(hào)和顏色。u 視覺(jué)傳感器在正前方以水平方向?qū)ぜ羞M(jìn)行拍照時(shí)，用于檢測(cè)工件的高度。4.檢測(cè)邏輯編輯：編輯檢測(cè)結(jié)果表達(dá)式，使檢測(cè)結(jié)果通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)給PLC。任務(wù)四 系統(tǒng)整體運(yùn)行調(diào)試1.控制系統(tǒng)安裝與接線：完成控制柜中部分控制系統(tǒng)的安裝與接線2.完成變頻器的參數(shù)設(shè)置，使其滿足輸送流程要求。3.PLC主控制器以太網(wǎng)絡(luò)組建設(shè)置。4.主控程序設(shè)計(jì)與調(diào)試u PLC主控制器以太網(wǎng)絡(luò)通信功能設(shè)計(jì)與調(diào)試：與機(jī)器人進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。u 工件分揀功能設(shè)計(jì)與調(diào)試：配合RFID檢測(cè)單元，PLC讀取RFID檢測(cè)信息，對(duì)不同工件進(jìn)行分類(lèi)和判別，應(yīng)區(qū)分出工件是否適用，工