职业院校技能大赛机器人技术应用样题(1).docx
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1、2022 年江西省职业院校技能大赛中职组“机器人技术应用”赛项竞赛任务书(样题)选手须知:1任务书共 32 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 4 小时内完成任务书规定内容。3 参考资料(工业机器人操作手册、视觉控制器操作手册、 PLC 控制器操作手册、 HMI 操作手册、平台简介等)放置在“D:参考资料 ”文件夹中。4选手在竞赛过程中利用电脑创建的软件程序文件必须存储到“D:技能竞 赛 ”文件夹中, 其中 PLC 文件的命名格式为“PLC+场次号+工位号 ”,触摸屏文 件的命名格式为“HMI+场次号+工位号 ”,三维环境搭建文件的命
2、名格式为“ART+ 场次号+工位号 ”,涂胶离线仿真文件的命名格式为“TJ+场次号+工位号 ”。未 按要求保存的文件不予以评分。计算机编辑文件请实时存盘, 建议 10- 15 分钟存盘一次,客观原因断电情况下,酌情补时不超过十五分钟。5 任务书中只得填写竞赛相关信息, 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。6 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。竞赛场次: 第 场 赛位号: 第 号1本次任务选择工业机器人在 3C 行业中最典型的异形芯片插件工序为应用 背景,涵盖了工业机器人系统的安装调试、集成应用与维护维修等工作
3、领域, 融合典型的涂胶、码垛、分拣、装配等工作任务, 考察选手工业机器人系统应用等专业能力、团队协作、质量控制和安全意识等职业素养与综合职业能力。模块 A 工业机器人系统的安装调试安装工艺要求:1 电缆与气管分开绑扎,第一根绑扎带距离接头处 605mm,其余两个绑 扎带之间的距离不超过 505mm,绑扎带切割不能留余太长, 必须小于 1mm,美观安全。气路捆扎不影响工业机器人正常动作,不会与周边设备发生刮擦勾连。2 电缆和气管分开走线槽,气管在型材支架上可用线夹子绑扎带固定,两 个线夹子之间的距离不超过 120mm。走线槽的气管长度应合适,不能出现折弯缠绕和绑扎变形现象,不允许出现漏气现象。3
4、 机械安装需选择合适工具, 按提供模块零件完成单元装配,安装完毕后机械单元部分没有晃动和松动。执行元器件气缸动作平缓,无强烈碰撞。模块 A-1 工业机器人系统机械装调(一)工作站台面单元布局工作站台面单元布局要求: 注意芯片料仓单元、涂胶单元、码垛单元、废品 单元、工具等的布局方向和安装形式如图 A- 1,具体位置尺寸满足模块 B 中机器人工作半径范围即可。(二)工具快换模块法兰端安装及气路连接1 将工具快换模块法兰端已经安装到工业机器人第 6 轴法兰盘上。要求检查工具快换模块法兰端和工业机器人第 6 轴法兰盘的销钉孔对齐,螺钉紧固。2 完成工具快换模块的气路连接,可使工具快换模块法兰端与工具
5、端正常 锁定和释放, 并实现对夹爪工具和吸盘工具的动作控制。要求: 正压气路用蓝色气管,负压气路用透明气管。3 将气路压力调整到 0.4MPa0.6MPa,打开过滤器末端开关,测试气路连接的正确性。图 A- 1 工作站台面布局要求图 A-2 工具快换模块法兰端气路图(三)单元机械装配1利用竞赛工位所提供的工具和零件, 完成涂胶单元的结构件零件的安装。图 A-3 涂胶单元装配图2利用竞赛工位所提供的工具和零件, 完成码垛单元的结构件零件的安装。图 A-4 码垛单元平台 A 装配图图 A-5 码垛单元平台 B 装配图3 利用竞赛工位所提供的工具和零件,完成料仓单元结构件零件的安装。图 A-6 料仓
