ZGLIR-1A型 工業機器人示教編程臺

一、設備簡述
2012年7月發布的《"十二五"國家戰略性新興產業發展規劃》指出，在智能制造裝備產業要大力推進自動控制系統、工業機器人、關鍵零部件等裝置的開發和產業化，開展基于機器人的自動化成形與加工裝備生產線、自動化倉儲與分揀系統以及數字化車間等典型智能裝備與系統的集成創新，推進智能制造技術和裝備在石油加工、煤炭開采、發電、環保、紡織、冶金、建材、機械加工、食品加工等典型領域中的示范應用。
工業智能制造實訓系統重點研究智能化生產系統及過程，主要涉及整個企業的生產物流管理和人機互動在工業生產過程中的應用。同時結合企業生產物流運營模式，結合學校電子技術、機電一體化、電氣自動化、生產管理、物流管理及其相關專業現階段建設情況，以及工業智能工廠實驗室規劃理念，進行綜合且專業化的設計，以工業4.0和“互聯網+”模式為實訓教學研究載體，構建一個精細化實體制造企業運作模式的實驗室。
本工作站包含了搬運碼垛、視覺分揀、運輸、入庫等工藝過程。同時工作站集成配套了離線編程軟件，軟件中內嵌工作站三維模型環境，可以直接實現計算機輔助編程應用。適合職業院校、技工學校自動化類相關專業《工業機器人與控制技術》、《自動化技術》等課程的實訓教學，適合自動化技術人員進行工程訓練及技能學習。
二、設備主要參數
1.輸入電源：單相三線 AC220V±10% 50Hz；
2.工作環境：溫度-10℃～+40℃ 相對濕度＜85%(25℃) 海拔＜4000m；
3.裝置容量：＜1.5kVA；
4.外形尺寸：1800mm×1200mm×1500mm；
5.安全保護：具有接地、漏電壓、漏電流保護，安全指標符合國家標準。
6.電源管理：具有接地保護、漏電保護功能，安全性符合相關的國家標準。安全防護電源智能保護模塊：具有缺相、欠壓、過壓、漏電、過流、短路、浪涌保護功能可實現自動重合閘功能，設計額定電壓AC220V 50/60Hz，工作電壓為額定電壓±36%內均可正常工作；漏電保護設定范圍可設置，漏電保護動作時間不大于0.1s；過壓保護范圍可設定，過壓保護動作時間不超過5s；過流保護范圍可設定，過流保護動作時間不超過5s；短路保護電路為三倍的額定電路，過流保護動作時間不超過0.1s；保護裝置具有防雷擊功能，L與N間高壓脈沖測試2KV不產生誤動作；故障信息可保存不少于999個；運行狀態及故障狀態均有指示燈指示，可顯示實時電壓、電流、漏電流等參數，具有聲光報警功能；具有參數修改設置按鍵便于現場修改設置保護參數；能夠實現有遠程DI及DO功能可用于遠程控制電源及電源控制柜門打開檢測報警；主控裝置可具有RS485/wifi接口能夠實現多設備連接通信。保護器具有CQC認證，執行GB 10963.1-2005標準,可以提供檢測報告。
設備支持云系統遠程監控功能，可查看遠程實時數據，數據顯示，保護參數在線設置等功能，并可遠程控制電源打開及關閉等功能。配有無線（有網狀態）和有線（離網狀態）控制模塊，可以通過監控軟件監視電源，并可以對設備進行斷電/啟動控制。還可以控制2路輸入可以控制繼電器工作。可以有效的保護貴重設備。
三、設備組成及功能
（一）采用埃夫特機器人ER3-600六自由度機器人工作站
.工業機器人：
1.工業機器人：
由工業機器人本體、機器人底座、機器人控制柜和示教盒等組成。
機器人技術參數：
1) 自由度：6
2) 負載：3kg
