LGR-SQ05型智能制造及数字孪生综合实训系统_智能制造及数字孪生综合实训设别

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LGR-SQ05型智能制造及数字孪生综合实训系统

品牌：理工伟业咨询电话：010-82827827 82827835

一、产品概述

该综合实验室为在数字孪生技术基础上，设计的一套个性化定制工业机器人系统，能够实现多种智能装备的广泛使用；各种设备通过信息技术和控制系统实现互联互通，并建立车间级工业互联网互联互通；生产过程实现智能调度，生产任务指挥调度实现可视化，可视化系统实时呈现包含生产状况、品质状况、设备状况等生产数据；在关键工序采用智能化质量检测设备，产品质量实现在线自动检测、报警和诊断分析，产品质量控制实现智能管控；产品信息实现生产过程可追溯；物料配送实现自动化；配备相应的热感、烟感、温度、湿度、有害气体等智能监测、调节、处理系统，实现车间环境智能管控。

可在该个性化定制的工业机器人综合系统基础上，开展机器人技术的课程建设，开展智能制造、数字孪生技术教材的编制，开展数字化工厂虚拟仿真项目建设，开展智能制造技术的科研开发等相关工作，进一步促进产教融合的落地。

二、系统特点

1.综合性：本装置综合了工业机器人、人工智能、视觉模块、搬运模块等模块，可覆盖机器人工程、机械电子工程、电气工程及其自动化、自动化、物联网等专业的相关实验项目。
2.适应性：能满足各类学校相应课程的实验教学，深度和广度可根据需要作灵活调整，普及与提高可根据教学的进程作有机的结合，装置采用积木式结构，更换便捷，如需要扩展功能或开发新实验，只需添加相应模块即可，永不淘汰。
3.配套性：从机器人模块、机器视觉模块到数字孪生等均配套齐全，配套部件的性能、规格等均密切结合实验的需要进行配置。
4.系统性：通过模块之间相互配合，可完成书签制作、礼盒定制等简单而又完整、贴近生产生活的实验过程，避免单一过程学生缺乏系统认知甚至失去兴趣的问题。
5.模块化：系统由多个独立模块构成，可独立完成对应的实验过程，如视觉识别、机器人搬运等，为对应的理论课程提供实验支撑，可根据实验需求定制模块及实验。
6.科学性：装置占地面积少，节约实验用房，减少基建投资；配套的机器人、搬运模块均经特殊设计，可模拟工业机器人运动的特性和参数；低功耗，节约能源；实验噪声小，整齐美观，改善实验环境；可完成微处理器控制系统、可编程控制器等基本实验，内容丰富，设计合理，除了巩固与加深理论知识外，还为学生走向社会打下良好的基础；具有数字孪生、智能制造相关模块，具有先进型。
7.先进性：具有数字孪生、智能制造、人工智能等相关模块，让学生对新技术有足够的认识和了解，紧跟时代步伐。同时不断的适应教材的最新变化，及时将最新的技术在实验中得到体现。

