GZ015 機(jī)器人系統(tǒng)集成應(yīng)用技術(shù)賽項(xiàng)正式賽卷（教師賽）完整版包括所有附件-2023年全國(guó)職業(yè)院校技能大賽賽項(xiàng)正式賽卷

場(chǎng)次號(hào)：賽位號(hào)：2023年全國(guó)職業(yè)院校技能大賽高職組“機(jī)器人系統(tǒng)集成應(yīng)用技術(shù)”賽項(xiàng)教師賽賽題A評(píng)分表配分表及得分表評(píng)分表模塊項(xiàng)目?jī)?nèi)容配分得分1234模塊一機(jī)器人系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和仿真調(diào)試40模塊二機(jī)器人及周邊系統(tǒng)單元調(diào)試模塊三機(jī)器人系統(tǒng)集成聯(lián)調(diào)職業(yè)素養(yǎng)及嚴(yán)重違規(guī)項(xiàng)3030扣分100合計(jì)統(tǒng)分裁判（簽字）核分裁判（簽字）裁判長(zhǎng)（簽字）場(chǎng)次號(hào)：賽位號(hào)：模塊子項(xiàng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)分值得分附件1：系統(tǒng)布局方案與真實(shí)設(shè)備布局位置一致，得1分1附件1：?jiǎn)卧Q正確，得0.8分，每錯(cuò)一項(xiàng)扣0.1分，最多扣0.8分。（總控單元、倉(cāng)儲(chǔ)單元、檢測(cè)單元、打磨單元、分揀單元、加工單元、工具單元、執(zhí)行單元）0.80.2附件1：系統(tǒng)布局方案圖紙繪制清晰，不潦草，得0.2分附件2：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與實(shí)際設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)置一致，得1分，少一處網(wǎng)絡(luò)模塊與連接，扣0.1分，最多扣1分。（需包含3個(gè)PLC、視覺(jué)、RFID、工業(yè)機(jī)器人、網(wǎng)關(guān)連接到交換機(jī)、路由器上；5個(gè)遠(yuǎn)程IO模塊串聯(lián)，接到交換機(jī)或路由器上）1附件2：設(shè)備名稱正確，得0.4分，每項(xiàng)扣0.1分，最多扣0.4分0.40.40.21模塊一機(jī)器人系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和仿真調(diào)試附件2：IP地址標(biāo)寫(xiě)正確，得0.4分，每項(xiàng)0.1分，最任務(wù)1多扣0.4分附件2：控制系統(tǒng)方案圖紙繪制清晰，不潦草，得0.2分系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和仿真調(diào)試根據(jù)實(shí)際布局情況完成三維環(huán)境搭建，得1分。（三維布局與方案布局圖一致）管理樹(shù)-傳感器列表下已定義有“倉(cāng)儲(chǔ)-光電傳感器2”、“倉(cāng)儲(chǔ)-光電傳感器5”，得0.5分0.530分軟件管理樹(shù)-零件列表下，“倉(cāng)儲(chǔ)-信號(hào)燈2”、“倉(cāng)儲(chǔ)-信號(hào)燈5”的事件管理有設(shè)置紅綠顏色變化，得0.5分0.540分0.50.5倉(cāng)儲(chǔ)單元2號(hào)托盤狀態(tài)機(jī)定義正確，得0.5分倉(cāng)儲(chǔ)單元5號(hào)托盤狀態(tài)機(jī)定義正確，得0.5分軟件管理樹(shù)-狀態(tài)機(jī)列表下，定義有“加工-左側(cè)滑動(dòng)門”，得0.5分0.50.5虛擬仿真工作站正確設(shè)置“快照”，能恢復(fù)到工作站初始狀態(tài)，得0.5分虛擬仿真工作站能在“虛擬調(diào)試”界面，點(diǎn)擊“連接PLC”，選擇“旋思網(wǎng)關(guān)”，啟動(dòng)仿真，PLC連接狀態(tài)為綠色打勾，得1分1能在虛擬HMI界面手動(dòng)控制倉(cāng)儲(chǔ)單元工位2、5的托盤伸出縮回，得1分能在虛擬HMI界面手動(dòng)控制機(jī)床安全前面打開(kāi)和關(guān)閉，得1分111場(chǎng)次號(hào)：賽位號(hào)：能正確監(jiān)控機(jī)床安全門的打開(kāi)、關(guān)閉狀態(tài)，得1分能正確監(jiān)控倉(cāng)儲(chǔ)單元輪轂的有無(wú)狀態(tài)，得1分能正確監(jiān)控導(dǎo)軌的位置，得1分111評(píng)分前選擇：虛擬HMI選擇裝配5號(hào)車標(biāo)，執(zhí)行左側(cè)分支（分揀輪轂）未通過(guò)綠色“自保持”按鈕啟動(dòng)，扣16分，后續(xù)流程不評(píng)分，任一步驟錯(cuò)誤，后續(xù)步驟不得分步驟1：工業(yè)機(jī)器人拾取合適工具，從2號(hào)倉(cāng)位抓取輪轂，得1.5分1.50.51取完輪轂，料倉(cāng)縮回，指示燈亮紅燈，得0.5分步驟2：抓取輪轂到視覺(jué)檢測(cè)上，停留3s，得1分步驟3：將輪轂放置到旋轉(zhuǎn)工位上，更換打磨工具，對(duì)輪轂外圈一周進(jìn)行打磨加工，得1.5分1.51.52步驟4：通過(guò)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，將輪轂翻轉(zhuǎn)到正面朝上，得1.5分步驟5：機(jī)器人更換吸盤工具，吸取5號(hào)車標(biāo)，裝配到輪轂上，得2分步驟6：機(jī)器人更換工具，抓取輪轂，數(shù)控單元開(kāi)門、夾具松開(kāi)，放入輪轂，夾具夾緊，安全門關(guān)閉，得2分2步驟7：數(shù)控機(jī)床的XYZ軸運(yùn)動(dòng)到輪轂的中心位置，等待5s，回到安全點(diǎn)，得2分2112步驟8：機(jī)器人從機(jī)床取出輪轂，到吹屑工位吹屑，輪轂順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，停留3s，得1分步驟9：機(jī)器人抓取輪轂，到RFID處模擬檢測(cè)，停留3s，得1分步驟10：機(jī)器人將輪轂放到分揀輸送線上，輪轂分揀到1號(hào)道口，得2分30小計(jì)1工作站各單元安裝完整，得1分11工作站各單元安裝牢固、穩(wěn)定，得1分任務(wù)2系統(tǒng)搭建及故工作站各單元電路連接正確，得1分（各單元能正常通電）障排除工作站各單元?dú)饴愤B接正確，得1分（各單元能正確1通氣）10分工作站各單元通信連接正確，得1分（各模塊網(wǎng)線連接上）11線槽蓋蓋好，導(dǎo)線、氣管按要求放入線槽中，氣管2場(chǎng)次號(hào)：賽位號(hào)：沒(méi)有有漏氣現(xiàn)象，得1分；每錯(cuò)一項(xiàng)扣0.25分，最多扣1分。22故障1：故障描述和排除方法正確，得2分。故障2：故障描述和排除方法正確，得2分。小計(jì)10故障描述排除方法工業(yè)機(jī)器人的工具快換、夾爪無(wú)法正常使用將快換氣路2號(hào)和4號(hào)氣管互故障1故障2換總控單元的三色燈紅燈與綠將端子排的紅燈(ZK2Q023)和綠燈(ZK2Q022)信號(hào)線互換燈顯示狀態(tài)相反裁判(簽名):選手確認(rèn)（簽賽位號(hào)）：3場(chǎng)次號(hào)：賽位號(hào)：模塊子項(xiàng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)分值得分在手動(dòng)模式和MDA模式下，通過(guò)按鍵2能控制數(shù)控前門打開(kāi)，前門打開(kāi)到位后按鍵2上方指示燈2亮，得0.5分0.5在手動(dòng)模式和MDA模式下，通過(guò)按鍵4能控制數(shù)控夾爪松開(kāi)，夾爪松開(kāi)到位后按鍵4上方指示燈4亮，得0.5分0.50.50.5在手動(dòng)模式和MDA模式下，通過(guò)按鍵6能控制數(shù)控前門關(guān)閉，前門關(guān)閉到位后按鍵6上方指示燈6亮，得0.5分在手動(dòng)模式和MDA模式下，通過(guò)按鍵8能控制數(shù)控夾爪夾緊，夾緊到位后按鍵8上方指示燈8亮，得0.5分任務(wù)3數(shù)控單元集成應(yīng)用6分按要求完成刀具安裝，得0.5分0.50.5正確進(jìn)行對(duì)刀，得0.5分（根據(jù)3.3任務(wù)能否正確加工作為評(píng)判條件）按要求在機(jī)床MDA模式下加工產(chǎn)品零件，得3分（未通過(guò)實(shí)物加工出來(lái)、加工過(guò)程斷刀均視為未加工出零件，不得分）模塊二機(jī)器人及周邊系統(tǒng)單元調(diào)試30分36小計(jì)按要求完成視覺(jué)的安裝，得0.5分，能采集清晰穩(wěn)定的圖像，得0.5分。1任務(wù)4視覺(jué)單元集成應(yīng)用6分按要求完成視覺(jué)的標(biāo)定，得1分。（根據(jù)4.3任務(wù)評(píng)判，能正確檢測(cè)出劃痕尺寸，此部分正確）14號(hào)倉(cāng)位輪轂：視覺(jué)檢測(cè)區(qū)域1貼“劃痕1”貼紙，視覺(jué)檢測(cè)區(qū)域2貼字符5“DNUM”4場(chǎng)次號(hào)：賽位號(hào)：模塊子項(xiàng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)分值得分能正確檢測(cè)出劃痕尺寸，在WINCC顯示出來(lái)，顯示范圍誤差不超過(guò)27mm±0.5mm，得2分2能正確檢測(cè)出字符“DNUM”，在WINCC顯示出來(lái)，得2分2小計(jì)6初始狀態(tài)：輪轂正面朝上放置到3號(hào)倉(cāng)位中，視覺(jué)檢測(cè)區(qū)域2貼字符2“LONG”機(jī)器人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)打到自動(dòng)運(yùn)行模式，評(píng)分過(guò)程任意流程中斷或錯(cuò)誤，評(píng)分結(jié)束，中斷后的內(nèi)容不給分按下控制面板的綠色“自復(fù)位”按鈕，流程啟動(dòng)，三色燈綠燈以1Hz頻率閃爍，得1分1步驟1：3號(hào)料倉(cāng)推出，機(jī)器人拾取合適的快換工具，完成輪轂抓取，將輪轂放到打磨工位上，得1.5分1.5步驟2：機(jī)器人更換吸盤工具，完成1號(hào)位車標(biāo)抓取，得1分11.51.5步驟3：機(jī)器人將車標(biāo)裝配到輪轂上，得1.5分任務(wù)5步驟4：機(jī)器人更換工具，抓取輪轂，放到機(jī)床加機(jī)器人系工，得1.5分統(tǒng)與周邊步驟5：加工圖案正確，得1分設(shè)備集成調(diào)試118分11步驟6：加工完成，機(jī)器人將輪轂從機(jī)床取出，得1分步驟7：將輪轂放到吹屑工位內(nèi)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度吹屑2s，得1分步驟8：機(jī)器人將輪轂放到打磨工位，通過(guò)翻轉(zhuǎn)工裝實(shí)現(xiàn)輪轂翻面，得1.5分1.51步驟9：到視覺(jué)檢測(cè)單元檢測(cè)，得1分步驟10：將輪轂放到旋轉(zhuǎn)工位，在旋轉(zhuǎn)工位使用端面打磨工具，完成打磨工藝2的打磨軌跡，得2分25場(chǎng)次號(hào)：賽位號(hào)：模塊子項(xiàng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)分值得分步驟11：將輪轂取出，正面RFID寫(xiě)入數(shù)據(jù)“CP02”，得1.5分，（裁判通過(guò)WINCC界面驗(yàn)證是否寫(xiě)入正確）1.52步驟12：將輪轂放到分揀皮帶上，分揀到3號(hào)道口，得2分步驟13：流程結(jié)束，三色燈綠燈熄滅，紅燈常亮，得0.5分0.518小計(jì)裁判(簽名):選手確認(rèn)（簽賽位號(hào)）：6場(chǎng)次：第場(chǎng)賽位號(hào)：子項(xiàng)得分模塊子項(xiàng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)得分評(píng)分前準(zhǔn)備：輪轂正面朝上放到5號(hào)倉(cāng)位中，背面貼“劃痕3”，位置如下圖輪轂檢測(cè)工藝優(yōu)化：通過(guò)WINCC界面啟動(dòng)“輪轂檢測(cè)工0.25藝優(yōu)化”流程，機(jī)器人抓取5號(hào)倉(cāng)位輪轂，得0.25分輪轂檢測(cè)工藝優(yōu)化：輪轂進(jìn)行檢測(cè)，放到打磨工位，翻轉(zhuǎn)至旋轉(zhuǎn)工位，得0.5分輪轂檢測(cè)工藝優(yōu)化：機(jī)器人利用端面打磨工具在劃痕位置上方5mm出模擬追蹤打磨，得3分輪轂檢測(cè)工藝優(yōu)化：打磨完成，機(jī)器人放回工具，流程結(jié)束，得0.25分0.530.25WINCC界面：能測(cè)試數(shù)控單元、分揀單元?dú)飧资謩?dòng)點(diǎn)動(dòng)，得0.5分0.5模塊三WINCC界面：能測(cè)試RFID芯片的數(shù)據(jù)讀、數(shù)據(jù)寫(xiě)功能，得0.5分WINCC界面：能控制導(dǎo)軌正反轉(zhuǎn)、回原點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，得0.5分任務(wù)60.5機(jī)器人機(jī)器人系統(tǒng)功0.50.5系統(tǒng)集能優(yōu)化WINCC生產(chǎn)監(jiān)控界面：顯示“輪轂檢測(cè)工藝優(yōu)化”運(yùn)行與綜合時(shí)長(zhǎng)，以柱狀圖展示，得0.5分成聯(lián)調(diào)調(diào)試WINCC生產(chǎn)監(jiān)控界面：顯示倉(cāng)儲(chǔ)單元庫(kù)位信息正確，得20分0.5分WINCC生產(chǎn)監(jiān)控界面：顯示工業(yè)機(jī)器人的手動(dòng)/自動(dòng)狀0.5130分態(tài)、急停狀態(tài)（按下示教器急停按鈕驗(yàn)證）、電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)（機(jī)器人手動(dòng)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)為閃爍，自動(dòng)時(shí)常亮）正確，全部狀態(tài)都正確得1分，每錯(cuò)1個(gè)扣0.5分，最多扣1分WINCC生產(chǎn)監(jiān)控界面：正確顯示導(dǎo)軌實(shí)時(shí)位置、速度，得0.5分?jǐn)?shù)控單元優(yōu)化：能完成加工字母“BF”的加工，得2分（系統(tǒng)聯(lián)調(diào)如能正確運(yùn)行，則該項(xiàng)給分，否則選手單獨(dú)執(zhí)行）0.52檢測(cè)單元優(yōu)化：能寫(xiě)入當(dāng)前實(shí)時(shí)時(shí)間戳信息，并在WINCC顯示出來(lái)（例如2023年8月20號(hào)周日9點(diǎn)28分，則寫(xiě)入：2023-8-20-Sun-09h28m），得2分（系統(tǒng)聯(lián)調(diào)如能正確運(yùn)行，則該項(xiàng)給分，否則選手單獨(dú)執(zhí)行）2裁判指定寫(xiě)入預(yù)置RFID信息為：“B1B4A1A2C2C3E2”,聯(lián)調(diào)流程必須由MES下單運(yùn)行，否則該流程不得分。下列步驟某一步錯(cuò)誤，后續(xù)步驟不得分。必須按步驟執(zhí)行，跳步驟執(zhí)行也錯(cuò)誤步驟1：機(jī)器人從倉(cāng)儲(chǔ)單元1號(hào)工位取出輪轂，到RFID處讀取數(shù)據(jù)，得0.5分0.57場(chǎng)次：第場(chǎng)賽位號(hào)：子項(xiàng)得分模塊子項(xiàng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)得分步驟2：將輪轂放到打磨單元，完成打磨區(qū)域1、打磨區(qū)域2打磨，得1分1WINCC界面有顯示當(dāng)前執(zhí)行B1工序，得0.25分步驟3：機(jī)器人抓取輪轂，進(jìn)行吹屑，得1分WINCC界面有顯示當(dāng)前執(zhí)行B4工序，得0.25分0.2510.25步驟4：機(jī)器人將輪轂放入機(jī)床中，完成字母B、F加工，得1分1WINCC界面有顯示當(dāng)前執(zhí)行A1、A2工序，得0.25分步驟5：機(jī)器人抓取輪轂，到翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)翻面，得1分0.250.75步驟6：機(jī)器人抓取輪轂，到RFID讀寫(xiě)器上，寫(xiě)入數(shù)據(jù)正確，得1分（需在WINCC手動(dòng)讀取數(shù)據(jù)出來(lái)驗(yàn)證寫(xiě)入數(shù)據(jù)正確性，數(shù)據(jù)為當(dāng)天星期幾英文縮寫(xiě)、幾點(diǎn)幾分如星期一，8點(diǎn)20分，數(shù)據(jù)為：Mon08h20m）1WINCC界面有顯示當(dāng)前執(zhí)行C2、C3工序，得0.25分0.251.5步驟7：機(jī)器人將輪轂放到分揀單元，分揀到2號(hào)道口，得1.5分WINCC界面有顯示當(dāng)前執(zhí)行E2工序，得0.25分小計(jì)0.25202能在MES界面的工藝派工中心下，錄個(gè)訂單，得2分能通過(guò)平板登錄主管賬號(hào)，進(jìn)行訂單審批，得2分23能在MES界面進(jìn)行設(shè)備作業(yè)派工，在生產(chǎn)執(zhí)行中心執(zhí)行啟動(dòng)流程，對(duì)應(yīng)任務(wù)6的聯(lián)調(diào)流程開(kāi)始啟動(dòng)，得3分在平板的生產(chǎn)主管賬號(hào)，能監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，執(zhí)行單元平移滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)位置正確，得0.5分在平板的生產(chǎn)主管賬號(hào)，能監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，倉(cāng)儲(chǔ)單元各輪轂狀態(tài)顯示正確，得0.5分在平板的生產(chǎn)主管賬號(hào)，能監(jiān)控?cái)?shù)控單元狀態(tài)，當(dāng)前刀具號(hào)顯示正確，得0.5分在平板的生產(chǎn)主管賬號(hào)，能監(jiān)控?cái)?shù)控單元狀態(tài)，當(dāng)前X/Y/Z軸坐標(biāo)顯示正確，得0.5分0.50.50.50.50.5任務(wù)7MES系統(tǒng)應(yīng)用10分在平板的生產(chǎn)主管賬號(hào)，能監(jiān)控?cái)?shù)控單元狀態(tài)，當(dāng)前主軸轉(zhuǎn)速顯示正確，得0.5分在平板的生產(chǎn)主管賬號(hào)，能監(jiān)控分揀單元狀態(tài)，當(dāng)前分揀道口輪轂有無(wú)狀態(tài)顯示正確，得0.5分小計(jì)0.510裁判(簽名):選手確認(rèn)（簽賽位號(hào)）：82023年全國(guó)職業(yè)院校技能大賽高職組“機(jī)器人系統(tǒng)集成應(yīng)用技術(shù)”賽項(xiàng)競(jìng)賽任務(wù)書(shū)（教師賽）賽題A選手須知：1.本任務(wù)書(shū)共27頁(yè)，如出現(xiàn)任務(wù)書(shū)缺頁(yè)、字跡不清等問(wèn)題，請(qǐng)及時(shí)向裁判示意，并進(jìn)行任務(wù)書(shū)的更換。2.參賽隊(duì)?wèi)?yīng)在5小時(shí)內(nèi)完成本任務(wù)書(shū)規(guī)定內(nèi)容。3.競(jìng)賽工位提供2臺(tái)計(jì)算機(jī)，參考資料存儲(chǔ)在“D:\參考資料”文件夾中。選手在競(jìng)賽過(guò)程中利用計(jì)算機(jī)創(chuàng)建的程序文件必須存儲(chǔ)到“D:\技能競(jìng)賽”文件夾中，未存儲(chǔ)到指定位置的程序文件不作為競(jìng)賽成果予以評(píng)分。請(qǐng)及時(shí)對(duì)程序文件存儲(chǔ)，建議每10-15分鐘1次。4.任務(wù)書(shū)中只允許填寫(xiě)競(jìng)賽相關(guān)信息，不得出現(xiàn)學(xué)校、姓名等與身份有關(guān)的信息或與競(jìng)賽過(guò)程無(wú)關(guān)的內(nèi)容，否則成績(jī)無(wú)效。5.由于參賽選手人為原因?qū)е赂?jìng)賽設(shè)備損壞，以致無(wú)法正常繼續(xù)比賽，將取消參賽隊(duì)競(jìng)賽資格。6.選手在比賽期間內(nèi)任何時(shí)間，均不得損毀、丟棄或賽后帶離與比賽相關(guān)的材料、工具、圖紙、程序、文件等相關(guān)資料，否則取消選手比賽資格，比賽成績(jī)以零分計(jì)。7.競(jìng)賽過(guò)程中違反相關(guān)規(guī)定的，根據(jù)評(píng)分表中扣分項(xiàng)目進(jìn)行違規(guī)扣分。場(chǎng)次號(hào)：賽位號(hào)：1任務(wù)背景：機(jī)器人系統(tǒng)集成需求及產(chǎn)品生產(chǎn)要求1.背景介紹企業(yè)需要對(duì)現(xiàn)有機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行集成，以滿足產(chǎn)品零件的生產(chǎn)單元升級(jí)改造和不同類型產(chǎn)品零件的共線生產(chǎn)。以智能制造技術(shù)為基礎(chǔ)，在現(xiàn)有設(shè)備單元的基礎(chǔ)上，結(jié)合工業(yè)機(jī)器人、視覺(jué)、數(shù)控系統(tǒng)、RFID等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)柔性化生產(chǎn)；選用工業(yè)以太網(wǎng)通訊方式完成設(shè)備端的控制和信息采集，利用人機(jī)交互系統(tǒng)、MES系統(tǒng)完成對(duì)生產(chǎn)全流程的監(jiān)控和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)；請(qǐng)根據(jù)具體任務(wù)要求和硬件條件，完成機(jī)器人系統(tǒng)的單元改造的集成設(shè)計(jì)、安裝部署、編程調(diào)試，實(shí)現(xiàn)試生產(chǎn)驗(yàn)證。2.生產(chǎn)對(duì)象生產(chǎn)對(duì)象為汽車行業(yè)的輪轂零件，完成粗加工后的半成品鑄造鋁制零件。輪轂零件在其正面、背面布置有定位基準(zhǔn)、RFID電子信息區(qū)域、零件缺陷表征區(qū)域、數(shù)控加工區(qū)域等。（1）產(chǎn)品零件在應(yīng)用平臺(tái)各單元中通過(guò)輪廓和定位基準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位，正面背面定位方式相同。（2）產(chǎn)品的拾取須采用專用工具實(shí)現(xiàn)，如產(chǎn)品的正面拾取與背面拾取，均須采用不同的工具實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。選手可根據(jù)不同功能要求自行選擇合理的工具，并完成相關(guān)任務(wù)。（3）下圖為所示加工零件圖2