3) 重復定位精度：±0.02mm
4) 工作范圍：593mm
5) 各軸運動范圍：
J 1軸：±170°
J 2軸：+85°/-135°
J 3軸：+185°/ -65°
J 4軸：±190°
J 5軸：±130°
J 6軸：±360°
6) 單軸速度：
J 1軸：400°/s
J 2軸：300°/s
J 3軸：520°/s
J 4軸：500°/s
J 5軸：530°/s
J 6軸：840°/s
7) 伺服電機：使用AC伺服電機進行電氣伺服驅動
4、底座
采用優質鋁板，表面機加工，尺寸250mm×250mm×15mm。
5、離線編程仿真軟件
 
提供所選的RobotStudio功能，如配置，編程和運行虛擬控制器。還可以通過以太網對實際控制器進行編程，配置和監控等在線操作。
具備以下功能：
（1）離線仿真軟件具有加載工作站、加載機器人、添加參考坐標系、添加機器人目標點、添加機器人程序、碰撞檢測、生成相應品牌的離線程序、Python 功能、機器人運動學建模等功能。
（2）仿真系統支持埃夫特、abb、Kuka，Fanuc、安川、史陶比爾、UR多種機器人，提供 250 種以上的各品牌機器人模型。
（3）具有離線編程功能，能夠直接生成包括但不限于埃夫特、abb、Kuka、Fanuc、安川、史陶比爾、UR 等 15 種及其以上國內主流品牌機器人的代碼。支持關節型機器人、Delta、SCARA、直角坐標等不同構型機器人。支持多種格式的三維 CAD 模型，可導入擴展名為 step、igs、stl 等格式文件，具有可以根據機器人 DH 參數創建 6 軸、7 軸串聯機器人模型的功能。 支持工件校準功能，能夠根據真實情況與理論模型的參數誤差自動調整軌跡參數；可實現工業機器人多種編程模式選擇，如手持工具或手持工件，可對三維模型進行平移、旋轉操作，軌跡生成可基于 CAD 數據，簡化軌跡生成過程，提高精度，可利用實體模型、曲面或曲線直接生成運動軌跡，包含豐富的軌跡調整優化工具包，如碰撞檢查、工業機器人可達性、姿態奇異點、軸超限、節拍估算、軌跡自動調整優化等功能。
（4）包含豐富的工藝應用工具包，必須包含但不限于打磨、噴涂、銑削、焊接等。可以自由設計定義工具及其坐標信息，實際工件與模型工件的坐標校準確保軌跡精度，碼垛工藝包模擬真實物料抓取擺放過程，支持APT Source 和 NC 格式 G 代碼的導入并自動轉化為工業機器人運動軌跡等功能。
（5）提供工業機器人虛擬教學模塊，如虛擬示教器、機器人部件裝配、自動生成仿真運動視頻。可以生成基于 html 播放的視頻和生成基于 pdf的 3 維操作文件。
（6）擴展二次開發：預留了多種通信接口，便于與外部智能傳感器及虛擬仿真軟件的融合，增加機器人的感官，使機器人更智能且安全，實現了智能視覺測量標定，視覺識別、碰撞檢測等功能，智能傳感器不僅擴展了應用場合，而且使機器人更加安全可靠。使學生更快地、更深入的了解工業機器人。
（7）提供強大的 python API 功能支持，集成所有離線編程軟件的離線編程功能，并允許開展大量機器人機構的自動化應用。可進行仿真和應用于程序機器人取放物體和應用于復雜的多機器人同步運動等。
（8）支持機器人精度標定功能，可以支持激光跟蹤儀標定和立體相機標定。
（9）支持多機器人同步運動仿真，至少能夠實現 3 個機器人的同步運動。
（10）具有機器人外部軸運動，能夠實現 7、8 軸的離線編程功能。
