智能制造单元系统集成应用平台_

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智能制造单元系统集成应用平台

一、平台功能
智能制造单元系统集成应用平台能完成工业机器人与 PLC 控制的综合实训，采用模块化组装，方便教师教学，可以实现工业机器人的基本操作，同时实现工业机器人搬运、码垛、装配、涂胶、数控机床上下料等典型任务，还可以完成视觉检测，PLC 编程，通信、工控组态等自动化控制项目；可以完成工作站系统故障诊断及常见故障排除、工作站系统方案设计等综合实训项目。

二、设备组成
智能制造单元系统集成应用平台由执行单元、工具单元、仓储单元、加工单元、打磨单元、检测单元、分拣单元、总控单元及软件组成。
（一）执行单元 1 套
1、工业机器人 1 台：
（1）六自由度串联关节桌面型工业机器人；
（2）工作范围 580mm；
（3）有效荷重 3kg，手臂荷重 0.3kg；
（4）手腕设有10 路集成信号源，4 路集成气源；
（5）重复定位精度 0.01mm；
（6）防护等级 IP30；
（7）本体重量 25kg；
（8）在工作台台面上布置有手动 /自动模式切换旋钮、电机开启按钮及示教器接线接口，方便接线。
2、工业机器人扩展 IO 模块 1 个:
（1）支持 DeviceNet 总线通讯；
（2）支持适配 IO 模块数量最多 32 个；
（3）传输距离最大 5000 米，总线速率最大 500kbps；
（4）附带数字量输入模块2个，单模块 8 通道，输入信号类型 PNP，输入电流典型值 3mA，隔离耐压 500V，隔离方式光耦隔离；
（5）附带数字量输出模块4个，单模块8通道，输出信号类型源型，驱动能力 500mA/通道，隔离耐压 500V，隔离方式光耦隔离；
（6）附带模拟量输出模块 1 个，单模块 4 通道，输出电压 0V~10V，负载能力>5kΩ，负载类型为阻性负载、容性负载，分辨率 12 位；
（7）在工作台台面上布置有远程 IO 适配器的网络通信接口，方便接线。
3、工具快换模块1个：
（1）针对多关节机器人设计，使气管、信号确认线一次性自动装卸；
（2）超硬铝材质，安装位置为机器手侧；
（3）可搬重量 3kg；锁紧力 123N，张开力 63N；
（4）支持9路电信号(2A，DC 24V)、6 路气路连接。
4、平移滑台 1 个：
（1）有效工作行程 700mm，有效负载重量 50kg ，额定运行速度 15mm/s；
（2）驱动方式为伺服电机经减速机减速后，通过同步带带动滚珠丝杠实现旋转运动变换到直线运动，由滚珠导轨导向滑动；
（3）伺服电机额定输出 400W，额定转矩 1.3Nm，额定转速 3000r/min，增量式 17bit 编码器，配套同品牌伺服放大器，输出额定电压三相 AC170V/额定电流 2.8A，电源输入电压三相或单相 AC200V~240V/额定电流 2.6A，控制方式为正弦波 PWM 控制/电流控制方式，配套精密减速机，减速比 1:3；
（4）滚珠丝杠直径 25mm，导程 5mm，全长 990mm，配套自润滑螺母；
（5）滚珠导轨共 2 个，宽度 20mm，全长 1240mm，每个导轨配套 2 个滑块；
（6）直线导轨安装有防护罩，保护导轨和丝杠等零件，确保运行安全，配有拖链系统方便工业机器人线缆及其他连接线布线，外侧安装有长度标尺，可指示滑台当前位置。
5、PLC 控制器 1 个：
（1）工作存储器 75KB，装载存储器 2MB，保持性存储器 10KB；
（2）本体集成 I/O，数字量 8 点输入/6 点输出，模拟量 2 路输入；
（3）过程映像大小为 1024 字节输入(I)和 1024 字节输出(Q)；