三、系统流程及配置

以下结合该系统可进行的一个完整的书签制作过程来演示系统使用流程：

书签制作流程

（一）个性化定制硬件
1.总体参数要求
1)单次上料生产件数：≥20PCS；
2)单工位平均生产节拍：≤60s；
3)不良率：≤5%（不含视觉检测到的次品）；
4)使用气压：≥0.5MPa；
5)总功率：≤10kW；
6)总占地面积：15m×4m（长×宽）；
7)安全防护：光幕（进出口处配置）；
8)产线使用电压：220V±10 50Hz；
9)安装环境温度：-5℃-45℃；
10)允许环境振动加速度：≤0.5G.
2.机器人上下料单元
机器人上下料单元有工件暂存库位、工业机器人、夹爪机构组成，可以将工件放置在检测工位上，检测完成后剔除或输送至清洗单元。
物料缓存单元定制
1)货格缓存位数量：8个；
2)配置安全装置，防止工件掉落；
3)翻转工位：:翻转气缸*1，滑台气缸*1，真空发生器*2；
工业机器人 ABB120
1)有效负载：≥3kg；
2)最大臂展：≥580mm；
3)最大工作气压：0.8MPa；
4)安装方式：地面水平安装；
5)重复定位精度：±0.02mm；
6)定制夹爪.
3.AGV输送单元
AGV输送单元由AGV底盘和协作机器人及视觉相机组成，可以完成原料出库到产线原料缓存位的物料输送和成品出库工作。
AGV底盘 U200
1)外形尺寸：1000mm*600mm*260mm
2)承载能力：≤200Kg
3)回转通道宽度：Min 1320mm
4)行走通道宽度：Min 950mm
5)转弯半径：Omm
6)回转半径：≤600mm
7)有效载荷的加速度限制：0.5m/s^2
8)电池：≥ 60Ah
9)标配雷达数量：≥2个
协作机器人 EC66
1)自重：≤20Kg
2)有效负载：≥6Kg
3)最大工作半径：914mm
4)功耗：普通工况约250W
5)供电：19-72VDC
6)复合机器人场景下操作速度：≤1000mm/s
7)重复定位精度：±0.03mm
8)安装方式：任意角度
9)IP防护等级：≥P54
视觉相机海康
1)分辨率：≥200万-500万
2)最近摄距：≥100mm
3)光源：外置
4)其他功能：条码/二维码/识别。
4.视觉检测单元
视觉检测采用工业相机对书签进形扫描拍张，识别书签表面缺陷。
视觉相机海康（选用）
1)分辨率：≥200万-500万
2)最近摄距：≥100mm
3)光源：外置
4)其他功能：条码/二维码/识别
5、激光雕刻单元
激光雕刻单元由输送线和激光雕刻机和组成，按照订单图片，书签正反面的雕刻。
输送线和翻转机构：
1)输送线：使用型材搭建，调速或变频电机驱动，旋转方向和速度可调，宽度≥5cm；
2)翻转机构：使用翻转气缸或者电机进行翻转，翻转速度可调。
激光打标机：
1)激光输出功率：≥20W
2)激光波长：≥1064nm
3)激光束质量：≥1.2M2
4)重复频率：20-100KHZ
5)重复精度：±0.001mm
6)最小聚焦光斑：0.005mm
7)最小字符高度：0.15mm
8)最大打标速度：≤7000 mm/s
9)雕刻范围：≥150*150mm
10)支持文件格式：dxf、plt、ai、pcx、jpg、png、bmp等；
11)支持字符类型：中文字体、英文字体
12)自动编码：支持打印序列号、批号、日期、条形码、二维码、自动跳号等
13)支持条码：CODE128、CODE39、PDF417、EAN标准码、DataMatrix
14)定位显示：LD红光，波长650nm
15)电力要求：220V±10%/50HZ/4A
16)冷却方式：风冷、内置式智能温控、循环风冷系统；
17)使用环境：洁净无尘、无震源
18)应用材质：所有金属（包含高反材料铜、银）及表面油漆剥漆、合金及氧化物，ABS塑料、环氧树脂等
19)激光打标机立柱可电动升降；防护等级：≥IP54；
6、装盒贴标单元
装盒单元由贴标机和装盒机构组成，负责将装盒的书签按订单编码贴标。
贴标机
1)打印方式：热敏行式打印。
2)分辨率：≥8dots/mm（203DPI）。
3)有效打印纸宽：≥56mm。
4)打印速度：≥100mm/s。
5)接口：RS232+USB，可选网口、TTL。
6)最大纸宽：≥62mm。
7)最大纸卷外径：≥Φ120mm(max)。
8)进纸步距：≤0.125mm。
9)工作电压：24V。
10)使用寿命：≥150KM。
11)打印内容：GBK 汉字库，ASCII字符，一维条码、二维条码。
7、分拣单元
扫码枪基恩士SR-X300
1)传感器：CMOS 图像传感器
2)像素数：1920 × 1200
3)对焦：自动
4)照明光源：高亮度红色/白色LED可选
5)二维码支持：QR、MicroQR、DataMatrix（ECC200）、DMRE、GS1 DataMatrix、PDF417、MicroPDF417、GS1 Composite（CC-A/CC-B/CC-C)、DotCode、Maxi Code、Aztec Code