（11）具有整個工廠自動化生產線仿真功能，至少包含碼垛機、3 種及其以上類型機器人、流水線等。
（12）具有 ABB 虛擬示教器示教功能，能夠通過 ABB 虛擬示教器實現對機器人的手動操作以及程序代碼的自動運行。
<1>手動操作中，包含機器人的關節坐標系、線性坐標系以及工具坐標系下的手動控制運動。
<2>機器人數據虛擬示教器上的實時顯示。
<3>虛擬示教器上能夠按照 abb 真實示教器操作方式進行程序的插入、編輯、修改以及程序文件的保存和打開。
<4>虛擬示教器程序的再現執行，驅動機器人按照程序運動。
（13）具有集成無動力關節臂示教功能。具有 485 通訊和 TCP/IP 通訊兩種接口形式，能夠采集無動力關節臂示教軌跡。
（二）快換工具
 
搬運手爪工裝                  雙吸盤工裝
1、工具快換系統：機器人手臂安裝有法蘭端快換模塊，可實現不同工具間無需人為干涉自動完成切換，6路氣動信號，額定負載3kg，厚度38mm，重量125g。
2、夾爪工具：含有工具端快換模塊與法蘭端快換模塊配套，可穩固抓取搬運碼垛物料，總長140mm，夾頭為鋁合金材質，采用氣動驅動，內徑20mm，重復精度±0.01mm，閉合夾持力45N，開閉行程10mm。配有握力傳感器可以在觸摸屏上顯示當前握力。
3、吸盤工具：含有工具端快換模塊與法蘭端快換模塊配套，總長110mm，結構為鋁合金材質，4mm直徑吸盤1個，20mm直徑吸盤2個，可穩固抓取各種形狀的芯片零件及蓋板。
（三）碼垛單元
 
堆垛機：主要由行走機構、升降機構、貨叉伸縮機構、電氣控制系統及安全裝置等機構組成，與立體倉庫固定在一起。水平方向在鋪設的地軌上運行，采用交流蝸桿減速機且帶剎車功能，安裝有高精度旋轉編碼器，使機器具有一定的自鎖性和精確定位性；垂直方向采用鏈傳動機構，由鏈條、鏈輪、滑道及電機組成，采用交流減速電機且帶剎車功能，安裝有高精度編碼器。貨叉伸縮機構采用鏈條交流減速電機及鏈傳動機構，貨叉可以前伸，也可以后縮，具有位置傳感器進行定位控制。所有電機均采用變頻傳動方式，控制堆垛機平穩運行。
1、原料臺由鋁型材配合導槽構成，利用高度差實現物料自動排列，可滿足最多6個物料的存儲。
2、碼垛臺由臺面和支撐構成，臺面為POM，尺寸140mm×110mm×10mm，采用鋁合金型材支撐，高度160mm，可滿足多種形式的碼垛。
3、包含模擬物料，材質PVC，尺寸60mm×30mm×15mm，數量6個，采用工形設計方便夾爪夾持，可實現在兩個碼垛臺間的搬運、碼垛實訓。
（四）輸送線
輸送線是本套設備中的基本單元，由鋁合金型材、皮帶輸送機構、齒形傳送鏈、滾輪輸送機構、護欄、90度導向輸送機構、光電傳感器、物料定位機構等組成，傳輸線由變頻器帶動交流減速電機驅動，變頻器通過485通訊由PLC控制，可控制范圍內的任意速度。90度導向輸送機構由直流減速電機控制，完成輸送物料的90度換向。各物料定位機構使各物料在工作區域準確定位停止，實現相應的加工檢測工序。
（五）立體倉庫
 
立體倉庫采用工業標準鋼板加工而成，外表面噴涂彩色環氧聚塑，共有2層5列10個倉位，倉位都安裝有檢測裝置，檢測倉位狀態。
單層共2個料區，可分別用于存放。
（六）立體倉庫拼圖單元
 
 
 
 
 
 
 
作到自動換夾具模塊換取拼圖工具，到拼圖模塊進行拼圖實訓。模塊尺寸不小于550*350mm。
（七）操控面板