圖1加工零件圖示3.職業(yè)素養(yǎng)競(jìng)賽過(guò)程中，對(duì)參賽選手的技術(shù)應(yīng)用合理性、工具操作規(guī)范性、機(jī)械電氣工藝規(guī)范性、耗材使用環(huán)保性、功耗控制節(jié)能性以及賽場(chǎng)紀(jì)律、安全和文明生產(chǎn)等職業(yè)素養(yǎng)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，采用扣分制。模塊一機(jī)器人系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和仿真調(diào)試（40分）任務(wù)1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和仿真調(diào)試（30分）31.1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)（1）根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程（圖6所示），結(jié)合所提供的硬件單元尺寸和功能，合理設(shè)計(jì)各單元的布局分布。（2）繪制布局方案：在任務(wù)書(shū)附件一上繪制系統(tǒng)布局方案，要求各單元用框圖表示并用文字標(biāo)識(shí)（總控單元、倉(cāng)儲(chǔ)單元、檢測(cè)單元、打磨單元、分揀單元、數(shù)控單元、工具單元、機(jī)器人單元），比例適當(dāng)。（3）根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程（圖6所示），結(jié)合提供的硬件單元功能，合理設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。（4）繪制控制系統(tǒng)通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖：在任務(wù)書(shū)附件二上繪制控制系統(tǒng)方案，要求各功能單元的遠(yuǎn)程IO模塊必須連接到總控單元的PLC上，通過(guò)連線體現(xiàn)出所有網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的連接情況，并注明設(shè)備名稱、通訊方式和通訊地址。注：“數(shù)控單元”對(duì)應(yīng)技術(shù)平臺(tái)參考資料中的“加工單元”；“機(jī)器人單元”對(duì)應(yīng)技術(shù)平臺(tái)參考資料中的“執(zhí)行單元”。1.2系統(tǒng)仿真搭建（1）根據(jù)系統(tǒng)布局方案設(shè)計(jì)結(jié)果，在虛擬調(diào)試軟件中，搭建工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控、工具、倉(cāng)儲(chǔ)、分揀、檢測(cè)、打磨等組成的機(jī)器人集成應(yīng)用系統(tǒng)。（2）在虛擬仿真系統(tǒng)中，定義倉(cāng)儲(chǔ)單元2號(hào)、5號(hào)工位的光電傳感器，使其具備傳感器檢測(cè)功能，可以檢測(cè)對(duì)應(yīng)工位上的產(chǎn)品零件，并關(guān)聯(lián)對(duì)應(yīng)變量。（3）在虛擬仿真系統(tǒng)中，定義倉(cāng)儲(chǔ)單元2號(hào)、5號(hào)工位的紅、綠指示燈顏色狀態(tài)，要求倉(cāng)位有料顯示綠色，無(wú)料顯示紅色，關(guān)聯(lián)對(duì)應(yīng)變量。（4）在虛擬仿真系統(tǒng)中，定義倉(cāng)儲(chǔ)單元2號(hào)、5號(hào)托盤狀態(tài)機(jī)。在模型“場(chǎng)景”下，找到“倉(cāng)儲(chǔ)-托盤2”和“倉(cāng)儲(chǔ)-托盤5”裝配體，定義為狀態(tài)機(jī)，命名為“倉(cāng)儲(chǔ)-托盤2狀態(tài)機(jī)”和“倉(cāng)儲(chǔ)-托盤5狀態(tài)機(jī)”，設(shè)定狀態(tài)機(jī)運(yùn)動(dòng)模4

