GZ015 机器人系统集成应用技术赛项正式赛卷（教师赛）（高职组[含素材]）.rar

场次号：赛位号：2023年全国职业院校技能大赛 高职组“机器人系统集成应用技术”赛项 教师赛 赛题A评分表配分表及得分表配分表及得分表 评分表评分表 模块模块 项目内容项目内容 配分配分 得分得分 1 模块一 机器人系统方案设计和仿真调试 40 2 模块二 机器人及周边系统单元调试 30 3 模块三 机器人系统集成联调 30 4 职业素养及严重违规项扣分 合 计 100 统分裁判（统分裁判（签字）签字）核分裁判（核分裁判（签字）签字）裁判长（裁判长（签字）签字）场次号：赛位号：1 模块模块 子项子项 评分标准评分标准 分值分值 得分得分 模块一模块一机器人机器人系统方系统方案设计案设计和仿真和仿真调试调试 40分分 任务1 系统方案设计和仿真调试 30分 附件1：系统布局方案与真实设备布局位置一致，得1分 1 附件1：单元名称正确，得0.8分，每错一项扣0.1分，最多扣0.8分。（总控单元、仓储单元、检测单总控单元、仓储单元、检测单元、打磨单元、分拣单元、加工单元、工具单元、元、打磨单元、分拣单元、加工单元、工具单元、执行单元执行单元）0.8 附件1：系统布局方案图纸绘制清晰，不潦草，得0.2分 0.2 附件2：拓扑结构与实际设备网络设置一致，得1分，少一处网络模块与连接，扣0.1分，最多扣1分。（需包含需包含3个个PLC、视觉、视觉、RFID、工业机器、工业机器人、网关连接到交换机、路由器上；人、网关连接到交换机、路由器上；5个远程个远程IO模模块串联，接到交换机或路由器上块串联，接到交换机或路由器上）1 附件2：设备名称正确，得0.4分，每项扣0.1分，最多扣0.4分 0.4 附件2：IP地址标写正确，得0.4分，每项0.1分，最多扣0.4分 0.4 附件2：控制系统方案图纸绘制清晰，不潦草，得0.2分 0.2 根据实际布局情况完成三维环境搭建，得1分。（三三维布局与方案布局图一致维布局与方案布局图一致）1 管理树-传感器列表下已定义有“仓储-光电传感器2”、“仓储-光电传感器5”，得0.5分 0.5 软件管理树-零件列表下，“仓储-信号灯2”、“仓储-信号灯5”的事件管理有设置红绿颜色变化，得0.5分 0.5 仓储单元2号托盘状态机定义正确，得0.5分 0.5 仓储单元5号托盘状态机定义正确，得0.5分 0.5 软件管理树-状态机列表下，定义有“加工-左侧滑动门”，得0.5分 0.5 虚拟仿真工作站正确设置“快照”，能恢复到工作站初始状态，得0.5分 0.5 虚拟仿真工作站能在“虚拟调试”“虚拟调试”界面，点击“连接PLC”，选择“旋思网关”，启动仿真，PLC连接状态为绿色打勾，得1分 1 能在虚拟HMI界面手动控制仓储单元工位2、5的托盘伸出缩回，得1分 1 能在虚拟HMI界面手动控制机床安全前面打开和关闭，得1分 1 场次号：赛位号：2 能正确监控机床安全门的打开、关闭状态，得1分 1 能正确监控仓储单元轮毂的有无状态，得1分 1 能正确监控导轨的位置，得1分 1 评分前选择：虚拟评分前选择：虚拟HMI选择装配选择装配5号车标，执行左侧分支（分拣轮毂）号车标，执行左侧分支（分拣轮毂）未通过绿色“自保持”按钮启动，扣未通过绿色“自保持”按钮启动，扣16分，后续流程不评分，任一步骤分，后续流程不评分，任一步骤错误，后续步骤不得分错误，后续步骤不得分 步骤1：工业机器人拾取合适工具，从2号仓位抓取轮毂，得1.5分 1.5 取完轮毂，料仓缩回，指示灯亮红灯，得0.5分 0.5 步骤2：抓取轮毂到视觉检测上，停留3s，得1分 1 步骤3：将轮毂放置到旋转工位上，更换打磨工具，对轮毂外圈一周进行打磨加工，得1.5分 1.5 步骤4：通过翻转机构，将轮毂翻转到正面朝上，得1.5分 1.5 步骤5：机器人更换吸盘工具，吸取5号车标，装配到轮毂上，得2分 2 步骤6：机器人更换工具，抓取轮毂，数控单元开门、夹具松开，放入轮毂，夹具夹紧，安全门关闭，得2分 2 步骤7：数控机床的XYZ轴运动到轮毂的中心位置，等待5s，回到安全点，得2分 2 步骤8：机器人从机床取出轮毂，到吹屑工位吹屑，轮毂顺时针旋转90度，停留3s，得1分 1 步骤9：机器人抓取轮毂，到RFID处模拟检测，停留3s，得1分 1 步骤10：机器人将轮毂放到分拣输送线上，轮毂分拣到1号道口，得2分 2 小计小计 30 任务2 系统搭建及故障排除 10分 工作站各单元安装完整，得1分 1 工作站各单元安装牢固、稳定，得1分 1 工作站各单元电路连接正确，得1分（各单元能正常各单元能正常通电通电）1 工作站各单元气路连接正确，得1分（各单元能正确各单元能正确通气通气）1 工作站各单元通信连接正确，得1分（各模块网线连各模块网线连接上接上）1 线槽盖盖好，导线、气管按要求放入线槽中，气管1 场次号：赛位号：3 没有有漏气现象，得1分；每错一项扣0.25分，最多扣1分。