（4）位存储器为 4096 字节(M)；
（5）具备 1 个以太网通信端口，支持 PROFINET 通信；
（6）实数数学运算执行速度 2.3μs/指令，布尔运算执行速度 0.08μs/指令；
（7）扩展 IO 模块，数字量输入模块 1 个，输入点数 16 位，类型为源型/漏型，额定电压 24V DC (4mA)；
（8）在工作台台面上布置有 PLC 的网络通信接口，方便接线。
6、远程 IO 模块 1 个：
（1）支持 ProfiNet 总线通讯；
（2）支持适配 IO 模块数量最多 32 个；
（3）传输距离最大 100 米(站站距离)，总线速率最大 100Mbps；
（4）附带数字量输入模块4个，单模块8通道，输入信号类型 PNP，输入电流典型值 3mA，隔离耐压 500V，隔离方式光耦隔离；
（5）附带数字量输出模块 2个，单模块 8 通道，输出信号类型源型，驱动能力 500mA/通道，隔离耐压 500V ，隔离方式光耦隔离；
（6）附带模拟量输入模块 1个，单模块 4 通道，输入电压 0V~10V，输入滤波可配置(1ms~10ms) ，输入阻抗 >500kΩ，分辨率 12 位；
（7）在工作台台面上布置有远程 IO 适配器的网络通信接口，方便接线。
7、工作台 1 个：
（1）铝合金型材结构，工作台式设计，台面可安装功能模块，底部柜体内可安装电气设备；
（2）底部柜体四角安装有脚轮，轮片直径 50mm，轮片宽度 25mm，可调高度 10mm；
（3）工作台面合理布置有线槽，方便控制信号线和气路布线，且电、气分开；
（4）底部柜体上端和下端四周安装有线槽，可方便电源线、气管和通信线布线；
（5）底部柜体门板为快捷可拆卸设计，每个门板完全相同可互换安装。
（二）工具单元 1 套
1、轮辋外圈夹爪 1 个：
（1）两指夹爪，气动驱动，自动定心，可针对零件轮辋外圈位置稳定夹持；
（2）配有工具快换模块工具端，与工具快换法兰端配套，自重 45g，安装后厚度 38mm。
2、吸盘夹爪 1 个：
（1）五位吸盘工具，可对零件轮辐的正面、反面表面稳定拾取；
（2）配有工具快换模块工具端，与工具快换法兰端配套，自重 45g，安装后厚度 38mm。
3、端面打磨工具 1 个：
（1）电动打磨工具，配有端面打磨头，可对零件表面进行打磨加工；
（2）配有工具快换模块工具端，与工具快换法兰端配套，自重 45g，安装后厚度 38mm。
4、侧面打磨工具 1 个：
（1）电动打磨工具，配有侧面打磨头，可对零件表面进行打磨加工；
（2）配有工具快换模块工具端，与工具快换法兰端配套，自重45g，安装后厚度 38mm。
5、工具支架 1 个：
（1）铝合金结构，可稳定支撑并定位所有工具；
（2）提供7个工具摆放位置，位置标号清晰标示；
（3）所有工具的定位方式相同，可互换位置，不影响正常使用。
6、示教器支架× 1：
与工业机器人示教器配套，可稳定安放，不易滑落；配套线缆悬挂支架，方便线缆收放。
（三）仓储单元一套
1、立体仓库 1 个：
双层共 6 仓位，采用铝型材作为结构支撑；每个仓位可存储 1 个轮毂零件；仓位托盘可由气动推杆驱动推出缩回；仓位托盘底部设置有传感器可检测当前仓位是否存有零件；每个仓位具有红绿指示灯表明当前仓位仓储状态，并有明确标识仓位编号。
2、轮毂零件 6 件：
铝合金材质，五幅轮毂缩比零件；正面设计有可更换的数控加工耗材安装板，直径 37mm，厚度 8mm，塑料材质；零件正面、反面均设计有定位槽、视觉检测区域、打磨加工区域和二维码标签位置。
（四）加工单元一套
1、数控机床 1 台：
（1）典型三轴立式铣床结构，加工台面不动，主轴可实现 XYZ 三轴加工运动；