式為“平移”，運(yùn)動(dòng)最小值“0mm”，最大值“125mm”，方向與實(shí)際氣缸運(yùn)動(dòng)方向一致；設(shè)定兩個(gè)狀態(tài)，狀態(tài)1為縮回狀態(tài)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間0s，關(guān)節(jié)值0mm，狀態(tài)2為伸出狀態(tài)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間1s，關(guān)節(jié)值125mm。（5）在虛擬仿真系統(tǒng)中，定義加工單元前門狀態(tài)機(jī)。在模型“場(chǎng)景”下，找到“加工-左側(cè)滑動(dòng)門”裝配體，對(duì)裝配體部件進(jìn)行重命名，并且定義為狀態(tài)機(jī)，命名為“加工-左側(cè)滑動(dòng)門狀態(tài)機(jī)”，設(shè)定狀態(tài)機(jī)運(yùn)動(dòng)模式為“平移”，運(yùn)動(dòng)最小值“0mm”，最大值“550mm”，方向與實(shí)際氣缸運(yùn)動(dòng)方向一致，設(shè)定兩個(gè)狀態(tài)，狀態(tài)1為關(guān)門狀態(tài)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間0s，關(guān)節(jié)值0mm，狀態(tài)2為開(kāi)門狀態(tài)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間1s，關(guān)節(jié)值550mm。完成狀態(tài)機(jī)定義后，用“加工-左側(cè)滑動(dòng)門狀態(tài)機(jī)”抓取“加工-左滑動(dòng)門-傳感器遮擋板”。（6）虛擬仿真工作站的狀態(tài)機(jī)、指示燈、傳感器、導(dǎo)軌等進(jìn)行變量關(guān)聯(lián)，所有涉及的變量按表1地址進(jìn)行配置。表1變量地址序號(hào)地址功能注釋序號(hào)地址功能注釋托盤2伸出位1M2012M2023M2044M2055M2116M2127M2148M2159M22110M22211M23112M2321M200倉(cāng)儲(chǔ)-托盤2托盤2縮回位托盤5伸出位23456M203M210M213M220M230倉(cāng)儲(chǔ)-托盤5加工-左側(cè)滑動(dòng)門加工-夾緊鉗托盤5縮回位左側(cè)滑動(dòng)門開(kāi)門左側(cè)滑動(dòng)門關(guān)門加工-夾緊鉗松開(kāi)加工-夾緊鉗夾緊升降機(jī)構(gòu)上升位升降機(jī)構(gòu)下降位轉(zhuǎn)位夾具逆時(shí)針180°轉(zhuǎn)位夾具順時(shí)針180°轉(zhuǎn)位夾具夾爪1松開(kāi)打磨-轉(zhuǎn)位升降機(jī)構(gòu)打磨-轉(zhuǎn)位夾具打磨-轉(zhuǎn)位夾具夾爪113M241轉(zhuǎn)位夾具夾爪2松開(kāi)7M24014轉(zhuǎn)位夾具夾爪1夾緊轉(zhuǎn)位夾具夾爪2夾緊打磨-轉(zhuǎn)位夾具夾爪2分揀-橫擋板1M24215M301分揀-橫擋板1抬起到位16M302分揀-橫擋板1落下到位17M313分揀-上推板1回位到位18M314分揀-上推板1伸出到位19M315分揀-上推板1推出到位20M323分揀-下推板1回位到位89M300M310分揀-上推板1回位分揀-上推板1伸出分揀-上推板1推出分揀-下推板1回位10M31111M31212M320513M32114M32215M33016M350分揀-下推板1伸出分揀-下推板1推出倉(cāng)儲(chǔ)工位2指示燈倉(cāng)儲(chǔ)工位5指示燈機(jī)器人導(dǎo)軌地址(float數(shù)據(jù)類型)21M324分揀-下推板1伸出到位22M325分揀-下推板1推出到位23M34024M360倉(cāng)儲(chǔ)工位2傳感器倉(cāng)儲(chǔ)工位5傳感器機(jī)器人導(dǎo)軌位置反饋(float數(shù)據(jù)類型)17M100018M120019M120820M121625M110026M120427M121228M1220機(jī)床X軸地址(float數(shù)據(jù)類型)機(jī)床X軸地址到位反饋(float數(shù)據(jù)類型)機(jī)床Y軸地址(float數(shù)據(jù)類型)機(jī)床Y軸地址到位反饋(float數(shù)據(jù)類型)機(jī)床Z軸地址(float數(shù)據(jù)類型)機(jī)床Z軸地址到位反饋(float數(shù)據(jù)類型)（7）正確設(shè)置虛擬仿真工作站的快照，快照為工作站初始狀態(tài)。1.3虛擬調(diào)試（1）編寫(xiě)虛擬HMI程序，自行設(shè)計(jì)HMI界面，在虛擬HMI界面中能進(jìn)行手動(dòng)控制倉(cāng)儲(chǔ)單元2號(hào)、5號(hào)工位的托盤伸出縮回、控制機(jī)床安全前門打開(kāi)關(guān)閉；能監(jiān)控機(jī)床安全前門的打開(kāi)、關(guān)閉狀態(tài)；監(jiān)控倉(cāng)儲(chǔ)單元2號(hào)、5號(hào)輪轂有無(wú)狀態(tài)；監(jiān)控工業(yè)機(jī)器人當(dāng)前導(dǎo)軌位置。（2）編寫(xiě)虛擬HMI程序，自行設(shè)計(jì)HMI界面，要求實(shí)現(xiàn)通過(guò)虛擬HMI選擇裝配車標(biāo)號(hào)（可選2號(hào)車標(biāo)或5號(hào)車標(biāo)），再選擇流程分支，進(jìn)入左側(cè)分支（分揀輪轂）或者右側(cè)分支（輪轂回倉(cāng)）。（3）通過(guò)硬件網(wǎng)關(guān)，利用硬件按鍵來(lái)啟動(dòng)虛擬調(diào)試軟件的工程文件運(yùn)行，要求按下總控單元控制面板的綠色“自保持”按鈕，開(kāi)始運(yùn)行虛擬聯(lián)調(diào)流程。（4）根據(jù)輪轂零件的生產(chǎn)工藝流程要求，編寫(xiě)PLC程序，編寫(xiě)虛擬仿真系統(tǒng)中工業(yè)機(jī)器人仿真程序，最終實(shí)現(xiàn)虛擬調(diào)試，驗(yàn)證設(shè)備布局方案和工藝流程的合理性。工藝流程如下圖2所示，需結(jié)合表2所示的初始特征及狀態(tài)信息，調(diào)整工作站輪轂、車標(biāo)擺放位置，完成1個(gè)輪轂零件的生產(chǎn)流程虛擬聯(lián)調(diào)。注：虛擬HMI型號(hào)選手在博圖軟件內(nèi)自行選擇即可。6工藝流程開(kāi)始控制數(shù)控單元開(kāi)關(guān)門、夾具夾緊、要求控制機(jī)床的XYZ軸運(yùn)動(dòng)到加工車標(biāo)上方，停留5s后，XYZ軸運(yùn)動(dòng)回安全點(diǎn)，等待機(jī)器人取料2號(hào)工位料倉(cāng)推出，亮綠燈，取完輪轂，料倉(cāng)縮回，亮紅燈將輪轂放到數(shù)控加工單元進(jìn)行加工2號(hào)倉(cāng)位出輪轂在視覺(jué)光源上方50mm處停留3s輪轂放到吹屑工位進(jìn)行吹屑輪轂零件在吹屑工位內(nèi)順時(shí)針轉(zhuǎn)90度，停留3s到檢測(cè)單元視覺(jué)檢測(cè)將輪轂放置于旋轉(zhuǎn)工位，更換打磨工具，對(duì)輪轂外圈一周進(jìn)行打磨加工輪轂在檢測(cè)單元檢測(cè)在RFID處檢測(cè)，停留3s虛擬HMI選擇進(jìn)行輪轂打磨進(jìn)行輪轂翻面通過(guò)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，將輪轂翻轉(zhuǎn)到正面朝上將輪轂放到分揀輸送帶上，分揀到1放回倉(cāng)儲(chǔ)單元2號(hào)工位中號(hào)道口機(jī)器人吸取對(duì)應(yīng)的加工車由虛擬HMI選擇車標(biāo)，安裝到輪轂上標(biāo)（2或5號(hào)位）工藝流程結(jié)束圖2工藝流程圖表2虛擬調(diào)試過(guò)程輪轂初始狀態(tài)輪轂放置初始位置是否安裝車標(biāo)輪轂放置方向正面朝下2號(hào)倉(cāng)無(wú)注：運(yùn)行過(guò)程中，機(jī)器人不得出現(xiàn)軸超限、不可達(dá)、奇異點(diǎn)等情況。PLC程序下載到總控單元的PLC1中。任務(wù)2系統(tǒng)搭建及故障排除（10分）2.1硬件搭建根據(jù)虛擬仿真驗(yàn)證的系統(tǒng)布局方案設(shè)計(jì)，調(diào)整各單元的相對(duì)位置，完成應(yīng)用平臺(tái)的硬件拼裝固定。要求：根據(jù)布局設(shè)計(jì)完成各單元位置調(diào)整。要求：各單元地腳支撐升起，各單元間通過(guò)連接板固連。對(duì)各單元的底柜門板做調(diào)整。要求：應(yīng)用平臺(tái)底柜內(nèi)部連通、無(wú)門板遮擋，外側(cè)四周全部安裝門板，多余門板放置在U型支架內(nèi)。72.2電氣及網(wǎng)絡(luò)連接根據(jù)系統(tǒng)布局方案設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，完成各單元的電路、氣路、通訊線路連接，完成工業(yè)機(jī)器人示教器的線纜連接。要求：（1）電源線纜由單元底柜的底板快接插頭安裝后通過(guò)底柜的下部線槽鋪設(shè)；氣源、通訊線纜由設(shè)備端安裝后通過(guò)底柜的上部線槽鋪設(shè)。（2）單元間電源線纜未放入線槽部分，不能出現(xiàn)折彎，整齊擺放在底柜底板上。（3）應(yīng)用平臺(tái)總電源線路完成連接后用賽位內(nèi)提供的臨時(shí)線槽覆蓋。（4）氣源線纜在臺(tái)面部分必須進(jìn)入線槽，未進(jìn)入線槽部分利用固定扣和扎帶固定在臺(tái)面或立柱上，要求裁剪長(zhǎng)度合適，不能出現(xiàn)折彎、纏繞和變形，不允許出現(xiàn)漏氣。（5）通訊線纜在臺(tái)面部分必須進(jìn)入線槽，未進(jìn)入線槽部分利用固定扣和扎帶固定在臺(tái)面或立柱上，不能出現(xiàn)折彎、纏繞和變形。（6）工業(yè)機(jī)器人示教器線纜在插接時(shí)注意接口方向和旋緊螺母的使用方法，不得在未完全插入前轉(zhuǎn)動(dòng)快接插頭。（7）手動(dòng)測(cè)試單元功能動(dòng)作。2.3系統(tǒng)故障診斷與排除根據(jù)電氣原理圖，檢查各單元功能，設(shè)備存在兩處故障需要選手進(jìn)行排除，分別是：（1）工業(yè)機(jī)器人快換氣路存在連接故障1處，請(qǐng)參照電氣、氣路接線圖判斷故障位置，并修復(fù)。（2）總控單元的臺(tái)面部分存在電氣接線故障1處，請(qǐng)參照電氣接線圖判斷故障位置，并修復(fù)。請(qǐng)排除故障并在任務(wù)書(shū)附件三上填寫(xiě)故障記錄表。8

注意：不涉及強(qiáng)電部分。若無(wú)法排除故障，正式開(kāi)賽90分鐘后可由選手向現(xiàn)場(chǎng)裁判申請(qǐng)技術(shù)人員幫助排故，恢復(fù)過(guò)程不予補(bǔ)時(shí)，評(píng)分表中此項(xiàng)不得分。模塊二機(jī)器人及周邊系統(tǒng)單元調(diào)試（30分）該模塊聯(lián)調(diào)評(píng)分時(shí)需滿足以下要求：（1）任務(wù)3、任務(wù)4為單獨(dú)功能評(píng)分；（2）任務(wù)5評(píng)分時(shí)機(jī)器人需處于自動(dòng)模式，不允許流程中斷，如中斷則中斷前流程有分，后續(xù)部分無(wú)分；（3）任務(wù)5聯(lián)調(diào)演示參考圖6所示流程圖進(jìn)行演示。聯(lián)調(diào)要求按下控制面板的綠色“自復(fù)位”按鈕，流程啟動(dòng)，三色燈綠燈以1Hz頻率閃爍，流程結(jié)束，三色燈綠燈熄滅，紅燈常亮。任務(wù)3數(shù)控單元集成調(diào)試（6分）3.1數(shù)控PLC編程調(diào)試要求按照“D:\參考資料\應(yīng)用平臺(tái)介紹”的數(shù)控單元信號(hào)表，編寫(xiě)數(shù)控內(nèi)部的PLC程序，實(shí)現(xiàn)：（1）在手動(dòng)模式和MDA模式下，通過(guò)按鍵2控制數(shù)控前門打開(kāi)，前門打開(kāi)到位后按鍵2上方指示燈2亮。（2）在手動(dòng)模式和MDA模式下，通過(guò)按鍵4控制數(shù)控夾爪松開(kāi)，松開(kāi)到位后按鍵4上方指示燈4亮。（3）在手動(dòng)模式和MDA模式下，通過(guò)按鍵6控制數(shù)控前門關(guān)閉，前門關(guān)閉到位后按鍵6上方指示燈6亮。（4）在手動(dòng)模式和MDA模式下，通過(guò)按鍵8控制數(shù)控夾爪夾緊，夾緊到位后按鍵8上方指示燈8亮。9