6、单元装配图4 利用竞赛工位所提供的工具和零件,完成废品单元结构件零件的安装。图 A-7 废品单元装配图5.利用竞赛工位所提供的工具和零件,完成左侧光栅结构件零件的安装。图 A-8 光栅装配器件和电气接线(四)检测单元 1 号、2 号工位机械安装及气路连接1.利用竞赛工位所提供的工具和零件,完成检测单元 1 号、2 号工位相应气缸的电磁阀连接,并检查线路。图 A-9 电磁阀安装前和安装后示意图2.利用竞赛工位所提供的工具和零件,完成检测单元 1 号、2 号工位的机械结构件、气缸、导轨、检测滑台、检测灯架子等零件的安装。图 A- 10 检测单元 1 号工位装配图图 A- 11 检测单元 2 号工位
7、装配图纸3.利用竞赛工位所提供的工具和零件,完成检测单元 1 号、2 号工位的气缸气路连接,能按要求可以实现工位安装台的推进缩回动作、检测灯的升降动作。图 A- 12 检测单元 1 号工位气动原理图图 A- 13 检测单元 2 号工位气动原理图模块 A-2 工业机器人系统电气装调(一)检测单元 1 号、2 号工位电气接线利用竞赛工位所提供的工具和零件,完成检测单元 1 号、2 号工位传感器、检测灯、指示灯等的电路接线, 并调整传感器的安装位置使其准确反馈气缸状态。图 A- 14 检测单元 1 号工位电气接线信号对照表图 A- 15 检测单元 2 号工位电气接线信号对照表(二) 光栅电气接线利用
8、竞赛工位所提供的工具和零件,完成光栅的电路接线,共需接四根线:信号线(PLC的输入信号线I4.0)、 0V 、24V和地线(PE),并调整光栅的安装位置可准确反馈光栅信号。图 A- 16 光栅的电路接线部位(三)PLC 的 IO 信号连接根据提供的PLC的IO信号表, 完成控制面板上的PLC控制线路接线, 并对线缆进行捆扎。注意:不允许更改设备中原有的线路, 只允许在控制面板正面接线区域利用快接线缆完成 PLC 的 IO 的连接。图 A- 17 PLC 的 IO 信号接线区域表 A- 1 PLC 输入信号表序号地址功能注解序号地址功能注解1I0.0急停13I1.4升降气缸 2 上限2I0.1编
9、程/运行14I1.5升降气缸 2 下限3I0.2启动15I1.6升降气缸 1 上限4I0.3停止16I1.7升降气缸 1 下限5I0.4自动启动17I2.0推动气缸 1 伸出位6I0.5暂停18I2.1推动气缸 1 缩回位7I0.6重新19I2.2推动气缸 2 伸出位8I0.7点对点/补偿20I2.3推动气缸 2 缩回位9I1.0升降气缸 4 上限21I2.4推动气缸 3 伸出位10I1.1升降气缸 4 下限22I2.5推动气缸 3 缩回位11I1.2升降气缸 3 上限23I2.6推动气缸 4 伸出位12I1.3升降气缸 3 下限24I2.7推动气缸 4 缩回位表 A- 2 PLC 输出信号表
10、序号地址功能注解序号地址功能注解1Q0.0升降气缸 113Q1.4红色指示灯 12Q0.1升降气缸 214Q1.5绿色指示灯 13Q0.2升降气缸 315Q1.6红色指示灯 24Q0.3升降气缸 416Q1.7绿色指示灯 25Q0.4推动气缸 117Q2.0红色指示灯 36Q0.5推动气缸 218Q2.1绿色指示灯 37Q0.6推动气缸 319Q2.2红色指示灯 48Q0.7推动气缸 420Q2.3绿色指示灯 49Q1.0检测指示灯 121Q2.4启动停止指示灯10Q1.1检测指示灯 222Q2.5自动启动指示灯11Q1.2检测指示灯 323Q2.6暂停指示灯12Q1.3检测指示灯 424Q2