6)条码支持：CODE39、ITF、2of5（Industrial 2of5）、COOP 2of5、NW-7（Codabar）、CODE128、GS1-128、GS1 DataBar、CODE93、JAN/EAN/UPC、Trioptic CODE39、CODE39 Full ASCII、Pharmacode、Postal（Japan Postal、IMB）
7)二维码分辨率：0.024 mm
8)条码分辨率：0.082 mm
9)读取距离：70 至 1000 mm
输送线
1)输送线由调速电机或变频控制速度可调
2)入库分拣配备缓存位置，堆叠缓存
8.装箱单元
自动化包装生产线集自动开箱、自动封箱、自动打包等功能于一体。全自动包装线应用范围广、占地面积小、操作简单、性能稳定。可大大减少劳动力，提高生产效率，降低生产成本。
1、从全自动开箱机开始——自动开箱，封好纸箱底部；
2、进入一字型折盖封箱机——自动进行一字型封箱；
3、完成一字型封箱后，转入角边封箱机，进行四角边封箱；
4、封好箱后自动打包，至此本流水线包装操作完成。
如在一步骤与二步骤间加入产品自动装箱，届时本自动包装生产线将可以完全实现无人化全自动从开箱到打包好。
9.码垛机器人
工业机器人 ABB260
1)有效负载：≥30 kg；
2)最大臂展：≥1560mm；
3)轴数：4轴；
4)最大工作气压：0.8MPa；
5)安装方式：地面水平安装；
6)重复定位精度：±0.1mm；
7)定制夹爪
10.其余部件
烟雾温湿度三合一传感器，RS485输出；
产品参数：烟雾测量范围：0-10000ppm；
温度精度：≤±0.5℃(0-60℃范围）；
温度分辨率：≤0.02℃；
湿度测量范围：0-100%RH；
湿度精度：±2%RH；
湿度分辨率：≤0.02%RH；
供电电压DC12V-24V；
响应时间：≤2 秒；尺寸：
其他用以完成产线功能的部件
（二）输送线硬件
滚筒输送机是一种输送成件物品的连续输送机械设备，应用遍及机械、冶金、汽车、家电、轻工、化工、纺织，邮电、建材、交通等各个行业的加工，装配、测试、包装、贮运、分拣等流水生产线中，几乎随处可以发现由滚筒输送机组成的输送系统，滚筒输送机设计要了解各个技术参数，这样才能设计出合理、好用的输送设备。滚筒输送机技术参数如下：
1、尺寸规格：按客户需求采用其它特殊规格
2、机架材质：碳钢喷塑或铝型材
3、动力方式：减速电机驱动，电动滚筒驱动等形式。
4、滚筒选择：直段滚筒所用的滚筒直径有38，转弯滚筒的锥度会根据输送物体的重量、外形尺寸、线速度等来设计。
   （1）滚筒的长度选择：350mm
   （2）滚筒的壁厚及轴径选择：按照输送物的重量平均分配到接触的滚筒上，计算出每支滚筒的所需承重，从而确定滚筒的壁厚及轴径。　
   （3）滚筒材料及表面处理：碳钢镀锌、不锈钢、发黑或包胶
   （4）选择滚筒的安装方式：弹簧压入式
5、传动方式：平面摩擦传动带、同步带
6、调速方式：变频调速
（三）堆垛机立体仓库
立体库由货架和堆垛机组成，配置原料库和成品库，配合协作机器人进行原料和成品的出入库。
货架
1)货架材质：工业铝型材或者碳钢组合式。
2)组合式货架采用整体式安装结构，定位精度高，整体：外形美观、尺寸合
3)原料库位数量：≥100
4)成品库位数量：≥100
堆垛机
1)驱动：选过一线品牌伺服电机，总线控制，配备绝对值编码器。
2)滑台：采用滚珠丝杆或同步带滑台，重复定位精度≤0.05mm。
堆垛机立体仓库技术参数：
1.地轨：钢轨、铝轨;
2.设备高度：3米
3.货叉形式：单深、双深;
4.行走：速度（4-300m/min变频控制）、行走加速度（≤2.5m/s²）;
5.升降：速度（4-60m/min变频控制）、升降加速度（≤1m/s²）;
6.货叉：速度（4-60m/min变频控制）、升降加速度（≤1m/s²）;
7.马达：以设计为准；
堆垛机立体仓库产品说明：
1.堆垛机一般分单立柱和双立柱结构，由行走、提升和货叉三个驱动机构完成作业要求，采用国际先进的伺服控制系统和认址系统进行全闭环控制，配合条码或激光测距等高精度认址方式，实现堆垛机高精度运行，堆垛机载重最大可达8吨左右，行走速度可高达400m/min。堆垛机是由行走电机通过驱动轴带动车轮在下导轨上做水平行走，由提升电机通过链条/钢丝绳/皮带带动载货台做垂直升降运动，由载货台上的货叉做伸缩运动；行走认址器用于控制堆垛机水平行走位置；提升认址器用于控制载货台升降位置；通过认址器和光电识别，以及通讯号的转化，实现计算机控制，亦可通过机上控制盘实现自动、半自动和手动控制；
2.堆垛机结构安全、稳定可靠，由矢量变频驱动器和编码器位置控制，采用机械和电气双重保险装置，采用信息传递全程跟踪技术；