1、工作站啟動、停止、模式控制和急停按鈕，可實現對設備運行操作；
2、故障及設備運行狀態指示燈；
3、多個故障設置點，可模擬不同情況下的故障；
4、多個電路信號及氣路信號的快接插口，可以方便完成電氣接線及調試訓練；
5、包含工業HMI觸摸屏作為人機交互接口，TPC7062TX，是一套以*的Cortex-A8 CPU為核心（主頻600MHz）的高性能嵌入式一體化觸摸屏。該產品設計采用了7英寸高亮度TFT液晶顯示屏（分辨率800×480），四線電阻式觸摸屏（分辨率4096×4096）。同時還預裝了MCGS嵌入式組態軟件（運行版），具備強大的圖像顯示和數據處理功能。
（八）總控系統
1、采用西門子新一代PLC S7-1200實現集成控制，國際品牌，模塊化設計，可進行I/O模塊化擴展，提供RS485接口，共包含數字量44點輸入/40點輸出。
2、電氣控制元件采用國內品牌優質產品，包含濾波、短路保險等安全機制。
3、工作臺正面提供運行安全裝置，采用光柵傳感器，光軸數量8，光軸間距40mm。
4、操作過程可通過攝像頭采集記錄，焦距2.8mm，焦段廣角，清晰度720p，感光面積1/3英寸，IP66防水防塵，可通過WiFi連接云端監控，監控信息可存儲在擴展存儲卡中。
5、供氣系統功率550W，排氣量40L/min，壓力8bar，儲氣罐16L，無油，配套品牌氣路控制元件和真空元件。
（九）虛擬結合仿真軟件
技術指標
軟件基本功能：
蘊含了工業機電系統自主搭建、PLC編程、PLC控制系統調試等諸多機電專業技術、電氣自動化技術訓練的“三維虛擬仿真實時交互式教學軟件”。
使用全三維虛擬仿真技術，全場景漫游，實時構建工業機電系統；仿真包含現實中物理規則仿真及逼真工業現場音效仿真。
無需編程，面向三維圖形，通過鼠標拖拽三維元件，簡單快捷地創建工業系統。(有演示)
內置三維圖形化的元件庫，元件包括11大類，元件數不少于 200個。
構建完成的虛擬工業系統，通過一個外部信號采集盒，被控對象被各種外部技術控制。例如：PLC，機器人。不限規格、不限品牌。
信號采集盒支持16輸入，16輸出，3個模擬輸入，2個模擬輸出。至少4個輸入端口支持100K高速采樣，支付脈沖數據計數采樣。至少4個輸出端口支持100K高速輸出，支付脈沖輸出。
信號采集支持端口擴展，可擴展到128輸入，128輸出。
允許用戶增加3D模型到軟件中去，并能被軟件控制運動。(有演示)
元件庫中的主要元件參數
發射器：
貨物發射器應用于場景中時，可以自動生產貨箱或工件。可設置輸出順序，以及時間間隔。I/O點：1數字量輸出。
接收器：貨物接收器接收場景中所有傳送的貨箱或工件。
貨箱：貨箱分為小號、中號、大號三種不同規格。
托盤：能夠承受高重量貨物，用于堆放和運輸各種貨物。
皮帶傳送帶：中等負載運行的皮帶傳送帶，適用于傳送低負載貨物，可以雙向傳送，其I/O點具有模擬量和數字量兩種形式。I/O點：1數字量輸出，1模擬量輸出。模擬量控制速度，負值表示反方向。
同步帶定位傳送帶：同步帶定位傳送帶適用于傳送低負載貨物，在一個載具上安裝負載。傳送帶中空，可安裝定位機構，阻擋機構。I/O點：1數字量輸出，1模擬量輸出。模擬量控制速度，負值表示反方向。
等腰梯形式傳送帶：等腰梯形式傳送帶通常用于合并連接兩個低負載的傳送帶，構成三角形，有數字量和模擬量，可以雙向傳送貨物。I/O點：1數字量輸出，1模擬量輸出。