（2）主轴为风冷电主轴，转速 24000r/min，额定功率 0.8kW，轴端连接为 ER11，可夹持 3mm 直径刀柄的刀具；
（3）X 轴有效行程 240mm，Y 轴有效行程 250mm，Z 轴有效行程 180mm；
（4）夹具采用气动驱动夹紧，缸径 32mm，夹具可有气动驱动前后两端定位，方便上下料；
（5）数控机床配有安全护栏，铝合金框架透明隔断，正面、背面均配有安全门，由气动驱动实现开启关闭。
2、模拟刀库 1 件：
模拟刀库采用虚拟化设计，由显示屏显示当前使用刀具信息和刀库工作状态；显示屏尺寸 9 英寸， TFT 真彩液晶屏， 64K 色，分辨率 800×480，背光平均无故障时间 20000 小时，可用内存 10MB，支持 ProfiNet 通讯；侧面配装有数控机床工作指示灯，可指示当前工作状态。
3、数控系统 1 件：
性能稳定，10.4 英寸 TFT 彩色显示屏，具备铣削工艺，进给轴具备进给平滑控制、力矩前馈控制功能、支持各轴自动优化和轨迹插补功能；插补轴数最大 4 轴，支持直线插补、圆弧插补、螺旋线插补、精优曲面功能、高速高精设定、程序段预读功能、压缩器功能；具备刀具管理功能，刀具数最大 256 ，刀刃数最大 256，支持刀具质量、刀具寿命检测功能，带替换刀具管理功能；具备 OPC UA 通讯接口，可将数控系统中的运行数据传输到 MES 软件中；提供手轮对各轴手动操作。
（五）打磨单元一套
1、打磨工位 1 个：
铝合金框架结构，可稳定支撑零件加工；四爪夹具由气动驱动，可对零件轮毂位置进行稳定夹持，自动对心定位；底部配有传感器可检测当前工位是否存有零件。
2、旋转工位 1 个：
铝合金框架结构，可稳定支撑零件加工；四爪夹具由气动驱动，可对零件轮辋内圈进行稳定夹持，自动对心定位；底部配有传感器可检测当前工位是否存有零件；旋转气缸可带动旋转工位整体 180°旋转，实现零件沿轴线旋转。
3、翻转工装 1 个：
双指夹具对零件轮辋外圈稳定夹持，自动对心定位，翻转过程无位移；旋转气缸可驱动双指夹具实现所夹持的零件在打磨工位和旋转工位间翻转；升降气缸可实现翻转后的零件在小距离内垂直放入取出工位，确保定位准确。
4、吹屑工位 1 个：
不锈钢材质，两侧布置了吹气口，可将打磨后粘附在零件表面上的碎屑清除。
（六）视觉系统检测单元一套
采用不小于 30W 像素 CCD 相机，彩色，电子快门；控制器为箱型；动作模式包括标准模式、倍速多通道输入、不间断调整；支持 128 场景数；利用流程编辑功能制作处理流程；支持 Ethernet 通信，采用无协议(TCP/UDP)；在工作台台面上布置有网络通信接口，方便接线。配套漫反射环形光源，白色，明亮度可调节；光源配有保护支架，可有效防止零件掉落损坏光源；配套视觉系统显示器和操作用鼠标。
（七）分拣单元一套
1、传送带 1 件：
调速电机驱动，配套 1:18 减速比减速器，采用变频器驱动；传送带起始端配有传感器，可检测当前位置是否有零件。
2、分拣机构 3 个：
分拣机构配有传感器，可检测当前分拣机构前是否有零件；利用垂直气缸可实现阻挡片升降，将零件拦截在指定分拣机构前；利用推动气缸可实现将零件推入指定分拣工位。
3、分拣工位 3 个：
分拣工位末端配有传感器，可检测当前分拣工位是否存有零件；分拣工位末端为 V 型顶块，可配合顶紧气缸对零件精确定位；每个分拣工位均有明确标号。
（八）总控单元一套
1、PLC 控制器 2 个：
工作存储器 75KB，装载存储器 2MB，保持性存储器 10KB；本体集成 I/O，数字量 8 点输入/6 点输出，模拟量 2 路输入；具备 1 个以太网通信端口，支持 PROFINET 通信；实数数学运算执行速度 2.3μs/指令，布尔运算执行速度 0.08 μs/ 指令。