故障1：故障描述和排除方法正确，得2分。2 故障2：故障描述和排除方法正确，得2分。2 小计小计 10 故障描述故障描述 排除方法排除方法 故障故障1 1 工业机器人的工具快换、夹爪无法正常使用 将快换气路2号和4号气管互换 故障故障2 2 总控单元的三色灯红灯与绿灯显示状态相反 将端子排的红灯(ZK2Q023)和绿灯(ZK2Q022)信号线互换 裁判裁判(签名签名):选手确认（选手确认（签赛位号签赛位号）：）：场次号：赛位号：4 模块模块 子项子项 评分标准评分标准 分值分值 得分得分 模块模块二二机器人机器人及周边及周边系统单系统单元调试元调试 30分分 任务3 数控单元集成应用 6分 在手动模式和MDA模式下，通过按键2能控制数控前门打开，前门打开到位后按键2上方指示灯2亮，得0.5分 0.5 在手动模式和MDA模式下，通过按键4能控制数控夹爪松开，夹爪松开到位后按键4上方指示灯4亮，得0.5分 0.5 在手动模式和MDA模式下，通过按键6能控制数控前门关闭，前门关闭到位后按键6上方指示灯6亮，得0.5分 0.5 在手动模式和MDA模式下，通过按键8能控制数控夹爪夹紧，夹紧到位后按键8上方指示灯8亮，得0.5分 0.5 按要求完成刀具安装，得0.5分 0.5 正确进行对刀，得0.5分（根据（根据3.3任务能否正确加任务能否正确加工作为评判条件）工作为评判条件）0.5 按要求在机床MDA模式下加工产品零件，得3分（未通过实物加工出来、加工过程断刀均视为未未通过实物加工出来、加工过程断刀均视为未加工出零件，不得分加工出零件，不得分）3 小计小计 6 任务4 视觉单元集成应用 6分 按要求完成视觉的安装，得0.5分，能采集清晰稳定的图像，得0.5分。1 按要求完成视觉的标定，得 1分。（根据根据4.3任任务评判，能正确检测出划痕尺寸，此部分正务评判，能正确检测出划痕尺寸，此部分正确确）1 4 4号仓位轮毂：视觉检测区域号仓位轮毂：视觉检测区域1 1贴“划痕贴“划痕1 1”贴纸，视觉检测区域”贴纸，视觉检测区域2 2贴字符贴字符5 5“DNUMDNUM”场次号：赛位号：5 模块模块 子项子项 评分标准评分标准 分值分值 得分得分 能正确检测出划痕尺寸，在WINCC显示出来，显示范围误差不超过27mm0.5mm，得2分 2 能正确检测出字符“DNUM”，在WINCC显示出来，得2分 2 小计小计 6 任务5 机器人系统与周边设备集成调试 18分 初始状态：轮毂正面朝上放置到初始状态：轮毂正面朝上放置到3 3号仓位中，视觉检测区域号仓位中，视觉检测区域2 2贴字符贴字符2 2“LONGLONG”机器人运动状态打到自动运行模式，评分过程任意流程中断或错误，评机器人运动状态打到自动运行模式，评分过程任意流程中断或错误，评分结束，中断后的内容不给分分结束，中断后的内容不给分 按下控制面板的绿色“自复位”按钮，流程启动，三色灯绿灯以1Hz频率闪烁，得1分 1 步骤1：3号料仓推出，机器人拾取合适的快换工具，完成轮毂抓取，将轮毂放到打磨工位上，得1.5分 1.5 步骤2：机器人更换吸盘工具，完成1号位车标抓取，得1分 1 步骤3：机器人将车标装配到轮毂上，得1.5分 1.5 步骤4：机器人更换工具，抓取轮毂，放到机床加工，得1.5分 1.5 步骤5：加工图案正确，得1分 1 步骤6：加工完成，机器人将轮毂从机床取出，得1分 1 步骤7：将轮毂放到吹屑工位内，顺时针旋转90度吹屑2s，得1分 1 步骤8：机器人将轮毂放到打磨工位，通过翻转工装实现轮毂翻面，得1.5分 1.5 步骤9：到视觉检测单元检测，得1分 1 步骤10：将轮毂放到旋转工位，在旋转工位使用端面打磨工具，完成打磨工艺2 的打磨轨迹，得2分 2 场次号：赛位号：6 模块模块 子项子项 评分标准评分标准 分值分值 得分得分 步 骤 11：将 轮 毂 取 出，正 面 RFID 写 入 数 据“CP02”，得1.5分，（裁判通过（裁判通过WINCC界面验证界面验证是否写入正确）是否写入正确）1.5 