11、.7蜂鸣器(四)工业机器人 IO 信号配置在工业机器人示教器中, 根据工业机器人IO信号与PLC、视觉控制器等终端的接线图,定义各信号的类型和功能。图 A- 18 工业机器人数字量输入信号接线图图 A- 19 工业机器人数字量输出信号接线图将交换机放置到机器人控制柜上, 利用交换机和网线将机器人控制柜、欧姆 龙视觉控制器、西门子 PLC、威纶通触摸屏和两台电脑进行组网, 各设备地址如表 A-3 所示,构建工业机器人系统集成网络。表 A-3 各个设备的 IP 地址序号设备名称IP 地址1机器人控制柜(X2)192.168.125.12PLC192.168.125.23触摸屏192.168.125
12、.34欧姆龙视觉控制器192.168.125.45电脑 1192.168.125.56电脑 2192.168.125.6注意:本赛程中选手可任意选择各设备间的通信方式(使用IO通信或者网络通信) ,不做强制要求。(五)工业机器人 Home 点工业机器人 Home 点姿态为本体的 1 轴、 2 轴、 3 轴、 4 轴、 6 轴的关节为0 , 5 轴为 90。模块 A-3 工业机器人系统建模1. 利用现场提供的测量工具,完成对工作站台面上所有单元组件实际安装位置的布局尺寸测量。2. 在离线仿真软件中, 根据实际测量结果, 对三维环境中的单元组件进行位置调整,使其与本赛位竞赛平台一致,要求竞赛平台台
13、面上所有单元均安放到位。3. 工作站模型文件可通过工具栏“工作站 ”按钮打开使用, 通过工具栏“另存为 ”按钮保存到文件夹中,请勿擅自更改文件后缀。注意: 软件操作过程中注意随时保存比赛成果。模块 B 工业机器人系统的集成应用设计触摸屏功能主画面(如图 B- 1 所示) ,点击对应的按钮可以进入相应的画面。图 B- 1 功能主画面模块 B-1 产品的外壳涂胶要求: 将控制面板的“模式开关”切换到“自动”模式, 将触摸屏从主画面 切换至产品的外壳涂胶画面。若触发安全光栅, 则报警(报警相关要求参照模块 B-5)。完成基础涂胶和定制涂胶两项任务, 涂胶单元如图 B-2 所示, 具体工艺过程要求如下
14、:图 B-2 涂胶单元(一)基础涂胶1. 按下触摸屏产品的外壳涂胶画面中的“运行”按钮, 涂胶计时开始, 工业机器人回到 Home 点,拾取涂胶工具。2. 默认情况下涂胶工具的 TCP 位于涂胶单元轨迹线槽的中心线偏离涂胶单 元平面上方 5mm 距离、工具 Z 轴垂直于涂胶表面, 按照如下步骤完成基础涂胶工艺:(1)工业机器人以 C5 点为起始点,以 C2 点为结束点,涂胶工具速度为 50mm/s,顺时针完成 C 轨迹基础涂胶,层数为 2 层,第一层涂胶时 C5-C2,偏 离涂胶单元上方 5mm,第二层涂胶时 C2-C5,偏离涂胶单元上方 10mm,完成该轨迹后,机器人回 Home 点,停留
15、2s。(2)工业机器人以 B4 点为起始点和结束点, 顺时针完成圆形轨迹涂胶。在 B4 到 B1 段涂胶轨迹速度为 10mm/s,在 B1 到 B2 段涂胶轨迹速度为 20mm/s , 在 B2 到 B3 段涂胶轨迹速度为 10mm/s,在 B3 到 B4 段涂胶轨迹速度为 20m/s。分别在 B1、B2、B3 点停留 3 秒。完成该轨迹后, 机器人回 Home 点,涂胶和计时暂停。注意: 基础涂胶工艺同时需在仿真软件中仿真。(二) 定制涂胶完成基础涂胶工艺之后, 开始定制涂胶工艺。在图 B-3 涂胶功能画面中, 参 照表 B- 1 对所有定制轨迹参数进行设定,完成定制轨迹涂胶流程。默认情况下
16、, 涂胶工具的 TCP 位于涂胶单元轨迹线槽的中心线偏离涂胶单元平面上方 5mm,轨迹速度为 50mm/s,工具 Z 轴垂直于涂胶表面。图 B-3 涂胶功能画面1、按下“运行”按钮,继续计时, 按照触摸屏设定参数完成 C 轨迹定制涂胶。 触摸屏选择其中的两点之间为特殊涂胶段, 按触摸屏设置顺时针完成涂胶; 其他涂胶段按默认情况涂胶。 机器人回 Home 点,暂停涂胶和计时。2、按下“运行”按钮,按照触摸屏设定参数完成复合轨迹的定制涂胶,复 合轨迹由 A、B、C、D 四条轨迹组成, 其中 A 轨迹: A1-A2-A3-A4-A5-A6;B 轨 迹:B1-B2-B3-B4;C 轨迹: C1-C2-