圖3按鈕、指示燈定義圖注:從數(shù)控機(jī)床上載程序，僅允許修改SBR9“Wincc_828D”例行程序，其他程序不允許修改。3.2刀具安裝和對(duì)刀（1）刀具安裝利用現(xiàn)場(chǎng)所提供的工具及刀具完成數(shù)控單元的刀具安裝。對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行操作設(shè)置，根據(jù)虛擬刀庫(kù)刀具信息新建對(duì)應(yīng)刀具，以便后續(xù)數(shù)控加工編程使用。其中，加工單元中虛擬刀庫(kù)內(nèi)已存有6把刀具，各刀具信息如表3所示，刀庫(kù)中編號(hào)01-06分別對(duì)應(yīng)T1-T6。在數(shù)控系統(tǒng)中建立刀具信息時(shí)，單刃螺旋銑刀、雙刃螺旋銑刀對(duì)應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)中的“銑刀”類型，球頭銑刀對(duì)應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)中的“圓柱形球頭模具銑刀”類型，刀具長(zhǎng)度參數(shù)對(duì)應(yīng)刀庫(kù)中刀具的總長(zhǎng)度數(shù)據(jù)。表3虛擬刀庫(kù)刀具信息表刀具編號(hào)刀具類型刀具直徑mm刀刃長(zhǎng)度mm刀具總長(zhǎng)度mm單刃螺旋銑刀單刃螺旋銑刀010203222151015383838雙刃螺旋銑刀10040506222101510383838雙刃螺旋銑刀球頭銑刀球頭銑刀（2）建立機(jī)床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系原點(diǎn)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行操作設(shè)置，正確設(shè)置機(jī)床機(jī)械零點(diǎn)。并進(jìn)行對(duì)刀操作。3.3數(shù)控加工參照?qǐng)D4所示加工圖紙和表4加工工藝表，編寫(xiě)或調(diào)用加工程序，完成工件加工；圖4加工圖紙表4數(shù)控加工工藝表刀具主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)給速度切削深度工步刀刃直徑（mm）（r/min）（mm/min）（mm）類型雙刃螺旋銑刀1Φ2100005000.5要求：（1）須在產(chǎn)品零件范圍內(nèi)加工；（2）數(shù)控加工產(chǎn)品零件需選手完成數(shù)控編程調(diào)試，在機(jī)床MDA模式下運(yùn)行對(duì)應(yīng)加工程序驗(yàn)證；11（3）數(shù)控加工后能夠清晰的看出產(chǎn)品零件特征即可，其他不做特別要求；（4）加工開(kāi)始和結(jié)束時(shí)主軸位置處于機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)。任務(wù)4視覺(jué)單元集成應(yīng)用（6分）4.1視覺(jué)安裝（1）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供的相機(jī)支架零部件，完成相機(jī)的機(jī)械、電氣安裝。（2）對(duì)視覺(jué)單元的相機(jī)鏡頭焦距/光圈、光源亮度等進(jìn)行調(diào)整，使視覺(jué)控制器可采集到清晰穩(wěn)定的圖像。4.2視覺(jué)標(biāo)定編寫(xiě)視覺(jué)標(biāo)定程序，完成視覺(jué)系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定。利用現(xiàn)場(chǎng)提供的校準(zhǔn)板工具，通過(guò)編寫(xiě)工業(yè)機(jī)器人和視覺(jué)程序，完成視覺(jué)的校準(zhǔn)。4.3視覺(jué)檢測(cè)初始1個(gè)輪轂背面朝上放置在倉(cāng)儲(chǔ)單元工位4上，視覺(jué)檢測(cè)區(qū)域1貼有隨機(jī)長(zhǎng)度的劃痕貼紙（固定位置）、視覺(jué)檢測(cè)區(qū)域2貼有字符貼紙（固定位置）。通過(guò)工業(yè)機(jī)器人抓取輪轂零件置于視覺(jué)單元的視覺(jué)相機(jī)視野，編寫(xiě)PLC、WINCC程序，實(shí)現(xiàn)以下功能:（1）抓取倉(cāng)儲(chǔ)單元工位4上的輪轂，完成輪轂正面視覺(jué)檢測(cè)區(qū)域1上的劃痕檢測(cè)，要求正確檢測(cè)出劃痕的長(zhǎng)度；完成視覺(jué)檢測(cè)區(qū)域2上的字符檢測(cè)，要求正確檢測(cè)出對(duì)應(yīng)字母；并將長(zhǎng)度數(shù)值、字符信息在WINCC界面上正確顯示出來(lái)。檢測(cè)完成，放回倉(cāng)儲(chǔ)工位4。劃痕長(zhǎng)度數(shù)值是在視覺(jué)控制器經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)后，獲取的視覺(jué)數(shù)據(jù)，且該數(shù)值長(zhǎng)度與實(shí)際長(zhǎng)度誤差不得超過(guò)±0.5mm（WINCC顯示長(zhǎng)度數(shù)據(jù)保留小數(shù)點(diǎn)后2位）。注：比賽中，選手選擇不干膠貼紙自行黏貼測(cè)試，評(píng)分時(shí)，劃痕及字符由裁判指定重新貼；涉及的機(jī)器人動(dòng)作編程、周邊單元編程，按任務(wù)5的功能要求。12

任務(wù)5機(jī)器人系統(tǒng)與周邊設(shè)備聯(lián)調(diào)（18分）5.1機(jī)器人編程調(diào)試(1)工業(yè)機(jī)器人安全姿態(tài)設(shè)定對(duì)工業(yè)機(jī)器人操作與編程，確定工業(yè)機(jī)器人本體的安全姿態(tài)，此姿態(tài)下工業(yè)機(jī)器人本體不會(huì)與周邊設(shè)備發(fā)生碰撞。當(dāng)機(jī)器人單元第七軸運(yùn)行時(shí)，工業(yè)機(jī)器人本體必須保持此姿態(tài)，不得同時(shí)動(dòng)作。(2)機(jī)器人單元第七軸參數(shù)配置①對(duì)機(jī)器人單元中的PLC編程，設(shè)置伺服電機(jī)的控制參數(shù)與實(shí)物規(guī)格一致，實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)第七軸的運(yùn)動(dòng)控制。其中伺服電機(jī)編碼器分辨率為131072pulses/rev（17線），伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電子齒輪已設(shè)置為900:1，減速機(jī)減速比3:1，同步帶減速比1.5:1，滾珠絲杠導(dǎo)程5mm。要求：第七軸運(yùn)動(dòng)速度不得超過(guò)50mm/s。②根據(jù)所提供的機(jī)器人單元內(nèi)部接線圖，對(duì)機(jī)器人單元內(nèi)部的PLC進(jìn)行編程，使第七軸實(shí)現(xiàn)回原點(diǎn)、定位運(yùn)動(dòng)、定速運(yùn)動(dòng)功能，原點(diǎn)傳感器位于標(biāo)尺零刻度一側(cè)。(3)快換工具的拾取與放回對(duì)工業(yè)機(jī)器人操作與編程，使工業(yè)機(jī)器人可以完成對(duì)所需工具的拾取與放回，動(dòng)作過(guò)程連貫無(wú)碰撞?？鞊Q工具在工具架的位置根據(jù)使用需求自行調(diào)整。注意：工業(yè)機(jī)器人不得懸空釋放工具使其掉落到工具架上。(4)快換工具的使用對(duì)工業(yè)機(jī)器人操作與編程，使工業(yè)機(jī)器人可以完成對(duì)所使用工具的動(dòng)作控制，如夾爪類工具的夾緊/松開(kāi)、吸盤類工具的吸取/釋放、電動(dòng)工具的旋轉(zhuǎn)，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的拾取、釋放、加工等。5.2機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床聯(lián)調(diào)13

編寫(xiě)工業(yè)機(jī)器人與PLC程序，要求如下：(1)工業(yè)機(jī)器人將從打磨工位上取一個(gè)輪轂，數(shù)控單元安全門打開(kāi)，工業(yè)機(jī)器人將輪轂上料到數(shù)控單元的夾具上；(2)工業(yè)機(jī)器人退出數(shù)控單元，數(shù)控單元安全門關(guān)閉，數(shù)控單元夾具夾緊輪轂；(3)數(shù)控機(jī)床完成指定圖4所示的加工圖紙圖形和表4的加工工藝表進(jìn)行加工（選手需根據(jù)產(chǎn)品零件的正背面狀態(tài)在打磨單元自行完成翻轉(zhuǎn)動(dòng)作，確保對(duì)產(chǎn)品零件正面的數(shù)控加工區(qū)域進(jìn)行數(shù)控加工），加工完成后數(shù)控主軸復(fù)位，主軸回到機(jī)床原點(diǎn)。(4)工業(yè)機(jī)器人將產(chǎn)品零件從數(shù)控單元的夾具上拾取出來(lái)。5.3機(jī)器人與視覺(jué)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)編寫(xiě)機(jī)器人與視覺(jué)程序，要求如下：(1)工業(yè)機(jī)器人抓取輪轂零件，進(jìn)行背面區(qū)域的產(chǎn)品特征視覺(jué)檢測(cè)；(2)檢測(cè)視覺(jué)區(qū)域2的字符貼紙，如字符包含“D”，則進(jìn)入流程左側(cè)分支；(3)檢測(cè)視覺(jué)區(qū)域2的字符貼紙，如字符不包含“D”，則進(jìn)入流程右側(cè)分支；5.4機(jī)器人與其他外圍設(shè)備聯(lián)調(diào)(1)倉(cāng)儲(chǔ)單元根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)結(jié)果和所提供的倉(cāng)儲(chǔ)單元內(nèi)部接線圖，制定倉(cāng)儲(chǔ)單元立體倉(cāng)庫(kù)工藝，實(shí)現(xiàn)以下功能：①由外部信號(hào)控制倉(cāng)位托盤推出和縮回。②每個(gè)倉(cāng)位的傳感器可以感知當(dāng)前是否有產(chǎn)品零件存放在倉(cāng)位中。14

③倉(cāng)位指示燈根據(jù)倉(cāng)位內(nèi)產(chǎn)品零件存儲(chǔ)狀態(tài)亮燈，當(dāng)倉(cāng)位內(nèi)沒(méi)有存放產(chǎn)品零件時(shí)亮紅燈，當(dāng)倉(cāng)位內(nèi)存放有產(chǎn)品零件亮綠燈。(2)分揀單元根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)結(jié)果和所提供的分揀單元內(nèi)部接線圖，制定分揀單元的工藝，實(shí)現(xiàn)以下功能：①根據(jù)外部指令啟動(dòng)傳動(dòng)帶，指定分揀機(jī)構(gòu)的擋料氣缸下降，并當(dāng)產(chǎn)品零件運(yùn)動(dòng)到指定分揀機(jī)構(gòu)時(shí)，傳送帶停止。②當(dāng)產(chǎn)品零件觸發(fā)傳送帶起始端傳感器后，根據(jù)外部指令將對(duì)應(yīng)道口分揀機(jī)構(gòu)升降氣缸降下。③當(dāng)產(chǎn)品零件運(yùn)動(dòng)到指定分揀機(jī)構(gòu)前，該分揀機(jī)構(gòu)推動(dòng)氣缸將產(chǎn)品零件推入分揀道口，再通過(guò)道口的定位氣缸將產(chǎn)品零件定位到V型槽處，保持3s后縮回。(3)打磨單元根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)結(jié)果和所提供的打磨單元內(nèi)部接線圖，制定打磨單元的工藝，實(shí)現(xiàn)以下功能：①當(dāng)工業(yè)機(jī)器人準(zhǔn)備將輪轂零件放置到打磨工位或準(zhǔn)備將輪轂由打磨工位取走時(shí)，打磨工位的夾緊氣缸松開(kāi)，翻轉(zhuǎn)工裝處于旋轉(zhuǎn)工位一側(cè)；②當(dāng)工業(yè)機(jī)器人準(zhǔn)備將輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位或準(zhǔn)備將輪轂由旋轉(zhuǎn)工位取走時(shí)，旋轉(zhuǎn)工位的夾緊氣缸松開(kāi)，翻轉(zhuǎn)工裝處于打磨工位一側(cè)；③翻轉(zhuǎn)工裝可將輪轂零件在打磨工位和旋轉(zhuǎn)工位間翻轉(zhuǎn)并準(zhǔn)確定位；④當(dāng)輪轂處在旋轉(zhuǎn)工位時(shí)，對(duì)應(yīng)夾緊氣缸夾緊，打磨工藝1：區(qū)域3、區(qū)域4打磨，只需將端面打磨工具與輪轂表面接觸后開(kāi)啟打磨，保持3S后關(guān)閉打磨。⑤當(dāng)輪轂處在旋轉(zhuǎn)工位時(shí)，對(duì)應(yīng)夾緊氣缸夾緊，打磨工藝2：使用端面打磨工具，完成輪轂背面兩個(gè)圓形外圈打磨，如圖5所示。15