步骤12：将轮毂放到分拣皮带上，分拣到3号道口，得2分 2 步骤13：流程结束，三色灯绿灯熄灭，红灯常亮，得0.5分 0.5 小计小计 18 裁判裁判(签名签名):选手确认（选手确认（签赛位号签赛位号）：）：场次：第 场 赛位号：7 模块模块 子项子项 评分标准评分标准 得得分分 子项子项 得分得分 模块模块三三机器人机器人系统系统集集成联调成联调 30分分 任务6 机器人系统功能优化与综合调试 20分 评分前准备：轮毂正面朝上放到评分前准备：轮毂正面朝上放到5号仓位中，背面贴“划痕号仓位中，背面贴“划痕3”，位置如下图”，位置如下图 轮毂检测工艺优化：通过WINCC界面启动“轮毂检测工艺优化”流程，机器人抓取5号仓位轮毂，得0.25分 0.25 轮毂检测工艺优化：轮毂进行检测，放到打磨工位，翻转至旋转工位，得0.5分 0.5 轮毂检测工艺优化：机器人利用端面打磨工具在划痕位置上方5mm出模拟追踪打磨，得3分 3 轮毂检测工艺优化：打磨完成，机器人放回工具，流程结束，得0.25分 0.25 WINCC界面：能测试数控单元、分拣单元气缸手动点动，得0.5分 0.5 WINCC界面：能测试RFID芯片的数据读、数据写功能，得0.5分 0.5 WINCC界面：能控制导轨正反转、回原点运动，得0.5分 0.5 WINCC生产监控界面：显示“轮毂检测工艺优化”运行时长，以柱状图展示，得0.5分 0.5 WINCC生产监控界面：显示仓储单元库位信息正确，得0.5分 0.5 WINCC生产监控界面：显示工业机器人的手动/自动状态、急停状态（按下示教器急停按钮验证）（按下示教器急停按钮验证）、电机运行状态（机器人手动时运行状态为闪烁，自动时常亮）（机器人手动时运行状态为闪烁，自动时常亮）正确，全部状态都正确得1分，每错1个扣0.5分，最多扣1分 1 WINCC生产监控界面：正确显示导轨实时位置、速度，得0.5分 0.5 数控单元优化：能完成加工字母“BF”的加工，得2分（系统联调如能正确运行，则该项给分，否则选手单独执行）2 检测单元优化：能写入当前实时时间戳信息，并在WINCC显示出来（例如例如20232023年年8 8月月2020号周日号周日9 9点点2828分，分，则写入：则写入：20232023-8 8-2020-SunSun-09h28m09h28m），得），得2分分（系统联调如能正确运行，则该项给分，否则选手单独执行）2 裁判指定写入预置裁判指定写入预置RFID信息为：“信息为：“B1B4A1A2C2C3E2”,联调流程必须由联调流程必须由MES下单运行，否则该流程不得分。下列步骤某一步错误，后续步骤不得下单运行，否则该流程不得分。下列步骤某一步错误，后续步骤不得分。必须按步骤执行，跳步骤执行也错误分。必须按步骤执行，跳步骤执行也错误 步骤1：机器人从仓储单元1号工位取出轮毂，到RFID处读取数据，得0.5分 0.5 场次：第 场 赛位号：8 模块模块 子项子项 评分标准评分标准 得得分分 子项子项 得分得分 步骤2：将轮毂放到打磨单元，完成打磨区域1、打磨区域2打磨，得1分 1 WINCC界面有显示当前执行B1工序，得0.25分 0.25 步骤3：机器人抓取轮毂，进行吹屑，得1分 1 WINCC界面有显示当前执行B4工序，得0.25分 0.25 步骤4：机器人将轮毂放入机床中，完成字母B、F加工，得1分 1 WINCC界面有显示当前执行A1、A2工序，得0.25分 0.25 步骤5：机器人抓取轮毂，到翻转机构翻面，得1分 0.75 步骤6：机器人抓取轮毂，到RFID读写器上，写入数据正确，得1分（需在（需在WINCC手动读取数据出来验证写入数手动读取数据出来验证写入数据正确性，数据为当天星期几英文缩写、几点几分据正确性，数据为当天星期几英文缩写、几点几分 如星如星期一，期一，8点点20分，数据为：分，数据为：Mon 08h20m）1 WINCC界面有显示当前执行C2、C3工序，得0.25分 0.25 步骤7：机器人将轮毂放到分拣单元，分拣到2号道口，得1.5分 1.5 WINCC界面有显示当前执行E2工序，得0.25分 0.25 小计小计 20 任务7 MES系统应用 10分 能在MES界面的工艺派工中心下，录个订单，得2分 2 能通过平板登录主管账号，进行订单审批，得2分 2 能在MES界面进行设备作业派工，在生产执行中心执行启动流程，对应任务6的联调流程开始启动，得3分 