滾軸式運輸機：滾軸式傳送機通常用來運輸重型貨物，可以雙向傳輸，具有數字量和模擬量I/O點。
為了能夠更好地控制貨物的傳送，在滾軸之間的縫隙允許插入其他部件。I/O點：1數字量輸出，1模擬量輸出。
滑臺：斜道輸送機，適用于低負載分揀，通常用于連接兩個處理設備，用于積累貨物或各層之間貨物傳輸，在滑臺上無法控制貨物的傳送位置。
鏈條運輸機：用于并行相鄰傳輸機之間傳送貨物，可以實現直角傳輸，適合托盤的分揀工作。它是由一個重型焊接結構、滾軸及三條氣動驅動鏈條組成。I/O點：1數字量輸出，1模擬量輸出。
方位調整器：薄金屬結構可以附加在傳送帶上，用于指引貨物的運輸方向。它們通常用于在高速傳送期間貨物錯位，同時可以阻止貨物滑落。
轉盤定位儀：盤狀定位器，使用在傳送帶之間（拐角處）移動貨物，輔助貨物改變運輸方向。
旋轉臂分揀：旋轉臂分揀是一個45度角的機械臂分流器，通過一個齒輪電動機驅動，配有一個皮
帶用于幫助傳送貨物到下一個傳送帶，機械臂可以通過選擇配置進行左右旋轉。I/O點：數字量6輸出。
推桿：氣動驅動推桿分選機，用于分選小負載貨物，配有兩個簧片傳感器，測量前限位和后限位，有一個位移傳感器，用來測量桿的位置。同時推桿分選機具有單穩態和雙穩態，包含數字量和模擬量I/O點，還可以設置推桿的速度和位置。I/O點：數字量6輸入/4輸出，模擬量1輸入/1輸出；
擋板：擋板是一個氣動驅動裝置，單板上升是為了停止或累積貨物，主要用于阻擋小負載貨物。其停止功能經常與傳送組件一起使用，例如傳送帶、推桿。使用擋板可以調整貨物或監控貨物，正常狀態，擋板在下面，有輸出時擋板推出。I/O點：數字量1輸出；
滾軸擋板：滾軸擋板是一個氣動驅動裝置，當其被升起時用來停止或累積貨物，最主要的是用來停止重型貨物。通常滾軸擋板與傳送組件配合使用，例如阻止貨物之間的傳輸碰撞，它可以被安插在輸送機滾軸的縫隙中，正常情況是在下面。I/O點：數字量1輸出；
接近開關傳感器：該傳感器被用來檢測靠近傳感器的貨物，它配有一個發光二極管，如果在其檢測范圍內存在任何一個貨物二極管就會發光指示。提供1個數字量或者模擬量信號。檢測范圍：0-100mm，距離參數可調。
激光傳感器：它能發出激光束，并一個LED指示狀態。當有物體檔住激光束時，二極管將會發光指示，LED燈為紅色（檢測時），提供1個數字量信號。
光陣：光陣由一組平行排列的光束組成，可以檢測貨物是否存在，它是由一個發射器和一個接收器組成，為確保這兩個設備之間能夠同步，要求兩個設備必須彼此正面對準。當這兩個設備對準后，綠色燈發光指示，如果發射器和接收器之間同步沒有問題，所有光束能夠被中斷，提供9個數字量、或1個模擬量信號，模擬量數值為=（10/光束數量）*中斷光束數量。
開關按鈕：帶指示燈的開關按鈕，三種不同類型（啟動、復位、停止），開關按鈕可以有瞬時動作或交替動作兩種狀態，停止按鈕為常閉按鈕。I/O點：數字量1輸入/1輸出。
急停：急停按鈕為蘑菇頭形狀，通常用于緊急事件，二位紅色觸發動作，旋轉釋放，推下急停，沒有燈光指示，為常閉觸點。I/O點：數字量1輸入。
指示燈：儀表盤式指示燈，通常用在儀表盤上，指示安全工作狀態，有四種顏色（藍色、紅色、綠色、黃色）。   I/O點：數字量1輸出。
塔式指示燈：由三個燈組成的信號塔，它可以用在幾乎所有的區域，例如：如果某個機器的工作狀態是非常重要的，可以放置一個塔式指示燈作為提示。它有三種顏色（紅、黃、綠）。I/O點：數字量3輸出。