圖5打磨工藝2打磨輪廓（4）裝配模塊裝配模塊工藝要求：①工業(yè)機(jī)器人使用單吸盤工具，吸取車標(biāo)庫(kù)的車標(biāo)；②將車標(biāo)放置到未裝車標(biāo)的輪轂上，并通過(guò)吸盤工具進(jìn)行壓裝。16工藝流程開(kāi)始輪轂正面朝上,未安裝車標(biāo)取3號(hào)輪轂輪轂在打磨工位上，打磨工位夾爪夾緊，機(jī)器人從1號(hào)位取車標(biāo)，完成車標(biāo)裝配裝配車標(biāo)將輪轂放到數(shù)控加工單元進(jìn)行加工控制數(shù)控單元開(kāi)關(guān)門、夾具夾緊、數(shù)控加工吹屑2s，輪轂零件在吹屑工位內(nèi)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度輪轂吹屑輪轂翻面通過(guò)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，將輪轂翻轉(zhuǎn)到背面朝上到檢測(cè)單元檢測(cè)進(jìn)行視覺(jué)檢測(cè)輪轂打磨工藝1輪轂打磨工藝2正面RFID數(shù)據(jù)寫(xiě)入正面RFID數(shù)據(jù)寫(xiě)入寫(xiě)入CP01寫(xiě)入CP02將輪轂放到分揀輸送帶上，分揀到最大號(hào)道口處放回倉(cāng)儲(chǔ)單元3號(hào)工位工藝流程結(jié)束圖6機(jī)器人與周邊系統(tǒng)聯(lián)調(diào)流程圖模塊三機(jī)器人系統(tǒng)集成聯(lián)調(diào)（30分）任務(wù)6機(jī)器人系統(tǒng)功能優(yōu)化與綜合調(diào)試（20分）6.1機(jī)器人及周邊單元功能優(yōu)化17在模塊二機(jī)器人及周邊系統(tǒng)單元調(diào)試的基礎(chǔ)上，對(duì)其中的部分單元進(jìn)行功能工藝優(yōu)化，具體要求如下：（1）輪轂檢測(cè)工藝優(yōu)化初始1個(gè)輪轂正面朝上放置在倉(cāng)儲(chǔ)單元工位5上，輪轂背面隨意位置貼有一個(gè)劃痕貼紙。①工業(yè)機(jī)器人對(duì)輪轂劃痕進(jìn)行檢測(cè)，完成輪轂劃痕位置獲??；②工業(yè)機(jī)器人將輪轂放置到打磨工位；③利用翻轉(zhuǎn)工裝進(jìn)行輪轂翻面；④工業(yè)機(jī)器人更換端面打磨工具，對(duì)劃痕進(jìn)行追蹤打磨，打磨速度10mm/s，位于劃痕上方5mm處模擬打磨即可。（2）人機(jī)交互系統(tǒng)優(yōu)化完成人機(jī)交互系統(tǒng)界面的開(kāi)發(fā)，界面顯示效果不做評(píng)分要求，選手根據(jù)賽題要求自行設(shè)計(jì)，滿足信息展示和操作功能即可。界面開(kāi)發(fā)所需的全部圖片素材均存儲(chǔ)在“D:\參考資料”文件夾中。①人機(jī)界面組態(tài)設(shè)置根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)結(jié)果，在PLC編程軟件中建立人機(jī)界面工程項(xiàng)目，并使其與設(shè)備所有PLC建立正常通訊并實(shí)現(xiàn)信號(hào)交互。②工作站控制?要求在手動(dòng)模式下，對(duì)數(shù)控單元、分揀單元的各個(gè)氣缸進(jìn)行手動(dòng)點(diǎn)動(dòng)測(cè)試。?要求在手動(dòng)模式下，完成RFID讀寫(xiě)器的手動(dòng)讀寫(xiě)功能測(cè)試?？梢噪S機(jī)寫(xiě)入任意字符數(shù)據(jù)，并且能正確讀取對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)出來(lái)。?要求在手動(dòng)模式下，能控制機(jī)器人導(dǎo)軌的正反轉(zhuǎn)、回原點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。?要求在自動(dòng)模式下，能啟動(dòng)運(yùn)行“輪轂檢測(cè)工藝優(yōu)化”流程。18

③生產(chǎn)監(jiān)控界面可視化?利用PLC編程軟件，在人機(jī)交互系統(tǒng)中新建界面。?對(duì)頁(yè)面屬性和項(xiàng)目運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，使人機(jī)交互在仿真運(yùn)行時(shí)，可以在監(jiān)控終端（電視）上正常顯示，不能出現(xiàn)信息顯示不全等問(wèn)題。?生產(chǎn)監(jiān)控界面中，能夠自動(dòng)顯示當(dāng)前所加工的輪轂基本信息。（顯示內(nèi)容見(jiàn)下表5所示）表5顯示信息序號(hào)顯示信息備注顯示“輪轂檢測(cè)工藝優(yōu)化”的運(yùn)行時(shí)間，用柱狀圖展示，以秒為單位記錄12時(shí)長(zhǎng)倉(cāng)儲(chǔ)單元庫(kù)位信息工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行狀態(tài)6個(gè)庫(kù)位輪轂有無(wú)狀態(tài)34567手動(dòng)/自動(dòng)狀態(tài)急停狀態(tài)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)機(jī)器人導(dǎo)軌的實(shí)時(shí)位置機(jī)器人導(dǎo)軌的實(shí)時(shí)速度--（3）其他單元功能優(yōu)化對(duì)數(shù)控單元的加工圖形、檢測(cè)單元的RFID讀寫(xiě)功能進(jìn)行優(yōu)化，具體要求如下：①數(shù)控單元：在數(shù)控機(jī)床的MDA模式下完成1個(gè)加工圓片上數(shù)控加工字母“BF”，尺寸自定義；②檢測(cè)單元：在WINCC界面設(shè)計(jì)寫(xiě)入時(shí)間戳按鈕，對(duì)輪轂正面RFID芯片寫(xiě)入當(dāng)前實(shí)時(shí)年月日、周、幾點(diǎn)幾分時(shí)間戳數(shù)據(jù)，并把寫(xiě)入數(shù)據(jù)在WINCC顯示（周一寫(xiě)Mon，周二寫(xiě)Tue，周三寫(xiě)Wed，周四寫(xiě)Thur，周五寫(xiě)Fri,周六寫(xiě)Sat，周日寫(xiě)Sun，例如2023年8月20號(hào)周日9點(diǎn)28分，則寫(xiě)入：2023-8-20-Sun-09h28m）；196.2機(jī)器人系統(tǒng)綜合調(diào)試系統(tǒng)集成調(diào)試涉及1個(gè)產(chǎn)品零件。產(chǎn)品零件由MES下單執(zhí)行啟動(dòng)，如無(wú)法實(shí)現(xiàn)MES下單執(zhí)行，該系統(tǒng)綜合調(diào)試任務(wù)不得分。聯(lián)調(diào)過(guò)程選手除按裁判要求啟動(dòng)流程外，不得觸碰機(jī)臺(tái)任何區(qū)域，機(jī)器人處于自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。在流程開(kāi)始前和流程結(jié)束后，應(yīng)用平臺(tái)處于初始狀態(tài)。初始狀態(tài)要求如下：(1)工業(yè)機(jī)器人處于安全姿態(tài)，無(wú)工具。(2)第七軸處于原點(diǎn)位置。(3)快換工具按照需求擺放穩(wěn)當(dāng)。(4)倉(cāng)儲(chǔ)單元所有倉(cāng)位托盤縮回，指示燈正常點(diǎn)亮。(5)數(shù)控單元主軸停轉(zhuǎn)，主軸位于機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)，數(shù)控機(jī)床安全門關(guān)閉，夾具位于前端并松開(kāi)。(6)分揀單元傳送帶停止，分揀機(jī)構(gòu)所有氣缸縮回。(7)根據(jù)要求開(kāi)始產(chǎn)品零件的生產(chǎn)工藝流程。每個(gè)產(chǎn)品從倉(cāng)位取出到放回倉(cāng)位或回分揀道口算一個(gè)流程。要求：工業(yè)機(jī)器人保持在自動(dòng)狀態(tài)，程序開(kāi)始執(zhí)行后未通過(guò)任何人工干預(yù)完成所有既定內(nèi)容才算為完整流程。機(jī)器人系統(tǒng)綜合調(diào)試流程：(1)系統(tǒng)檢測(cè)倉(cāng)儲(chǔ)單元零件存儲(chǔ)信息，機(jī)器人拾取合適的工具從倉(cāng)儲(chǔ)單元1號(hào)工位取出零件，輪轂正面朝上，已安裝好車標(biāo)。(2)掃描背面RFID電子標(biāo)簽信息，獲取預(yù)置工藝流程信息，（預(yù)置信息在評(píng)分前，按裁判指定內(nèi)容手動(dòng)寫(xiě)入）按照預(yù)置信息的先后順序依次執(zhí)行。20

例“A1B3C2C3E2”（RFID電子標(biāo)簽信息含義如下表6所示）運(yùn)行過(guò)程中，需要輪轂翻面的，選手自行通過(guò)打磨單元的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行翻面。(3)根據(jù)工藝流程信息按流程完成數(shù)控加工、打磨、檢測(cè)、分揀、倉(cāng)儲(chǔ)等工作任務(wù)，并把當(dāng)前運(yùn)行的工藝流程信息顯示在WINCC界面上，例如執(zhí)行A1工序，WINCC顯示“當(dāng)前執(zhí)行A1工序”。表6RFID電子標(biāo)簽信息含義序號(hào)工序編號(hào)內(nèi)容含義123456A1A2B1B2B3B4數(shù)控加工字母“B”，尺寸自定義數(shù)控加工字母“F”，尺寸自定義對(duì)打磨區(qū)域1、區(qū)域2進(jìn)行打磨對(duì)打磨區(qū)域3、區(qū)域4進(jìn)行打磨打磨圖5所示軌跡對(duì)輪轂進(jìn)行吹屑對(duì)輪轂正面RFID芯片寫(xiě)入當(dāng)前實(shí)時(shí)年月日時(shí)間戳數(shù)據(jù)，并在WINCC界面顯示，該數(shù)據(jù)需在整個(gè)工藝流程中保持不被覆蓋（例如2023年8月20號(hào)，則寫(xiě)入：2023-8-20）7C1對(duì)輪轂正面RFID芯片寫(xiě)入當(dāng)前星期幾時(shí)間戳數(shù)據(jù)，并在WINCC界面顯示，該數(shù)據(jù)需在整個(gè)工藝流程中保持不被覆蓋（例如周一寫(xiě)Mon，周二寫(xiě)Tue，周三寫(xiě)Wed，周四寫(xiě)Thur，周五寫(xiě)Fri,周六寫(xiě)Sat，周日寫(xiě)Sun）89C2C3對(duì)輪轂正面RFID芯片寫(xiě)入當(dāng)前幾點(diǎn)幾分時(shí)間戳數(shù)據(jù)，并在WINCC界面顯示，該數(shù)據(jù)需在整個(gè)工藝流程中保持不被覆蓋（例如9點(diǎn)28分，則寫(xiě)入09h28m）將輪轂放回1號(hào)倉(cāng)位10111213D1E1E2E3將輪轂放到分揀單元，分揀到1號(hào)道口將輪轂放到分揀單元，分揀到2號(hào)道口將輪轂放到分揀單元，分揀到3號(hào)道口任務(wù)7MES系統(tǒng)應(yīng)用（10分）217.1MES系統(tǒng)設(shè)置（1）網(wǎng)關(guān)配置①利用網(wǎng)關(guān)配置軟件進(jìn)行網(wǎng)關(guān)配置，建立通信通道，使其滿足與設(shè)備的PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交互、與數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)OPCUA通信。②參考“D：\參考資料”中的“PLC_MES采集點(diǎn)表信息”，添加需要監(jiān)控及寫(xiě)入的數(shù)據(jù)到網(wǎng)關(guān)的采集點(diǎn)和PLC的采集點(diǎn)表中。③建立MQTT通道，加載采集到的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳到MES。（2）網(wǎng)關(guān)下載與監(jiān)控①保存項(xiàng)目后并把項(xiàng)目下載到網(wǎng)關(guān)中②打開(kāi)網(wǎng)關(guān)監(jiān)控軟件，監(jiān)控所需數(shù)據(jù)的采集狀態(tài)。7.2MES系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程制定（1）系統(tǒng)管理中心定義①選手打開(kāi)瀏覽器，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供的賬號(hào)和密碼登陸MES系統(tǒng)。②在系統(tǒng)管理中心下，新建生產(chǎn)主管角色，設(shè)置系統(tǒng)角色屬性為否（角色名稱：supervisor,角色編碼：S0001）；③為新建的生產(chǎn)主管角色授權(quán)流程配置工具模塊、工藝派工中心和生產(chǎn)執(zhí)行中心下的全部菜單并保存；④在系統(tǒng)管理中心下，新建自定義組織機(jī)構(gòu)（機(jī)構(gòu)名稱：生產(chǎn)型制造應(yīng)用,機(jī)構(gòu)代碼：J0001，機(jī)構(gòu)類型：省級(jí)公司）；⑤在系統(tǒng)管理中心下，新建生產(chǎn)主管賬號(hào)，分配生產(chǎn)主管角色，新建的賬號(hào)初始登錄密碼為：123456；（登錄賬號(hào)：supervisor1，用戶昵稱：ABC（2）審批訂單模型設(shè)計(jì)①在流程配置工具下，新增流程分類（流程名稱:LC1和分類編碼:L0001）；22

②在流程配置工具下，創(chuàng)建“生產(chǎn)訂單審批”的流程模型，流程至少具有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，流程開(kāi)始后第一個(gè)節(jié)點(diǎn)為流程發(fā)起人提交訂單，結(jié)束前最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)為生產(chǎn)主管角色審批訂單，模型設(shè)計(jì)完成后將模型發(fā)布到流程分類中。（模型名稱：Model1，模型key：orderRecord）（3）審批訂單業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)在流程配置工具下，對(duì)“生產(chǎn)訂單審批”流程進(jìn)行業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)，新增“生產(chǎn)訂單”表單，表單Key必須為“orderRecord”，流程標(biāo)題選擇“流程標(biāo)題生成腳本”流程腳本，PC表單地址和手機(jī)表單地址均選擇“流程表單地址（PC、手機(jī)）”流程腳本，流程其他選項(xiàng)中取消“跳過(guò)相同處理人”的勾選狀態(tài)，保存。（4）審批訂單事件綁定對(duì)新增的“生產(chǎn)訂單”表單進(jìn)行流程事件綁定，按順序分別增加3個(gè)事件，增加【更新業(yè)務(wù)表狀態(tài)（審核、退回）】事件，事件類型選擇【任務(wù)創(chuàng)建】，事件腳本選擇【流程事件1-更新業(yè)務(wù)表狀態(tài)（審核、退回）】；增加【更新業(yè)務(wù)表狀態(tài)（流程完成）】事件，事件類型選擇【流程完成】，事件腳本選擇【流程事件2-更新業(yè)務(wù)表狀態(tài)（流程完成）】；增加【更新業(yè)務(wù)表狀態(tài)（流程終止）】事件，事件類型選擇【活動(dòng)取消】，事件腳本選擇【流程事件3-更新業(yè)務(wù)表狀態(tài)（流程終止）】。（5）生產(chǎn)數(shù)據(jù)定義①在生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心下，新增設(shè)備，“生產(chǎn)設(shè)備編號(hào)”SC0001，“生產(chǎn)工藝”選擇預(yù)定義工藝；②在生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心下，新增設(shè)備編組，編組編號(hào):BZ0001,編組名稱:編組1，之后新增“設(shè)備管理”，選擇第1步新增的設(shè)備加入編組；③在生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心下，找到名稱為【DS18】的“加工單元”代碼，單擊選中，在右側(cè)工作組管理列表點(diǎn)擊新增，將第2步新增的編組加入“加工單元”。23