3 在平板的生产主管账号，能监控设备运行状态，执行单元平移滑台运动位置正确，得0.5分 0.5 在平板的生产主管账号，能监控设备运行状态，仓储单元各轮毂状态显示正确，得0.5分 0.5 在平板的生产主管账号，能监控数控单元状态，当前刀具号显示正确，得0.5分 0.5 在平板的生产主管账号，能监控数控单元状态，当前X/Y/Z轴坐标显示正确，得0.5分 0.5 在平板的生产主管账号，能监控数控单元状态，当前主轴转速显示正确，得0.5分 0.5 在平板的生产主管账号，能监控分拣单元状态，当前分拣道口轮毂有无状态显示正确，得0.5分 0.5 小计小计 10 裁判裁判(签名签名):选手确认（选手确认（签赛位号签赛位号）：）： 1 20232023 年全国职业院校技能大赛年全国职业院校技能大赛高职组“机器人系统集成应用技术”赛项高职组“机器人系统集成应用技术”赛项竞赛任务书（教师赛）竞赛任务书（教师赛）赛题赛题 A A选手须知：1.本任务书共 27 页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，并进行任务书的更换。2.参赛队应在5小时内完成本任务书规定内容。3.竞赛工位提供 2 台计算机，参考资料存储在“D:参考资料”文件夹中。选手在竞赛过程中利用计算机创建的程序文件必须存储到“D:技能竞赛”文件夹中，未存储到指定位置的程序文件不作为竞赛成果予以评分。请及时对程序文件存储，建议每10-15分钟1 次。4.任务书中只允许填写竞赛相关信息，不得出现学校、姓名等与身份有关的信息或与竞赛过程无关的内容，否则成绩无效。5.由于参赛选手人为原因导致竞赛设备损坏，以致无法正常继续比赛，将取消参赛队竞赛资格。6.选手在比赛期间内任何时间，均不得损毁、丢弃或赛后带离与比赛相关的材料、工具、图纸、程序、文件等相关资料，否则取消选手比赛资格，比赛成绩以零分计。7.竞赛过程中违反相关规定的，根据评分表中扣分项目进行违规扣分。场次号：赛位号：2 任务背景：机器人系统集成需求及产品生产要求 1.背景介绍背景介绍 企业需要对现有机器人系统进行集成，以满足产品零件的生产单元升级改造和不同类型产品零件的共线生产。以智能制造技术为基础，在现有设备单元的基础上，结合工业机器人、视觉、数控系统、RFID 等设备，实现柔性化生产；选用工业以太网通讯方式完成设备端的控制和信息采集，利用人机交互系统、MES 系统完成对生产全流程的监控和优化，实现智能化生产；请根据具体任务要求和硬件条件，完成机器人系统的单元改造的集成设计、安装部署、编程调试，实现试生产验证。2.生产对象生产对象 生产对象为汽车行业的轮毂零件，完成粗加工后的半成品铸造铝制零件。轮毂零件在其正面、背面布置有定位基准、RFID 电子信息区域、零件缺陷表征区域、数控加工区域等。（1）产品零件在应用平台各单元中通过轮廓和定位基准实现准确定位，正面背面定位方式相同。（2）产品的拾取须采用专用工具实现，如产品的正面拾取与背面拾取，均须采用不同的工具实现相应功能。选手可根据不同功能要求自行选择合理的工具，并完成相关任务。（3）下图为所示加工零件图 3 图 1 加工零件图示 3.职业素养职业素养 竞赛过程中，对参赛选手的技术应用合理性、工具操作规范性、机械电气工艺规范性、耗材使用环保性、功耗控制节能性以及赛场纪律、安全和文明生产等职业素养进行综合评价，采用扣分制。模块一 机器人系统方案设计和仿真调试（40 分）任务任务 1 系统方案设计和仿真调试系统方案设计和仿真调试（30 分分）4 1.1 系统方案设计系统方案设计（1）根据产品生产工艺流程（图 6 所示），结合所提供的硬件单元尺寸和功能，合理设计各单元的布局分布。（2）绘制布局方案：在任务书附件一上绘制系统布局方案，要求各单元用框图表示并用文字标识文字标识（总控单元、仓储单元、检测单元、打磨单元、总控单元、仓储单元、检测单元、打磨单元、分拣单元、数控单元、工具单元、机器人单元分拣单元、数控单元、工具单元、机器人单元），比例适当。（3）根据产品生产工艺流程（图 6 所示），结合提供的硬件单元功能，合理设计控制系统结构。（4）绘制控制系统通讯拓扑结构图：在任务书附件二上绘制控制系统方案，要求各功能单元的远程 IO 模块必须连接到总控单元的 PLC 上，通过连线体现出所有网络通信设备的连接情况，并注明设备名称设备名称、通讯方式通讯方式和和通讯通讯地址地址。