17、C3-C4-C5-C6;D 轨迹: D1-D2-D3-D4-D5-D6- D7。在触摸屏设定: 四条轨迹的涂胶顺序; 每条轨迹正序涂胶或逆序涂胶。不同 轨迹之间的连接走直线, 并在每条轨迹的终点停留 5S,涂胶速度为 50mm/s。完成该轨迹后,机器人回 Home 点,暂停涂胶和计时。3、按下“运行”按钮,工业机器人放回涂胶工具, 工业机器人回到 Home 点,停止涂胶计时。表 B- 1 定制涂胶工艺参数序号轨迹编号定制工艺参数可选参数参数说明1C起始点/结束点C1-C6起始点/结束点为 C1-C6 任意一点特殊涂胶段点 1C1-C6可选择 C1-C6 中任意一点特殊涂胶段点 2C1-C6可选
18、择 C1-C6 中任意一点特殊涂胶段涂胶层数0为 0 则跳过特殊涂胶段1为 1 则单方向涂胶 1 次2为 2 则完成单向涂胶再往返涂胶 1次3为 3 则完成单向涂胶再往返涂胶 2 次2复合轨迹涂胶顺序A 、B、C 、DA 、B 、C 、D 轨迹按顺序选择每条轨迹正/逆序正序/逆序每条轨迹顺/逆序, 如选中 A 轨迹正 序,则为 A1-A2-A3-A4-A5-A6;逆 序,则为 A6-A5-A4-A3-A2-A1。模块 B-2 产品的码(拆)垛要求: 将控制面板的“模式开关”切换到“自动”模式,将触摸屏从主画 面切换至码垛定制画面如图 B-5 所示。若触发安全光栅, 则会报警(报警相关要 求参照
19、模块 B-5)。工艺流程起始状态为工业机器人在 Home 点, 码垛单元平台 A 中放置 4-6 个物料, 码垛单元平台 B 中无物料。完成产品基础码垛和定制码垛任务,具体工艺过程要求如下:(一)基础码垛1.按下触摸屏码垛设定画面“运行”按钮, 开始码垛计时, 工业机器人回到Home 点,拾取夹爪工具。2.工业机器人从平台 A 的底部依次取出 3 个物料码按照 1-2-3 的位置顺序码放至平台 B 中,垛型如图 B-4 所示,工业机器人回到 Home 点,暂停 3 秒。3.工业机器人按照 2- 1-3 的顺序从平台 B 依次将 3 个物料拆垛至平台 A 中。4.工业机器人放回夹爪工具,工业机器
20、人回到 Home 点,暂停码垛和计时。图 B-4 基础码垛垛型(二) 定制码垛1.完成基础码垛后, 首先机器人选择合适工具探测出平台 A 中物料数量并能 在后续码垛过程中实时显示在触摸屏界面, 如果为奇数则采用吸盘工具, 如果为偶数则采用夹爪工具。2.在码垛设定画面中选择第一层码垛垛形、取料顺序(从上到下或者底部抓 取)。按下“运行”按钮, 触摸屏继续计时, 工业机器人拾取对应的工具, 从平 台 A 中按照设定的取料顺序取出 3 个物料, 并按照 2-3- 1 的位置顺序和设定垛形码放至平台 B 完成底层码垛,垛型如图 B-6 所示。图 B-5 码垛设定画面3.完成步骤 2 后,机器人回 ho
21、me 点暂停,触摸屏暂停计时。4.在码垛设定画面设定第二层码垛顺序, 按下运行, 触摸屏继续计时, 从平 台 A 中将剩余物料从平台底部依次取出,按照触摸屏设定的码垛顺序摆放为触摸屏未选择的垛型。5.工业机器人放回工具后回到 Home 点,触摸屏停止计时。6.码垛定制第一层垛型时, 则触摸屏红灯常亮; 码垛定制第二层垛型时, 绿灯常亮。垛型 1垛型 2图 B-6 平台 B 垛型及物料位置编号模块 B-3 产品异形芯片装配根据任务书要求, 对视觉检测组件进行设置实现对异形芯片的颜色、形状等 特征参数的识别和输出,对 PLC 、HMI 和工业机器人进行编程实现电子产品装 配及质量检测任务。评分时采
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