（6）錄入訂單在工藝派工中心下，錄入BOM信息為“輪轂成品”，填寫(xiě)“需求數(shù)量”，并提交審批。7.3數(shù)據(jù)采集與可視化（1）工藝派工①平板連接賽位所提供的WIFI后，在平板端的MES系統(tǒng)登錄生產(chǎn)主管賬號(hào)，完成生產(chǎn)訂單審批流程。②在工藝派工中心，進(jìn)行訂單運(yùn)算。③在工藝派工中心，對(duì)加工單元類型為【設(shè)備作業(yè)單元】的生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行下發(fā)；④在工藝派工中心，選中任務(wù)數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊右上角設(shè)備作業(yè)派工，將作業(yè)任務(wù)派工給“生產(chǎn)設(shè)備定義”中創(chuàng)建的生產(chǎn)設(shè)備；⑤在電腦端利用所提供的賬號(hào)登錄MES系統(tǒng)，在生產(chǎn)執(zhí)行中心下，執(zhí)行生產(chǎn)訂單任務(wù)，物理設(shè)備開(kāi)始運(yùn)行上一步的功能。（2）生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行后，在平板的MES系統(tǒng)登錄生產(chǎn)主管賬號(hào)，在生產(chǎn)執(zhí)行中心監(jiān)控當(dāng)前設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息。表6監(jiān)控信息序號(hào)單元參數(shù)項(xiàng)123456執(zhí)行單元倉(cāng)儲(chǔ)單元平移滑臺(tái)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)位置各倉(cāng)位是否存儲(chǔ)輪轂零件當(dāng)前使用的刀具號(hào)數(shù)控單元分揀單元加工單元主軸X/Y/Z機(jī)械坐標(biāo)主軸轉(zhuǎn)速各分揀道口是否存在輪轂零件24附件一系統(tǒng)布局方案25附件二控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)26附件三故障記錄表故障描述排除方法故障1故障2272023年全國(guó)職業(yè)院校技能大賽高職組“機(jī)器人系統(tǒng)集成應(yīng)用技術(shù)”賽項(xiàng)競(jìng)賽任務(wù)書(shū)（教師賽）賽題C選手須知：1.本任務(wù)書(shū)共27頁(yè)，如出現(xiàn)任務(wù)書(shū)缺頁(yè)、字跡不清等問(wèn)題，請(qǐng)及時(shí)向裁判示意，并進(jìn)行任務(wù)書(shū)的更換。2.參賽隊(duì)?wèi)?yīng)在5小時(shí)內(nèi)完成本任務(wù)書(shū)規(guī)定內(nèi)容。3.競(jìng)賽工位提供2臺(tái)計(jì)算機(jī)，參考資料存儲(chǔ)在“D:\參考資料”文件夾中。選手在競(jìng)賽過(guò)程中利用計(jì)算機(jī)創(chuàng)建的程序文件必須存儲(chǔ)到“D:\技能競(jìng)賽”文件夾中，未存儲(chǔ)到指定位置的程序文件不作為競(jìng)賽成果予以評(píng)分。請(qǐng)及時(shí)對(duì)程序文件存儲(chǔ)，建議每10-15分鐘1次。4.任務(wù)書(shū)中只允許填寫(xiě)競(jìng)賽相關(guān)信息，不得出現(xiàn)學(xué)校、姓名等與身份有關(guān)的信息或與競(jìng)賽過(guò)程無(wú)關(guān)的內(nèi)容，否則成績(jī)無(wú)效。5.由于參賽選手人為原因?qū)е赂?jìng)賽設(shè)備損壞，以致無(wú)法正常繼續(xù)比賽，將取消參賽隊(duì)競(jìng)賽資格。6.選手在比賽期間內(nèi)任何時(shí)間，均不得損毀、丟棄或賽后帶離與比賽相關(guān)的材料、工具、圖紙、程序、文件等相關(guān)資料，否則取消選手比賽資格，比賽成績(jī)以零分計(jì)。7.競(jìng)賽過(guò)程中違反相關(guān)規(guī)定的，根據(jù)評(píng)分表中扣分項(xiàng)目進(jìn)行違規(guī)扣分。場(chǎng)次號(hào)：賽位號(hào)：1任務(wù)背景：機(jī)器人系統(tǒng)集成需求及產(chǎn)品生產(chǎn)要求1.背景介紹企業(yè)需要對(duì)現(xiàn)有機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行集成，以滿足產(chǎn)品零件的生產(chǎn)單元升級(jí)改造和不同類型產(chǎn)品零件的共線生產(chǎn)。以智能制造技術(shù)為基礎(chǔ)，在現(xiàn)有設(shè)備單元的基礎(chǔ)上，結(jié)合工業(yè)機(jī)器人、視覺(jué)、數(shù)控系統(tǒng)、RFID等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)柔性化生產(chǎn)；選用工業(yè)以太網(wǎng)通訊方式完成設(shè)備端的控制和信息采集，利用人機(jī)交互系統(tǒng)、MES系統(tǒng)完成對(duì)生產(chǎn)全流程的監(jiān)控和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)；請(qǐng)根據(jù)具體任務(wù)要求和硬件條件，完成機(jī)器人系統(tǒng)的單元改造的集成設(shè)計(jì)、安裝部署、編程調(diào)試，實(shí)現(xiàn)試生產(chǎn)驗(yàn)證。2.生產(chǎn)對(duì)象生產(chǎn)對(duì)象為汽車行業(yè)的輪轂零件，完成粗加工后的半成品鑄造鋁制零件。輪轂零件在其正面、背面布置有定位基準(zhǔn)、RFID電子信息區(qū)域、零件缺陷表征區(qū)域、數(shù)控加工區(qū)域等。（1）產(chǎn)品零件在應(yīng)用平臺(tái)各單元中通過(guò)輪廓和定位基準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位，正面背面定位方式相同。（2）產(chǎn)品的拾取須采用專用工具實(shí)現(xiàn)，如產(chǎn)品的正面拾取與背面拾取，均須采用不同的工具實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。選手可根據(jù)不同功能要求自行選擇合理的工具，并完成相關(guān)任務(wù)。（3）下圖為所示加工零件圖2

圖1加工零件圖示3.職業(yè)素養(yǎng)競(jìng)賽過(guò)程中，對(duì)參賽選手的技術(shù)應(yīng)用合理性、工具操作規(guī)范性、機(jī)械電氣工藝規(guī)范性、耗材使用環(huán)保性、功耗控制節(jié)能性以及賽場(chǎng)紀(jì)律、安全和文明生產(chǎn)等職業(yè)素養(yǎng)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，采用扣分制。模塊一機(jī)器人系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和仿真調(diào)試（40分）任務(wù)1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和仿真調(diào)試（30分）31.1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)（1）根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程（圖6所示），結(jié)合所提供的硬件單元尺寸和功能，合理設(shè)計(jì)各單元的布局分布。（2）繪制布局方案：在任務(wù)書(shū)附件一上繪制系統(tǒng)布局方案，要求各單元用框圖表示并用文字標(biāo)識(shí)（總控單元、倉(cāng)儲(chǔ)單元、檢測(cè)單元、打磨單元、分揀單元、數(shù)控單元、工具單元、機(jī)器人單元），比例適當(dāng)。（3）根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程（圖6所示），結(jié)合提供的硬件單元功能，合理設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。（4）繪制控制系統(tǒng)通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖：在任務(wù)書(shū)附件二上繪制控制系統(tǒng)方案，要求各功能單元的遠(yuǎn)程IO模塊必須連接到總控單元的PLC上，通過(guò)連線體現(xiàn)出所有網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的連接情況，并注明設(shè)備名稱、通訊方式和通訊地址。注：“數(shù)控單元”對(duì)應(yīng)技術(shù)平臺(tái)參考資料中的“加工單元”；“機(jī)器人單元”對(duì)應(yīng)技術(shù)平臺(tái)參考資料中的“執(zhí)行單元”。1.2系統(tǒng)仿真搭建（1）根據(jù)系統(tǒng)布局方案設(shè)計(jì)結(jié)果，在虛擬調(diào)試軟件中，搭建工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控、工具、倉(cāng)儲(chǔ)、分揀、檢測(cè)、打磨等組成的機(jī)器人集成應(yīng)用系統(tǒng)。（2）在虛擬仿真系統(tǒng)中，定義倉(cāng)儲(chǔ)單元2號(hào)、5號(hào)工位的光電傳感器，使其具備傳感器檢測(cè)功能，可以檢測(cè)對(duì)應(yīng)工位上的產(chǎn)品零件，并關(guān)聯(lián)對(duì)應(yīng)變量。（3）在虛擬仿真系統(tǒng)中，定義倉(cāng)儲(chǔ)單元2號(hào)、5號(hào)工位的紅、綠指示燈顏色狀態(tài)，要求倉(cāng)位有料顯示綠色，無(wú)料顯示紅色，關(guān)聯(lián)對(duì)應(yīng)變量。（4）在虛擬仿真系統(tǒng)中，定義倉(cāng)儲(chǔ)單元2號(hào)、5號(hào)托盤狀態(tài)機(jī)。在模型“場(chǎng)景”下，找到“倉(cāng)儲(chǔ)-托盤2”和“倉(cāng)儲(chǔ)-托盤5”裝配體，定義為狀態(tài)機(jī)，命名為“倉(cāng)儲(chǔ)-托盤2狀態(tài)機(jī)”和“倉(cāng)儲(chǔ)-托盤5狀態(tài)機(jī)”，設(shè)定狀態(tài)機(jī)運(yùn)動(dòng)模4