注：“数控单元”对应技术平台参考资料中的“加工单元”；注：“数控单元”对应技术平台参考资料中的“加工单元”；“机器人单元”“机器人单元”对应技术平台参考资料中的“执行单元”。对应技术平台参考资料中的“执行单元”。1.2 系统仿真系统仿真搭建搭建（1）根据系统布局方案设计结果，在虚拟调试软件中，搭建工业机器人、数控、工具、仓储、分拣、检测、打磨等组成的机器人集成应用系统。（2）在虚拟仿真系统中，定义仓储单元 2 号、5 号工位的光电传感器，使其具备传感器检测功能，可以检测对应工位上的产品零件，并关联对应变量。（3）在虚拟仿真系统中，定义仓储单元 2 号、5 号工位的红、绿指示灯颜色状态，要求仓位有料显示绿色，无料显示红色，关联对应变量。（4）在虚拟仿真系统中，定义仓储单元 2 号、5 号托盘状态机。在模型“场景”下，找到“仓储-托盘 2”和“仓储-托盘 5”装配体，定义为状态机，命名为“仓储-托盘 2状态机”和“仓储-托盘 5状态机”，设定状态机运动模 5 式为“平移”，运动最小值“0mm”，最大值“125mm”，方向与实际气缸运动方向一致；设定两个状态，状态 1 为缩回状态，运动时间 0s，关节值0mm，状态 2为伸出状态，运动时间 1s，关节值 125mm。（5）在虚拟仿真系统中，定义加工单元前门状态机。在模型“场景”下，找到“加工-左侧滑动门”装配体，对装配体部件进行重命名，并且定义为状态机，命名为“加工-左侧滑动门状态机”，设定状态机运动模式为“平移”，运动最小值“0mm”，最大值“550mm”，方向与实际气缸运动方向一致，设定两个状态，状态 1 为关门状态，运动时间 0s，关节值 0mm，状态 2 为开门状态，运动时间1s，关节值550mm。完成状态机定义后，用“加工-左侧滑动门状态机”抓取“加工-左滑动门-传感器遮挡板”。（6）虚拟仿真工作站的状态机、指示灯、传感器、导轨等进行变量关联，所有涉及的变量按表表 1地址进行配置。表 1 变量地址 序号 地址 功能注释 序号 地址 功能注释 1 M200 仓储-托盘 2 1 M201 托盘 2 伸出位 2 M202 托盘 2 缩回位 2 M203 仓储-托盘 5 3 M204 托盘 5 伸出位 4 M205 托盘 5 缩回位 3 M210 加工-左侧滑动门 5 M211 左侧滑动门开门 6 M212 左侧滑动门关门 4 M213 加工-夹紧钳 7 M214 加工-夹紧钳松开 8 M215 加工-夹紧钳夹紧 5 M220 打磨-转位升降机构 9 M221 升降机构上升位 10 M222 升降机构下降位 6 M230 打磨-转位夹具 11 M231 转位夹具逆时针 180 12 M232 转位夹具顺时针 180 7 M240 打磨-转位夹具夹爪 1 13 M241 转位夹具夹爪 1 松开 转位夹具夹爪 2 松开 打磨-转位夹具夹爪 2 14 M242 转位夹具夹爪 1 夹紧 转位夹具夹爪 2 夹紧 8 M300 分拣-横挡板 1 15 M301 分拣-横挡板 1 抬起到位 16 M302 分拣-横挡板 1 落下到位 9 M310 分拣-上推板 1 回位 17 M313 分拣-上推板 1 回位到位 10 M311 分拣-上推板 1 伸出 18 M314 分拣-上推板 1 伸出到位 11 M312 分拣-上推板 1 推出 19 M315 分拣-上推板 1 推出到位 12 M320 分拣-下推板 1 回位 20 M323 分拣-下推板 1 回位到位 6 13 M321 分拣-下推板 1 伸出 21 M324 分拣-下推板 1 伸出到位 14 M322 分拣-下推板 1 推出 22 M325 分拣-下推板 1 推出到位 15 M330 仓储工位 2 指示灯 23 M340 仓储工位 2 传感器 16 M350 仓储工位 5 指示灯 24 M360 仓储工位 5 传感器 17 M1000 机器人导轨地址(float数据类型)25 M1100 机器人导轨位置反馈(float 数据类型)18 M1200M1200 机床机床 X X 轴地址轴地址(float(float数据类型数据类型)2626 M1204M1204 机床机床 X X 轴地址到位反馈轴地址到位反馈(float(float 数据类型数据类型)1919 M1208M1208 机床机床 Y Y 轴地址轴地址(float(float数据类型数据类型)2727 M1212M1212 机床机床 Y Y 轴地址到位反馈轴地址到位反馈(float(float 数据类型数据类型)2020 M1216M1216 机床机床 Z Z 轴地址轴地址(float(float数据类型数据类型)2828 M1220M1220 机床机床 Z Z 轴地址到位反馈轴地址到位反馈(float(float 数据类型数据类型)（7）正确设置虚拟仿真工作站的快照，快照为工作站初始状态。