2、交换机 1 个：
支持网络标准 IEEE802.3、IEEE802.3u、IEEE802.3x；8个10/100/1000Mbps 自适应 RJ45 端口；全钢材壳体，强劲散热性能保证机器稳定运行。
3、操作面板 1 个：
提供1个总电源输入开关，可控制输入电源的开启关闭；提供1个电源模块急停按钮，可切断总控单元电源模块向其他单元模块的供电；提供4个自定义功能按钮，1个自复位绿色灯按钮，1个自复位红色灯按钮，1个自保持绿色灯按钮，1个自保持红色灯按钮。
4、显示终端 1 个：
屏幕尺寸大于 20 英寸；屏幕分辨率高清；屏幕比例 16:9；视频接口 HDMI1.4。
5、移动终端 1 个：屏幕尺寸大于 6 英寸，屏幕分辨率不低于 1280 ×800，IPS，处理器速度大于1.2GHz，存储容量不低于8GB，操作系统 Android，支持WiFi和蓝牙连接。
6、电源模块 1 个：
输入电源为三相五线制， AC380V，50Hz，15kW，重载连接器插头，接线安全防触电；执行单元输出电源为单相三线制，AC 220V，50Hz，7kW，重载连接器插头，接线安全防触电，配空气开关和指示灯。
7、气泵 1 个：
功率 600W，排气量 118L/min，最大压力 8bar，储气罐24L；提供8路气路供气接口，每路空气接口可单独开启关闭。
（九）工业机器人离线编程软件4节点
1、仿真系统支持ABB、KUKA，Fanuc、安川、新松、埃夫特、广州数控、熊猫、斯陶比尔、UR（优傲）、傲博等多种机器人，提供50种以上的各品牌机器人模型和大量生产线组件库；
2、支持多种格式的三维CAD模型，可导入扩展名为step、igs、stl等格式；
3、可通过导入CAD模型快速生成运动组件，并对组件特征树进行操作和修改;
4、支持关节型机器人、Delta（空间三自由度并联机构机器人）、SCARA（平面关节型机器人）、直角坐标等各种结构的机器人；
5、允许通过专用的模板和程序语言定制各种机器人和自动化工具的运动控制。算法支持包含3-5轴的通用机床、3-6个旋转轴的串联，并联，双臂，AGV小车，等机器人及生产线上对应的工装夹具，传送带，变位机，导轨等辅助设备；
6、提供工业机器人虚拟教学模块，能够通过虚拟示教器对机器人的手动操作以及程序代码的自动运行，也能直连客户指定的实际示教器；
7、提供强大的API功能支持，允许开展大量机器人机构的自动化应用。可进行仿真和应用于程序机器人取放物体和应用于复杂的多机器人同步运动等；
8、包含丰富的轨迹调整优化工具包，如碰撞检查、工业机器人可达性、姿态奇异点、轴超限等；
9、支持多机器人同步运动仿真，能够实现5个及以上机器人与外部轴的同步运动；
10、具有自动化生产线仿真功能，包含码垛机、AGV小车、串联机器人在内的功能模块；
11、真实的模拟效果（如焊接火花效果、喷漆上色效果、雕刻效果）；
12、提供多视角的观察，并可实现运动视角镜头追踪；
13、支持虚拟传感器的建模与仿真，支持视觉，激光距离，力传感等传感器的仿真，效果接近真实传感器的效果；
14、场景中的物理实体具有真实世界中的物体的物理效果，可以进行碰撞检测并具备刚体运动的效果，具备设置重力，摩擦系数等参数能力，并能根据这些参数模拟物体的真实运动效果，用户可以按照真实世界中的逻辑对场景进行建模，减少了建模的复杂性。
15、具有离线编程功能，支持ABB，三菱，Fanuc，安川，川崎等品牌机器人的代码；
16、可生成仿真运动视频（AVI或者Mp4格式）并导出。
正版软件，需提供业机器人离线编程软件著作权证书原件备查，并提供不少于十张的软件截图。

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