升降機：重型鏈條驅動式電梯，用來傳輸樓層之間所有類型的貨物，配有兩個帶擋光板的反射傳感器，放置在輸送機的兩個末端，其他傳感器安裝在電梯結構上用來檢測平臺的高度。電梯可以通過數字量或模擬量來控制。I/O點：數字量2輸入/5輸出，模擬量3輸入/2輸出；光電傳感器LED：綠色（未檢測狀態），黃色（檢測狀態）。
三軸門架：由伺服電機驅動，通常用來搬運在其他傳送機或托盤上的輕負載貨物，或者用于碼垛機的目的；抓取放置有四個自由度，其中3個應用于線性移動，1個用于角抓取旋轉，抓取裝置（夾持器）是通過吸盤，包括一個接近傳感器組成；抓取放置能夠通過數字量和模擬量控制，如果采用不連續配置抓取放置，則軸向運動為一步一步移動，每個上升沿則向所期望的軸向移動一步；當選擇模擬量配置時，每個坐標軸則能夠被設定具體的目標位置。I/O點：數字量4輸入/8輸出，模擬量5輸入/5輸出；
有軌叉車：軌道式叉車，通常用于搬運重物，由一個裝載車、一個可垂直移動的平臺和兩個雙向運動的叉子組成；兩個激光測距儀，放置在裝載車與平臺上，用來測量平臺的水平和垂直位置；它有數字量和模擬量，可根據配置進行選擇；每個有軌叉車最多可以容納54個庫位；I/O點：數值5輸入/4輸出，數字量5輸入/9輸出，模擬量5輸入/4輸出；
軟件內置已構建完成的工業系統范例不少于7個 ，包括但不限于：分揀系統、全自動立體倉庫、混料系統、AGV智能物流等等。
（十）工作臺架
1、鋁合金框架，雙抽屜結構，抽屜上放置網孔板，用于安裝電氣器件；
2、整體尺寸：2000mm×1200mm×700mm；
3、安裝臺面為鋁合金T型槽，臺面尺寸2000mm×1200mm，厚度20mm；
4、底部安裝有萬向腳輪和固定支撐，方便移動和固定。
5、鋁合金電腦桌（電腦：I5/4G/1T /DVD/DOS/19.5"）
（十一）氣動控制實訓單元
包含空壓機，調壓過濾器、氣閥以及電磁閥，各部件應滿足；
1、空壓機:
（1）電源電壓220V，額定功率550W；
（2）容積流量30L/min，儲氣罐容量30L；
（3）轉速1360r/min
（4）壓力7har，噪音68db。
2、調壓過濾器
（1）調壓范圍0.15--0.8MPa；
（2）過濾精度5um；
（3）使用壓力1.0MPa。
3、氣閥:
能控制氣路的通斷。
（十二）配套工具
提供安裝、調試工作站所需工具一套，包括：工具箱1個、內六角扳手1套、250mm活動扳手1把、螺絲刀1套、5米卷尺1個、斜口鉗1把、Y型端子鉗1把、裸端型端子鉗1把、剝線鉗1把、美工刀1把、萬用表1個、PLC編程線1根、觸摸屏編程線1根。
四、實訓項目
任務一 機械及電氣安裝調試
（一）工業機器人工具快換系統的安裝及接線
（二）檢測單元機械裝配、傳感器電纜接線和氣路連接
（三）PLC控制系統的I/O接線
（四）工業機器人的工作原點姿態
任務二 工業機器人維護及操作
（一）工業機器人微校操作
（二）轉數計數器更新操作
（三）工具TCP標定
任務三 產品碼垛
任務四 產品入庫
任務五 PLC編程、視覺設備及系統聯調
任務六 設備調試
（一）機器人握力的實驗
（二）機器人位移實驗
（三）機器人手臂加速度實驗
任務七 設備的維護和保養
（1）能夠按照機器人操作規程對機器人進行安全檢查
（2）根據系統的異常，機械故障進行簡單的維修和保養
（3）工業機器人的日、周、月檢查與維護