1.3 虚拟调试虚拟调试（1）编写虚拟HMI程序，自行设计HMI界面，在虚拟 HMI界面中能进行手动控制仓储单元2号、5号工位的托盘伸出缩回、控制机床安全前门打开关闭；能监控机床安全前门的打开、关闭状态；监控仓储单元2号、5号轮毂有无状态；监控工业机器人当前导轨位置。（3）通过硬件网关，利用硬件按键来启动虚拟调试软件的工程文件运行，要求按下总控单元控制面板的绿色绿色“自保持自保持”按钮，开始运行虚拟联调流程（2）编写虚拟 HMI程序，自行设计 HMI界面，要求实现通过虚拟 HMI 选择装配车标号（可选 2 号车标或 5 号车标），再选择流程分支，进入左侧分支（分拣轮毂）或者右侧分支（轮毂回仓）。（4）根据轮毂零件的生产工艺流程要求，编写 PLC 程序，编写虚拟仿真系统中工业机器人仿真程序，最终实现虚拟调试，验证设备布局方案和工艺流程的合理性。工艺流程如下图 2 所示，需结合表 2 所示的初始特征及状态信息，调整工作站轮毂、车标摆放位置，完成 1 个轮毂零件的生产流程虚拟联调。注：虚拟注：虚拟 HMI型号选手在博图软件内自行选择即可。型号选手在博图软件内自行选择即可。7 工艺流程开始2号仓位出轮毂到检测单元视觉检测在视觉光源上方50mm处停留3s2号工位料仓推出，亮绿灯，取完轮毂，料仓缩回，亮红灯进行轮毂打磨将轮毂放置于旋转工位，更换打磨工具，对轮毂外圈一周进行打磨加工将轮毂放到数控加工单元进行加工轮毂在检测单元检测控制数控单元开关门、夹具夹紧、要求控制机床的XYZ轴运动到加工车标上方，停留5s后，XYZ轴运动回安全点，等待机器人取料在RFID处检测，停留3s将轮毂放到分拣输送带上，分拣到1号道口工艺流程结束由虚拟HMI选择车标（2或5号位）机器人吸取对应的加工车标，安装到轮毂上进行轮毂翻面通过翻转机构，将轮毂翻转到正面朝上轮毂放到吹屑工位进行吹屑轮毂零件在吹屑工位内顺时针转90度，停留3s放回仓储单元2号工位中虚拟HMI选择图 2工艺流程图 表 2 虚拟调试过程轮毂初始状态 轮毂放置初始位置轮毂放置初始位置 是否安装车标是否安装车标 轮毂放置方向轮毂放置方向 2 号仓 无 正面朝下 注：运行过程中，机器人不得出现轴超限、不可达、奇异点等情况。PLC程序下载到总控单元的 PLC1中。任务任务 2 系统搭建及故障排除系统搭建及故障排除（10 分分）2.1 硬件搭建硬件搭建 根据虚拟仿真验证的系统布局方案设计，调整各单元的相对位置，完成应用平台的硬件拼装固定。要求：根据布局设计完成各单元位置调整。要求：要求：各单元地脚支撑升起，各单元间通过连接板固连。对各单元的底柜门板做调整。要求：要求：应用平台底柜内部连通、无门板遮挡，外侧四周全部安装门板，多余门板放置在 U 型支架内。8 2.2 电气及网络连接电气及网络连接 根据系统布局方案设计和控制系统方案设计，完成各单元的电路、气路、通讯线路连接，完成工业机器人示教器的线缆连接。要求：（1）电源线缆由单元底柜的底板快接插头安装后通过底柜的下部线槽铺设；气源、通讯线缆由设备端安装后通过底柜的上部线槽铺设。（2）单元间电源线缆未放入线槽部分，不能出现折弯，整齐摆放在底柜底板上。（3）应用平台总电源线路完成连接后用赛位内提供的临时线槽覆盖。（4）气源线缆在台面部分必须进入线槽，未进入线槽部分利用固定扣和扎带固定在台面或立柱上，要求裁剪长度合适，不能出现折弯、缠绕和变形，不允许出现漏气。（5）通讯线缆在台面部分必须进入线槽，未进入线槽部分利用固定扣和扎带固定在台面或立柱上，不能出现折弯、缠绕和变形。（6）工业机器人示教器线缆在插接时注意接口方向和旋紧螺母的使用方法，不得在未完全插入前转动快接插头。（7）手动测试单元功能动作。2.3 系统故障诊断与排除系统故障诊断与排除 根据电气原理图，检查各单元功能，设备存在两处故障需要选手进行排除，分别是：（1）工业机器人快换气路存在连接故障 1 处，请参照电气、气路接线图判断故障位置，并修复。（2）总控单元的台面部分存在电气接线故障 1 处，请参照电气接线图判断故障位置，并修复。