3.堆垛机作为智能立体仓库中重要的运输设备，其各项技术参数的选用，将直接影响到整个智能立体仓库的运行效率和经济效益，合理的选择各项参数，将大大提高整个系统的运行效率和经济效益，所以堆垛机水平运行速度、起升速度和货叉伸缩速度，这三项参数的高低，直接关系到整个智能立体仓库的出入库效率。
（四）虚拟仿真模块开发
1.数字孪生
1)支持用户登录、注册和修改密码功能；
2)整个智能生产线可从多角度显示，整个智能生产线即可整体实时显示，也可单个模块实时显示，带有放大、缩小、旋转按钮等调整显示位置；
3)实现与设备同步运行的功能，包括运行、停止、故障处理状态；
4)通过对数字模型中每个工作站的自动、运行、复位、停止按钮的操作实现对智能生产线的运行状态控制；
5)数据采集要求：
a）数据采集智能生产线设备、生产、用户等可监控、可检测的数据；
6)数据双孪生模型设计原则：
a)支持多个客户端同时访问；
b)生产与订单信息同步显示，实时显示整个制造流程；
c)智能生产线的每个工作站具备局部放大、缩小调节功能；
d)为清晰显示每个工作站的效果，画面需要一个隐藏和显示安全罩的按钮；
e)智能生产线上的流动的物料和形状要求与仿真保持一致。
7)信号组成：
a)生产线设备数据：如机器人关节、传感器信号等。生产过程中管理系统信息，例如生产订单，设备利用率；
b)智能生产线数据传输与存储：生产线设备数据，机器人关节、传感器信号等
c)信号存储：现场数据库中存储产线完整运动周期（最近三天）的数据。
8)数据展示：
a)报警信息：订单、设备、物料、质量；
b)设备运行状态：运行、停机、待机、报警。
9)数据展示原则：
a)采用最为流行的数据展示方式；
b)多维度实时呈现监控信息。
10)数据孪生模型设计原则：
a）采用最为流行的三维引擎技术设计开发；
b) 仿真产线运行过程，弹窗显示设备技术参数、报警信息、MES采集的订单等信息；
c）仿真画面运行平滑。
2、虚拟调试系统
1)支持用户登录、注册和修改密码功能；
2)支持机器人和卡爪动作任务生成，并且能够通过信号启动相应任务；
3)支持光电传感器模拟，能够对外输出状态信号。
4)支持气缸等类似的运动执行元器件，能够模拟阻挡物体运动的功能；
5)支持OPC-UA通讯，能够实现数据双向交互；
6)支持真实PLC设备直接驱动生产线运行，虚拟产线产生的状态信号，能够实时反馈到控制系统，实现交互式仿真；
7)通过对数字双胞胎模型中每个工作站的自动、运行、复位、停止按钮的操作，实现对虚拟智能生产线的运行状态控制；
8)每次仅发送变化信号，刷新频率≤80ms，网络延迟时间≤100ms；
9)支持输送带设备、AGV等物流设备仿真；
10)智能生产线的每个工作站具备局部放大、缩小调节功能；
11)为清晰显示每个工作站的效果，画面需要一个隐藏和显示安全罩的按钮；
12)仿真环境中，提供简单信号操作按钮；
13)虚拟生产线支持手动运行模式和自动运行模式；
14)每次信号传输同时发送；
15)运行平滑；
16)3D渲染采用科技、简洁、未来感的风格。
（五）智能管理软件系统开发
采用新一代工业互联网信息化技术开发的BS架构的MES系统，具体要求如下：
1、订单管理
a)订单管理包括订单创建、订单的编辑、删除、下发生产等管理功能；
2、设备管理
a)设备增加、删除、信息维护、设备状态显示功能；
3、工艺管理
a)工艺创建和维护功能；
4、质量管理
a)质量数据录入；
b)质量报表查看和导出功能；
5、物料管理
a)物料信息添加；
b)物料出库、入库管理；
c)物料库位管理；
d)物料库存管理；
6、生产计划
a)订单生产计划排程；
b)生产计划下发执行；
7、数据采集
a)采集设备或产线的运行状态（运行、停机、待机、故障报警）；
b)采集设备稼动率、故障率；
8、工位信息化
a)工位订单、工艺数据显示；
b)工位生产数据上报；
9、碳排放能源监控系统
a)通过车间设备的全流程能源监控并根据特定的算法，对能源消耗进行碳排放等效计算得出可视化的碳排放数值，为智能智造行业提供碳减排、碳中和提供技术计算平台支持样板；
10、车间环境智能监控
a)车间温度和湿度的采集与显示（上报频率不小于20分钟一次）；
11、根据实际需求支持第三方系统对接
a)设备对接；
b)机器人对接；
c)激光打标机对接；
d)二维码扫描器对接；
e)数字孪生系统对接；
f)AGV系统对接；
12、统计报表模块
a)统计订单情况、物料情况、设备情况、质量情况、产品加工进度等方面进行统计产生报表；
1)智能看板
a)把车间人员、物料、设备、订单、质量等关键统计数据进行图形化展示；
13、人员管理
a)人员信息增加、删除、信息维护功能；
b)人员账号分配、修改、删除等管理功能；
c)人员角色权限管理功能；

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LGR-SQ05型 智能制造及数字孪生综合实训系统

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