式為“平移”，運(yùn)動(dòng)最小值“0mm”，最大值“125mm”，方向與實(shí)際氣缸運(yùn)動(dòng)方向一致；設(shè)定兩個(gè)狀態(tài)，狀態(tài)1為縮回狀態(tài)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間0s，關(guān)節(jié)值0mm，狀態(tài)2為伸出狀態(tài)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間1s，關(guān)節(jié)值125mm。（5）在虛擬仿真系統(tǒng)中，定義加工單元前門狀態(tài)機(jī)。在模型“場(chǎng)景”下，找到“加工-左側(cè)滑動(dòng)門”裝配體，對(duì)裝配體部件進(jìn)行重命名，并且定義為狀態(tài)機(jī)，命名為“加工-左側(cè)滑動(dòng)門狀態(tài)機(jī)”，設(shè)定狀態(tài)機(jī)運(yùn)動(dòng)模式為“平移”，運(yùn)動(dòng)最小值“0mm”，最大值“550mm”，方向與實(shí)際氣缸運(yùn)動(dòng)方向一致，設(shè)定兩個(gè)狀態(tài)，狀態(tài)1為關(guān)門狀態(tài)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間0s，關(guān)節(jié)值0mm，狀態(tài)2為開(kāi)門狀態(tài)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間1s，關(guān)節(jié)值550mm。完成狀態(tài)機(jī)定義后，用“加工-左側(cè)滑動(dòng)門狀態(tài)機(jī)”抓取“加工-左滑動(dòng)門-傳感器遮擋板”。（6）虛擬仿真工作站的狀態(tài)機(jī)、指示燈、傳感器、導(dǎo)軌等進(jìn)行變量關(guān)聯(lián)，所有涉及的變量按表1地址進(jìn)行配置。表1變量地址序號(hào)地址功能注釋序號(hào)地址功能注釋托盤2伸出位1M2012M2023M2044M2055M2116M2127M2148M2159M22110M22211M23112M2321M200倉(cāng)儲(chǔ)-托盤2托盤2縮回位托盤5伸出位23456M203M210M213M220M230倉(cāng)儲(chǔ)-托盤5加工-左側(cè)滑動(dòng)門加工-夾緊鉗托盤5縮回位左側(cè)滑動(dòng)門開(kāi)門左側(cè)滑動(dòng)門關(guān)門加工-夾緊鉗松開(kāi)加工-夾緊鉗夾緊升降機(jī)構(gòu)上升位升降機(jī)構(gòu)下降位轉(zhuǎn)位夾具逆時(shí)針180°轉(zhuǎn)位夾具順時(shí)針180°轉(zhuǎn)位夾具夾爪1松開(kāi)打磨-轉(zhuǎn)位升降機(jī)構(gòu)打磨-轉(zhuǎn)位夾具打磨-轉(zhuǎn)位夾具夾爪113M241轉(zhuǎn)位夾具夾爪2松開(kāi)7M24014轉(zhuǎn)位夾具夾爪1夾緊轉(zhuǎn)位夾具夾爪2夾緊打磨-轉(zhuǎn)位夾具夾爪2分揀-橫擋板1M24215M301分揀-橫擋板1抬起到位16M302分揀-橫擋板1落下到位17M313分揀-上推板1回位到位18M314分揀-上推板1伸出到位19M315分揀-上推板1推出到位20M323分揀-下推板1回位到位89M300M310分揀-上推板1回位分揀-上推板1伸出分揀-上推板1推出分揀-下推板1回位10M31111M31212M320513M32114M32215M33016M350分揀-下推板1伸出分揀-下推板1推出倉(cāng)儲(chǔ)工位2指示燈倉(cāng)儲(chǔ)工位5指示燈機(jī)器人導(dǎo)軌地址(float數(shù)據(jù)類型)21M324分揀-下推板1伸出到位22M325分揀-下推板1推出到位23M34024M360倉(cāng)儲(chǔ)工位2傳感器倉(cāng)儲(chǔ)工位5傳感器機(jī)器人導(dǎo)軌位置反饋(float數(shù)據(jù)類型)17M100018M120019M120820M121625M110026M120427M121228M1220機(jī)床X軸地址(float數(shù)據(jù)類型)機(jī)床X軸地址到位反饋(float數(shù)據(jù)類型)機(jī)床Y軸地址(float數(shù)據(jù)類型)機(jī)床Y軸地址到位反饋(float數(shù)據(jù)類型)機(jī)床Z軸地址(float數(shù)據(jù)類型)機(jī)床Z軸地址到位反饋(float數(shù)據(jù)類型)（7）正確設(shè)置虛擬仿真工作站的快照，快照為工作站初始狀態(tài)。1.3虛擬調(diào)試（1）編寫(xiě)虛擬HMI程序，自行設(shè)計(jì)HMI界面，在虛擬HMI界面中能進(jìn)行手動(dòng)控制倉(cāng)儲(chǔ)單元2號(hào)、5號(hào)工位的托盤伸出縮回、控制機(jī)床安全前門打開(kāi)關(guān)閉；能監(jiān)控機(jī)床安全前門的打開(kāi)、關(guān)閉狀態(tài)；監(jiān)控倉(cāng)儲(chǔ)單元2號(hào)、5號(hào)輪轂有無(wú)狀態(tài)；監(jiān)控工業(yè)機(jī)器人當(dāng)前導(dǎo)軌位置。（2）編寫(xiě)虛擬HMI程序，自行設(shè)計(jì)HMI界面，要求實(shí)現(xiàn)通過(guò)虛擬HMI選擇裝配車標(biāo)號(hào)（可選2號(hào)車標(biāo)或5號(hào)車標(biāo)），再選擇流程分支，進(jìn)入左側(cè)分支（分揀輪轂）或者右側(cè)分支（輪轂回倉(cāng)）。（3）通過(guò)硬件網(wǎng)關(guān)，利用硬件按鍵來(lái)啟動(dòng)虛擬調(diào)試軟件的工程文件運(yùn)行，要求按下總控單元控制面板的綠色“自保持”按鈕，開(kāi)始運(yùn)行虛擬聯(lián)調(diào)流程。（4）根據(jù)輪轂零件的生產(chǎn)工藝流程要求，編寫(xiě)PLC程序，編寫(xiě)虛擬仿真系統(tǒng)中工業(yè)機(jī)器人仿真程序，最終實(shí)現(xiàn)虛擬調(diào)試，驗(yàn)證設(shè)備布局方案和工藝流程的合理性。工藝流程如下圖2所示，需結(jié)合表2所示的初始特征及狀態(tài)信息，調(diào)整工作站輪轂、車標(biāo)擺放位置，完成1個(gè)輪轂零件的生產(chǎn)流程虛擬聯(lián)調(diào)。注：虛擬HMI型號(hào)選手在博圖軟件內(nèi)自行選擇即可。6工藝流程開(kāi)始控制數(shù)控單元開(kāi)關(guān)門、夾具夾緊、要求控制機(jī)床的XYZ軸運(yùn)動(dòng)到加工車標(biāo)上方，停留5s后，XYZ軸運(yùn)動(dòng)回安全點(diǎn)，等待機(jī)器人取料2號(hào)工位料倉(cāng)推出，亮綠燈，取完輪轂，料倉(cāng)縮回，亮紅燈將輪轂放到數(shù)控加工單元進(jìn)行加工2號(hào)倉(cāng)位出輪轂在視覺(jué)光源上方50mm處停留3s輪轂放到吹屑工位進(jìn)行吹屑輪轂零件在吹屑工位內(nèi)順時(shí)針轉(zhuǎn)90度，停留3s到檢測(cè)單元視覺(jué)檢測(cè)將輪轂放置于旋轉(zhuǎn)工位，更換打磨工具，對(duì)輪轂外圈一周進(jìn)行打磨加工輪轂在檢測(cè)單元檢測(cè)在RFID處檢測(cè)，停留3s虛擬HMI選擇進(jìn)行輪轂打磨進(jìn)行輪轂翻面通過(guò)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，將輪轂翻轉(zhuǎn)到正面朝上將輪轂放到分揀輸送帶上，分揀到1放回倉(cāng)儲(chǔ)單元2號(hào)工位中號(hào)道口機(jī)器人吸取對(duì)應(yīng)的加工車由虛擬HMI選擇車標(biāo)，安裝到輪轂上標(biāo)（2或5號(hào)位）工藝流程結(jié)束圖2工藝流程圖表2虛擬調(diào)試過(guò)程輪轂初始狀態(tài)輪轂放置初始位置是否安裝車標(biāo)輪轂放置方向正面朝下2號(hào)倉(cāng)無(wú)注：運(yùn)行過(guò)程中，機(jī)器人不得出現(xiàn)軸超限、不可達(dá)、奇異點(diǎn)等情況。PLC程序下載到總控單元的PLC1中。任務(wù)2系統(tǒng)搭建及故障排除（10分）2.1硬件搭建根據(jù)虛擬仿真驗(yàn)證的系統(tǒng)布局方案設(shè)計(jì)，調(diào)整各單元的相對(duì)位置，完成應(yīng)用平臺(tái)的硬件拼裝固定。要求：根據(jù)布局設(shè)計(jì)完成各單元位置調(diào)整。要求：各單元地腳支撐升起，各單元間通過(guò)連接板固連。對(duì)各單元的底柜門板做調(diào)整。要求：應(yīng)用平臺(tái)底柜內(nèi)部連通、無(wú)門板遮擋，外側(cè)四周全部安裝門板，多余門板放置在U型支架內(nèi)。72.2電氣及網(wǎng)絡(luò)連接根據(jù)系統(tǒng)布局方案設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，完成各單元的電路、氣路、通訊線路連接，完成工業(yè)機(jī)器人示教器的線纜連接。要求：（1）電源線纜由單元底柜的底板快接插頭安裝后通過(guò)底柜的下部線槽鋪設(shè)；氣源、通訊線纜由設(shè)備端安裝后通過(guò)底柜的上部線槽鋪設(shè)。（2）單元間電源線纜未放入線槽部分，不能出現(xiàn)折彎，整齊擺放在底柜底板上。（3）應(yīng)用平臺(tái)總電源線路完成連接后用賽位內(nèi)提供的臨時(shí)線槽覆蓋。（4）氣源線纜在臺(tái)面部分必須進(jìn)入線槽，未進(jìn)入線槽部分利用固定扣和扎帶固定在臺(tái)面或立柱上，要求裁剪長(zhǎng)度合適，不能出現(xiàn)折彎、纏繞和變形，不允許出現(xiàn)漏氣。（5）通訊線纜在臺(tái)面部分必須進(jìn)入線槽，未進(jìn)入線槽部分利用固定扣和扎帶固定在臺(tái)面或立柱上，不能出現(xiàn)折彎、纏繞和變形。（6）工業(yè)機(jī)器人示教器線纜在插接時(shí)注意接口方向和旋緊螺母的使用方法，不得在未完全插入前轉(zhuǎn)動(dòng)快接插頭。（7）手動(dòng)測(cè)試單元功能動(dòng)作。2.3系統(tǒng)故障診斷與排除根據(jù)電氣原理圖，檢查各單元功能，設(shè)備存在兩處故障需要選手進(jìn)行排除，分別是：（1）總控單元的臺(tái)面部分存在電氣接線故障1處，請(qǐng)參照電氣接線圖判斷故障位置，并修復(fù)。（2）分揀單元的臺(tái)面部分存在電氣接線故障1處，請(qǐng)參照電氣接線圖判斷故障位置，并修復(fù)。請(qǐng)排除故障并在任務(wù)書(shū)附件三上填寫(xiě)故障記錄表。8

注意：不涉及強(qiáng)電部分。若無(wú)法排除故障，正式開(kāi)賽90分鐘后可由選手向現(xiàn)場(chǎng)裁判申請(qǐng)技術(shù)人員幫助排故，恢復(fù)過(guò)程不予補(bǔ)時(shí)，評(píng)分表中此項(xiàng)不得分。模塊二機(jī)器人及周邊系統(tǒng)單元調(diào)試（30分）該模塊聯(lián)調(diào)評(píng)分時(shí)需滿足以下要求：（1）任務(wù)3、任務(wù)4為單獨(dú)功能評(píng)分；（2）任務(wù)5評(píng)分時(shí)機(jī)器人需處于自動(dòng)模式，不允許流程中斷，如中斷則中斷前流程有分，后續(xù)部分無(wú)分；（3）任務(wù)5聯(lián)調(diào)演示參考圖6所示流程圖進(jìn)行演示。聯(lián)調(diào)要求按下控制面板的綠色“自復(fù)位”按鈕，流程啟動(dòng)，三色燈綠燈以1Hz頻率閃爍，流程結(jié)束，三色燈綠燈熄滅，紅燈常亮。任務(wù)3數(shù)控單元集成調(diào)試（6分）3.1數(shù)控PLC編程調(diào)試要求按照“D:\參考資料\應(yīng)用平臺(tái)介紹”的數(shù)控單元信號(hào)表，編寫(xiě)數(shù)控內(nèi)部的PLC程序，實(shí)現(xiàn)：（1）在手動(dòng)模式和MDA模式下，通過(guò)按鍵1控制數(shù)控前門打開(kāi)，前門打開(kāi)到位后按鍵1上方指示燈1亮。（2）在手動(dòng)模式和MDA模式下，通過(guò)按鍵2控制數(shù)控夾爪松開(kāi)，松開(kāi)到位后按鍵2上方指示燈2亮。（3）在手動(dòng)模式和MDA模式下，通過(guò)按鍵10控制數(shù)控前門關(guān)閉，前門關(guān)閉到位后按鍵10上方指示燈10亮。（4）在手動(dòng)模式和MDA模式下，通過(guò)按鍵11控制數(shù)控夾爪夾緊，夾緊到位后按鍵11上方指示燈11亮。9

圖3按鈕、指示燈定義圖注:從數(shù)控機(jī)床上載程序，僅允許修改SBR9“Wincc_828D”例行程序，其他程序不允許修改。3.2刀具安裝和對(duì)刀（1）刀具安裝利用現(xiàn)場(chǎng)所提供的工具及刀具完成數(shù)控單元的刀具安裝。對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行操作設(shè)置，根據(jù)虛擬刀庫(kù)刀具信息新建對(duì)應(yīng)刀具，以便后續(xù)數(shù)控加工編程使用。其中，加工單元中虛擬刀庫(kù)內(nèi)已存有6把刀具，各刀具信息如表3所示，刀庫(kù)中編號(hào)01-06分別對(duì)應(yīng)T1-T6。在數(shù)控系統(tǒng)中建立刀具信息時(shí)，單刃螺旋銑刀、雙刃螺旋銑刀對(duì)應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)中的“銑刀”類型，球頭銑刀對(duì)應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)中的“圓柱形球頭模具銑刀”類型，刀具長(zhǎng)度參數(shù)對(duì)應(yīng)刀庫(kù)中刀具的總長(zhǎng)度數(shù)據(jù)。表3虛擬刀庫(kù)刀具信息表刀具編號(hào)刀具類型刀具直徑mm刀刃長(zhǎng)度mm刀具總長(zhǎng)度mm單刃螺旋銑刀單刃螺旋銑刀010203222151015383838雙刃螺旋銑刀10040506222101510383838雙刃螺旋銑刀球頭銑刀球頭銑刀（2）建立機(jī)床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系原點(diǎn)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行操作設(shè)置，正確設(shè)置機(jī)床機(jī)械零點(diǎn)。并進(jìn)行對(duì)刀操作。3.3數(shù)控加工參照?qǐng)D4所示加工圖紙和表4加工工藝表，編寫(xiě)或調(diào)用加工程序，完成工件加工；圖4加工圖紙表4數(shù)控加工工藝表刀具主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)給速度切削深度工步刀刃直徑（mm）（r/min）（mm/min）（mm）類型雙刃螺旋銑刀1Φ2100005000.5要求：（1）須在產(chǎn)品零件范圍內(nèi)加工；11（2）數(shù)控加工產(chǎn)品零件需選手完成數(shù)控編程調(diào)試，在機(jī)床MDA模式下運(yùn)行對(duì)應(yīng)加工程序驗(yàn)證；（3）數(shù)控加工后能夠清晰的看出產(chǎn)品零件特征即可，其他不做特別要求；（4）加工開(kāi)始和結(jié)束時(shí)主軸位置處于機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)。任務(wù)4視覺(jué)單元集成應(yīng)用（6分）4.1視覺(jué)安裝（1）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供的相機(jī)支架零部件，完成相機(jī)的機(jī)械、電氣安裝。（2）對(duì)視覺(jué)單元的相機(jī)鏡頭焦距/光圈、光源亮度等進(jìn)行調(diào)整，使視覺(jué)控制器可采集到清晰穩(wěn)定的圖像。4.2視覺(jué)標(biāo)定編寫(xiě)視覺(jué)標(biāo)定程序，完成視覺(jué)系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定。利用現(xiàn)場(chǎng)提供的校準(zhǔn)板工具，通過(guò)編寫(xiě)工業(yè)機(jī)器人和視覺(jué)程序，完成視覺(jué)的校準(zhǔn)。4.3視覺(jué)檢測(cè)初始1個(gè)輪轂背面朝上放置在倉(cāng)儲(chǔ)單元工位4上，視覺(jué)檢測(cè)區(qū)域1貼有隨機(jī)長(zhǎng)度的劃痕貼紙（固定位置）、視覺(jué)檢測(cè)區(qū)域2貼有字符貼紙（固定位置）。通過(guò)工業(yè)機(jī)器人抓取輪轂零件置于視覺(jué)單元的視覺(jué)相機(jī)視野，編寫(xiě)PLC、WINCC程序，實(shí)現(xiàn)以下功能:（1）抓取倉(cāng)儲(chǔ)單元工位4上的輪轂，完成輪轂正面視覺(jué)檢測(cè)區(qū)域1上的劃痕檢測(cè)，要求正確檢測(cè)出劃痕的長(zhǎng)度；完成視覺(jué)檢測(cè)區(qū)域2上的字符檢測(cè)，要求正確檢測(cè)出對(duì)應(yīng)字母；并將長(zhǎng)度數(shù)值、字符信息在WINCC界面上正確顯示出來(lái)。檢測(cè)完成，放回倉(cāng)儲(chǔ)工位4。劃痕長(zhǎng)度數(shù)值是在視覺(jué)控制器經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)后，獲取的視覺(jué)數(shù)據(jù)，且該數(shù)值長(zhǎng)度與實(shí)際長(zhǎng)度誤差不得超過(guò)±0.5mm（WINCC顯示長(zhǎng)度數(shù)據(jù)保留小數(shù)點(diǎn)后2位）。12