请排除故障并在请排除故障并在任务书附任务书附件三件三上上填写故障记录表。填写故障记录表。9 注意：不涉及强电部分。若无法排除故障，正式开赛 90 分钟后可由选手向现场裁判申请技术人员帮助排故，恢复过程不予补时，评分表中此项不得分。模块二 机器人及周边系统单元调试（30 分）该模块该模块联调联调评分时需满足以下要求：评分时需满足以下要求：（1）任务 3、任务 4为单独功能评分；（2）任务 5 评分时机器人需处于自动模式自动模式，不允许流程中断，如中断则中断前流程有分，后续部分无分；（3）任务 5 联调演示参考图 6 所示流程图进行演示。联调要求按下控制面板的绿色绿色“自复位自复位”按钮，流程启动，三色灯绿灯以 1Hz 频率闪烁，流程结束，三色灯绿灯熄灭，红灯常亮。任务任务 3 数控单元集成调试数控单元集成调试（6 分分）3.1 数控数控 PLC 编程调试编程调试 要求按照“D:参考资料应用平台介绍”的数控单元信号表，编写数控内部的 PLC程序，实现：（1）在手动模式和 MDA 模式下，通过按键 2 控制数控前门打开，前门打开到位后按键 2上方指示灯 2亮。（2）在手动模式和 MDA 模式下，通过按键 4 控制数控夹爪松开，松开到位后按键 4上方指示灯 4亮。（3）在手动模式和 MDA 模式下，通过按键 6 控制数控前门关闭，前门关闭到位后按键 6上方指示灯 6亮。（4）在手动模式和 MDA 模式下，通过按键 8 控制数控夹爪夹紧，夹紧到位后按键 8上方指示灯 8亮。10 图 3按钮、指示灯定义图 注注:从数控机床上载程序，仅允许修改从数控机床上载程序，仅允许修改 SBR9“Wincc_828D”例行程序，”例行程序，其他程序不允许修改。其他程序不允许修改。3.2 刀具安装和对刀刀具安装和对刀（1）刀具安装 利用现场所提供的工具及刀具完成数控单元的刀具安装。对数控系统进行操作设置，根据虚拟刀库刀具信息新建对应刀具，以便后续数控加工编程使用。其中，加工单元中虚拟刀库内已存有 6 把刀具，各刀具信息如表 3 所示，刀库中编号 01-06 分别对应 T1-T6。在数控系统中建立刀具信息时，单刃螺旋铣刀、双刃螺旋铣刀对应数控系统中的“铣刀”类型，球头铣刀对应数控系统中的“圆柱形球头模具铣刀”类型，刀具长度参数对应刀库中刀具的总长度数据。表表 3 3 虚拟刀库刀具信息表虚拟刀库刀具信息表 刀具编号 刀具类型 刀具直径 mm 刀刃长度 mm 刀具总长度 mm 01 单刃螺旋铣刀 2 15 38 02 单刃螺旋铣刀 2 10 38 03 双刃螺旋铣刀 2 15 38 11 04 双刃螺旋铣刀 2 10 38 05 球头铣刀 2 15 38 06 球头铣刀 2 10 38（2）建立机床坐标系和工件坐标系原点 对数控系统进行操作设置，正确设置机床机械零点。并进行对刀对刀操作。3.3 数控加工数控加工 参照图 4 所示加工图纸和表 4 加工工艺表，编写或调用加工程序，完成工件加工；图 4 加工图纸 表 4 数控加工工艺表 工步 刀具 主轴转速（r/min）进给速度（mm/min）切削深度（mm）类型 刀刃直径（mm）1 双刃螺旋铣刀 2 1010000000 50500 0 0.0.5 5 要求：要求：（1）须在产品零件范围内加工；（2）数控加工产品零件需选手完成数控编程调试，在机床 MDA 模式下运行对模式下运行对应加工程序验证应加工程序验证；12（3）数控加工后能够清晰的看出产品零件特征即可，其他不做特别要求；（4）加工开始和结束时主轴位置处于机床坐标系原点。任务任务 4 视觉单元集成应用视觉单元集成应用（6 分分）4.1 视觉安装视觉安装（1）根据现场提供的相机支架零部件，完成相机的机械、电气安装。（2）对视觉单元的相机镜头焦距/光圈、光源亮度等进行调整，使视觉控制器可采集到清晰稳定的图像。4.2 视觉标定视觉标定 编写视觉标定程序，完成视觉系统参数标定。利用现场提供的校准板校准板工具，通过编写工业机器人和视觉程序，完成视觉的校准。4.3 视觉检测视觉检测 初始 1 个轮毂背面朝上放置在仓储单元工位 4 上，视觉检测区域 1 贴有随机长度的划痕贴纸（固定位置）、视觉检测区域 2 贴有字符贴纸（固定位置）。通过工业机器人抓取轮毂零件置于视觉单元的视觉相机视野，编写 PLC、WINCC程序，实现以下功能:（1）抓取仓储单元工位 4 上的轮毂，完成轮毂正面视觉检测区域 1 上的划痕检测，要求正确检测出划痕的长度；完成视觉检测区域 2 上的字符检测，要求正确检测出对应字母；并将长度数值、字符信息在 WINCC 界面上正确显示出来。检测完成，放回仓储工位 4。划痕长度数值是在视觉控制器经过校准后，获取的视觉数据，且该数值长度与实际长度误差不得超过0.5 mm（WINCC显示长度数据保留小数点后 2位）。注：比赛中，选手选择不干胶贴纸自行黏贴测试，评分时，划痕及字符注：比赛中，选手选择不干胶贴纸自行黏贴测试，评分时，划痕及字符由裁判指定重新贴；涉及的机器人动作编程、周边单元编程，按任务由裁判指定重新贴；涉及的机器人动作编程、周边单元编程，按任务 5的功能要求。的功能要求。13 任务任务 5 机器人系统与周边设备联调机器人系统与周边设备联调（18 分分）5.1 机器人编程调试机器人编程调试(1)工业机器人安全姿态设定 对工业机器人操作与编程，确定工业机器人本体的安全姿态，此姿态下工业机器人本体不会与周边设备发生碰撞。当机器人单元第七轴运行时，工业机器人本体必须保持此姿态，不得同时动作。(2)机器人单元第七轴参数配置 对机器人单元中的 PLC 编程，设置伺服电机的控制参数与实物规格一致，实现 PLC 对第七轴的运动控制。其中伺服电机编码器分辨率为 131072 pulses/rev（17 线），伺服电机驱动器电子齿轮已设置为 900:1，减速机减速比 3:1，同步带减速比 1.5:1，滚珠丝杠导程 5mm。要求：要求：第七轴运动速度不得超过50 mm/s。根据所提供的机器人单元内部接线图，对机器人单元内部的 PLC 进行编程，使第七轴实现回原点、定位运动、定速运动功能，原点传感器位于标尺零刻度一侧。(3)快换工具的拾取与放回 对工业机器人操作与编程，使工业机器人可以完成对所需工具的拾取与放回，动作过程连贯无碰撞。快换工具在工具架的位置根据使用需求自行调整。注意：注意：工业机器人不得悬空释放工具使其掉落到工具架上。(4)快换工具的使用 对工业机器人操作与编程，使工业机器人可以完成对所使用工具的动作控制，如夹爪类工具的夹紧/松开、吸盘类工具的吸取/释放、电动工具的旋转，并实现产品的拾取、释放、加工等。5.2 机器人与数控机床联调机器人与数控机床联调 14 编写工业机器人与 PLC程序，要求如下：(1)工业机器人将从打磨工位上取一个轮毂，数控单元安全门打开，工业机器人将轮毂上料到数控单元的夹具上；(2)工业机器人退出数控单元，数控单元安全门关闭，数控单元夹具夹紧轮毂；(3)数控机床完成指定图 4 所示的加工图纸图形和表 4 的加工工艺表进行加工（选手需根据产品零件的正背面状态在打磨单元自行完成翻转动作，确保对产品零件正面的数控加工区域进行数控加工），加工完成后数控主轴复位，主轴回到机床原点。(4)工业机器人将产品零件从数控单元的夹具上拾取出来。5.3 机器人与视觉系统联调机器人与视觉系统联调 编写机器人与视觉程序，要求如下：(1)工业机器人抓取轮毂零件，进行背面区域的产品特征视觉检测；(2)检测视觉区域 2 的字符贴纸，如字符包含“D”，则进入流程左侧分支；(3)检测视觉区域 2 的字符贴纸，如字符不包含“D”，则进入流程右侧分支；5.4 机器人与其他外围设备联调机器人与其他外围设备联调(1)仓储单元 根据控制系统方案设计结果和所提供的仓储单元内部接线图，制定仓储单元立体仓库工艺，实现以下功能：由外部信号控制仓位托盘推出和缩回。每个仓位的传感器可以感知当前是否有产品零件存放在仓位中。15 仓位指示灯根据仓位内产品零件存储状态亮灯，当仓位内没有存放产品零件时亮红灯，当仓位内存放有产品零件亮绿灯。(2)分拣单元 根据控制系统方案设计结果和所提供的分拣单元内部接线图，制定分拣单元的工艺，实现以下功能：根据外部指令启动传动带，指定分拣机构的挡料气缸下降，并当产品零件运动到指定分拣机构时，传送带停止。当产品零件触发传送带起始端传感器后，根据外部指令将对应道口分拣机构升降气缸降下。当产品零件运动到指定分拣机构前，该分拣机构推动气缸将产品零件推入分拣道口，再通过道口的定位气缸将产品零件定位到 V 型槽处，保持 3s 后缩回。(3)打磨单元 根据控制系统方案设计结果和所提供的打磨单元内部接线图，制定打磨单元的工艺，实现以下功能：当工业机器人准备将轮毂零件放置到打磨工位或准备将轮毂由打磨工位取走时，打磨工位的夹紧气缸松开，翻转工装处于旋转工位一侧；当工业机器人准备将轮毂零件放置到旋转工位或准备将轮毂由旋转工位取走时，旋转工位的夹紧气缸松开，翻转工装处于打磨工位一侧；翻转工装可将轮毂