注：比賽中，選手選擇不干膠貼紙自行黏貼測(cè)試，評(píng)分時(shí)，劃痕及字符由裁判指定重新貼；涉及的機(jī)器人動(dòng)作編程、周邊單元編程，按任務(wù)5的功能要求。任務(wù)5機(jī)器人系統(tǒng)與周邊設(shè)備聯(lián)調(diào)（18分）5.1機(jī)器人編程調(diào)試(1)工業(yè)機(jī)器人安全姿態(tài)設(shè)定對(duì)工業(yè)機(jī)器人操作與編程，確定工業(yè)機(jī)器人本體的安全姿態(tài)，此姿態(tài)下工業(yè)機(jī)器人本體不會(huì)與周邊設(shè)備發(fā)生碰撞。當(dāng)機(jī)器人單元第七軸運(yùn)行時(shí)，工業(yè)機(jī)器人本體必須保持此姿態(tài)，不得同時(shí)動(dòng)作。(2)機(jī)器人單元第七軸參數(shù)配置①對(duì)機(jī)器人單元中的PLC編程，設(shè)置伺服電機(jī)的控制參數(shù)與實(shí)物規(guī)格一致，實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)第七軸的運(yùn)動(dòng)控制。其中伺服電機(jī)編碼器分辨率為131072pulses/rev（17線），伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電子齒輪已設(shè)置為900:1，減速機(jī)減速比3:1，同步帶減速比1.5:1，滾珠絲杠導(dǎo)程5mm。要求：第七軸運(yùn)動(dòng)速度不得超過(guò)50mm/s。②根據(jù)所提供的機(jī)器人單元內(nèi)部接線圖，對(duì)機(jī)器人單元內(nèi)部的PLC進(jìn)行編程，使第七軸實(shí)現(xiàn)回原點(diǎn)、定位運(yùn)動(dòng)、定速運(yùn)動(dòng)功能，原點(diǎn)傳感器位于標(biāo)尺零刻度一側(cè)。(3)快換工具的拾取與放回對(duì)工業(yè)機(jī)器人操作與編程，使工業(yè)機(jī)器人可以完成對(duì)所需工具的拾取與放回，動(dòng)作過(guò)程連貫無(wú)碰撞。快換工具在工具架的位置根據(jù)使用需求自行調(diào)整。注意：工業(yè)機(jī)器人不得懸空釋放工具使其掉落到工具架上。(4)快換工具的使用13

對(duì)工業(yè)機(jī)器人操作與編程，使工業(yè)機(jī)器人可以完成對(duì)所使用工具的動(dòng)作控制，如夾爪類工具的夾緊/松開(kāi)、吸盤類工具的吸取/釋放、電動(dòng)工具的旋轉(zhuǎn)，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的拾取、釋放、加工等。5.2機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床聯(lián)調(diào)編寫(xiě)工業(yè)機(jī)器人與PLC程序，要求如下：(1)工業(yè)機(jī)器人將從打磨工位上取一個(gè)輪轂，數(shù)控單元安全門打開(kāi)，工業(yè)機(jī)器人將輪轂上料到數(shù)控單元的夾具上；(2)工業(yè)機(jī)器人退出數(shù)控單元，數(shù)控單元安全門關(guān)閉，數(shù)控單元夾具夾緊輪轂；(3)數(shù)控機(jī)床完成指定圖4所示的加工圖紙圖形和表4的加工工藝表進(jìn)行加工（選手需根據(jù)產(chǎn)品零件的正背面狀態(tài)在打磨單元自行完成翻轉(zhuǎn)動(dòng)作，確保對(duì)產(chǎn)品零件正面的數(shù)控加工區(qū)域進(jìn)行數(shù)控加工），加工完成后數(shù)控主軸復(fù)位，主軸回到機(jī)床原點(diǎn)。(4)工業(yè)機(jī)器人將產(chǎn)品零件從數(shù)控單元的夾具上拾取出來(lái)。5.3機(jī)器人與視覺(jué)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)編寫(xiě)機(jī)器人與視覺(jué)程序，要求如下：(1)工業(yè)機(jī)器人抓取輪轂零件，進(jìn)行背面區(qū)域的產(chǎn)品特征視覺(jué)檢測(cè)；(2)檢測(cè)視覺(jué)區(qū)域2的字符貼紙，如字符包含“A”，則進(jìn)入流程左側(cè)分支；(3)檢測(cè)視覺(jué)區(qū)域2的字符貼紙，如字符不包含“A”，則進(jìn)入流程右側(cè)分支；5.4機(jī)器人與其他外圍設(shè)備聯(lián)調(diào)(1)倉(cāng)儲(chǔ)單元14

根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)結(jié)果和所提供的倉(cāng)儲(chǔ)單元內(nèi)部接線圖，制定倉(cāng)儲(chǔ)單元立體倉(cāng)庫(kù)工藝，實(shí)現(xiàn)以下功能：①由外部信號(hào)控制倉(cāng)位托盤推出和縮回。②每個(gè)倉(cāng)位的傳感器可以感知當(dāng)前是否有產(chǎn)品零件存放在倉(cāng)位中。③倉(cāng)位指示燈根據(jù)倉(cāng)位內(nèi)產(chǎn)品零件存儲(chǔ)狀態(tài)亮燈，當(dāng)倉(cāng)位內(nèi)沒(méi)有存放產(chǎn)品零件時(shí)亮紅燈，當(dāng)倉(cāng)位內(nèi)存放有產(chǎn)品零件亮綠燈。(2)分揀單元根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)結(jié)果和所提供的分揀單元內(nèi)部接線圖，制定分揀單元的工藝，實(shí)現(xiàn)以下功能：①根據(jù)外部指令啟動(dòng)傳動(dòng)帶，指定分揀機(jī)構(gòu)的擋料氣缸下降，并當(dāng)產(chǎn)品零件運(yùn)動(dòng)到指定分揀機(jī)構(gòu)時(shí)，傳送帶停止。②當(dāng)產(chǎn)品零件觸發(fā)傳送帶起始端傳感器后，根據(jù)外部指令將對(duì)應(yīng)道口分揀機(jī)構(gòu)升降氣缸降下。③當(dāng)產(chǎn)品零件運(yùn)動(dòng)到指定分揀機(jī)構(gòu)前，該分揀機(jī)構(gòu)推動(dòng)氣缸將產(chǎn)品零件推入分揀道口，再通過(guò)道口的定位氣缸將產(chǎn)品零件定位到V型槽處，保持3s后縮回。(3)打磨單元根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)結(jié)果和所提供的打磨單元內(nèi)部接線圖，制定打磨單元的工藝，實(shí)現(xiàn)以下功能：①當(dāng)工業(yè)機(jī)器人準(zhǔn)備將輪轂零件放置到打磨工位或準(zhǔn)備將輪轂由打磨工位取走時(shí)，打磨工位的夾緊氣缸松開(kāi)，翻轉(zhuǎn)工裝處于旋轉(zhuǎn)工位一側(cè)；②當(dāng)工業(yè)機(jī)器人準(zhǔn)備將輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位或準(zhǔn)備將輪轂由旋轉(zhuǎn)工位取走時(shí)，旋轉(zhuǎn)工位的夾緊氣缸松開(kāi)，翻轉(zhuǎn)工裝處于打磨工位一側(cè)；③翻轉(zhuǎn)工裝可將輪轂零件在打磨工位和旋轉(zhuǎn)工位間翻轉(zhuǎn)并準(zhǔn)確定位；15

④當(dāng)輪轂處在旋轉(zhuǎn)工位時(shí)，對(duì)應(yīng)夾緊氣缸夾緊，打磨工藝1：區(qū)域3、區(qū)域4打磨，只需將端面打磨工具與輪轂表面接觸后開(kāi)啟打磨，保持3S后關(guān)閉打磨。⑤當(dāng)輪轂處在旋轉(zhuǎn)工位時(shí)，對(duì)應(yīng)夾緊氣缸夾緊，打磨工藝2：使用端面打磨工具，完成輪轂背面兩個(gè)圓形外圈打磨，如圖5所示。圖5打磨工藝2打磨輪廓（4）裝配模塊裝配模塊工藝要求：①工業(yè)機(jī)器人使用單吸盤工具，吸取車標(biāo)庫(kù)的車標(biāo)；②將車標(biāo)放置到未裝車標(biāo)的輪轂上，并通過(guò)吸盤工具進(jìn)行壓裝。16工藝流程開(kāi)始輪轂正面朝上,未安裝車標(biāo)取3號(hào)輪轂輪轂在打磨工位上，打磨工位夾爪夾緊，機(jī)器人從1號(hào)位取車標(biāo)，完成車標(biāo)裝配裝配車標(biāo)將輪轂放到數(shù)控加工單元進(jìn)行加工控制數(shù)控單元開(kāi)關(guān)門、夾具夾緊、數(shù)控加工吹屑2s，輪轂零件在吹屑工位內(nèi)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度輪轂吹屑輪轂翻面通過(guò)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，將輪轂翻轉(zhuǎn)到背面朝上到檢測(cè)單元檢測(cè)進(jìn)行視覺(jué)檢測(cè)輪轂打磨工藝1輪轂打磨工藝2正面RFID數(shù)據(jù)寫(xiě)入正面RFID數(shù)據(jù)寫(xiě)入寫(xiě)入CP01寫(xiě)入CP02將輪轂放到分揀輸送帶上，分揀到最大號(hào)道口處放回倉(cāng)儲(chǔ)單元3號(hào)工位工藝流程結(jié)束圖6機(jī)器人與周邊系統(tǒng)聯(lián)調(diào)流程圖模塊三機(jī)器人系統(tǒng)集成聯(lián)調(diào)（30分）任務(wù)6機(jī)器人系統(tǒng)功能優(yōu)化與綜合調(diào)試（20分）6.1機(jī)器人及周邊單元功能優(yōu)化17在模塊二機(jī)器人及周邊系統(tǒng)單元調(diào)試的基礎(chǔ)上，對(duì)其中的部分單元進(jìn)行功能工藝優(yōu)化，具體要求如下：（1）輪轂檢測(cè)工藝優(yōu)化初始1個(gè)輪轂正面朝上放置在倉(cāng)儲(chǔ)單元工位5上，輪轂背面隨意位置貼有一個(gè)劃痕貼紙。①工業(yè)機(jī)器人對(duì)輪轂劃痕進(jìn)行檢測(cè)，完成輪轂劃痕位置獲?。虎诠I(yè)機(jī)器人將輪轂放置到打磨工位；③利用翻轉(zhuǎn)工裝進(jìn)行輪轂翻面；④工業(yè)機(jī)器人更換端面打磨工具，對(duì)劃痕進(jìn)行追蹤打磨，打磨速度10mm/s，位于劃痕上方5mm處模擬打磨即可。（2）人機(jī)交互系統(tǒng)優(yōu)化完成人機(jī)交互系統(tǒng)界面的開(kāi)發(fā)，界面顯示效果不做評(píng)分要求，選手根據(jù)賽題要求自行設(shè)計(jì)，滿足信息展示和操作功能即可。界面開(kāi)發(fā)所需的全部圖片素材均存儲(chǔ)在“D:\參考資料”文件夾中。①人機(jī)界面組態(tài)設(shè)置根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)結(jié)果，在PLC編程軟件中建立人機(jī)界面工程項(xiàng)目，并使其與設(shè)備所有PLC建立正常通訊并實(shí)現(xiàn)信號(hào)交互。②工作站控制?要求在手動(dòng)模式下，對(duì)數(shù)控單元、分揀單元的各個(gè)氣缸進(jìn)行手動(dòng)點(diǎn)動(dòng)測(cè)試。?要求在手動(dòng)模式下，完成RFID讀寫(xiě)器的手動(dòng)讀寫(xiě)功能測(cè)試?？梢噪S機(jī)寫(xiě)入任意字符數(shù)據(jù)，并且能正確讀取對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)出來(lái)。?要求在手動(dòng)模式下，能控制機(jī)器人導(dǎo)軌的正反轉(zhuǎn)、回原點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。?要求在自動(dòng)模式下，能啟動(dòng)運(yùn)行“輪轂檢測(cè)工藝優(yōu)化”流程。18

③生產(chǎn)監(jiān)控界面可視化?利用PLC編程軟件，在人機(jī)交互系統(tǒng)中新建界面。?對(duì)頁(yè)面屬性和項(xiàng)目運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，使人機(jī)交互在仿真運(yùn)行時(shí)，可以在監(jiān)控終端（電視）上正常顯示，不能出現(xiàn)信息顯示不全等問(wèn)題。?生產(chǎn)監(jiān)控界面中，能夠自動(dòng)顯示當(dāng)前所加工的輪轂基本信息。（顯示內(nèi)容見(jiàn)下表5所示）表5顯示信息序號(hào)顯示信息備注顯示“輪轂檢測(cè)工藝優(yōu)化”的運(yùn)行時(shí)間，用柱狀圖展示，以秒為單位記錄12時(shí)長(zhǎng)倉(cāng)儲(chǔ)單元庫(kù)位信息工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行狀態(tài)6個(gè)庫(kù)位輪轂有無(wú)狀