2018年山東省職業(yè)院校技能大賽高職教師組“制造單元智能化改造與集成技術(shù)”賽項(xiàng)競(jìng)賽任務(wù)書(shū)（樣卷）

第制造單元改造需求及產(chǎn)品生產(chǎn)要求1.生產(chǎn)對(duì)象生產(chǎn)對(duì)象為汽車(chē)行業(yè)的輪轂零件，是完成粗加工后的半成品鑄造鋁制零件。輪轂零件在其正面、背面分別布置有定位基準(zhǔn)、電子標(biāo)簽區(qū)域、視覺(jué)檢測(cè)區(qū)域、數(shù)控加工區(qū)域和打磨加工區(qū)域，如REF_Ref514261529\h圖1和REF_Ref514261531\h圖2所示。圖SEQ圖\*ARABIC1輪轂零件正面特征分布圖SEQ圖\*ARABIC2輪轂零件背面特征分布（1）輪轂零件在應(yīng)用平臺(tái)各單元中通過(guò)外圓輪廓和定位基準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位，正面背面定位方式相同。（2）電子標(biāo)簽區(qū)域貼有二維碼標(biāo)簽代表產(chǎn)品編號(hào)（0001~0006），可通過(guò)檢測(cè)單元的智能視覺(jué)對(duì)其掃描進(jìn)行識(shí)別。（3）視覺(jué)檢測(cè)區(qū)域通過(guò)貼有不同顏色（紅/綠）的貼紙代表產(chǎn)品的加工狀態(tài)，可通過(guò)檢測(cè)單元的智能視覺(jué)對(duì)顏色進(jìn)行識(shí)別。2.生產(chǎn)設(shè)備基本狀態(tài)生產(chǎn)設(shè)備已完成布局拼接和電氣接線，需要進(jìn)行自動(dòng)化智能化改造升級(jí)，根據(jù)工藝流程圖完成對(duì)應(yīng)用平臺(tái)的編程調(diào)試，以滿(mǎn)足生產(chǎn)需求。倉(cāng)儲(chǔ)單元最初存儲(chǔ)輪轂零件數(shù)量為3個(gè)，擺放倉(cāng)位隨機(jī)，每個(gè)輪轂零件的視覺(jué)檢測(cè)區(qū)域顏色狀態(tài)未知，輪轂零件均正面朝上放置在倉(cāng)位托盤(pán)上。圖SEQ圖\*ARABIC3生產(chǎn)設(shè)備布局俯視圖圖SEQ圖\*ARABIC4生產(chǎn)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連接示意圖任務(wù)一制造單元的系統(tǒng)集成1.制造單元通訊組態(tài)及調(diào)試（1）總控單元PLC組態(tài)設(shè)置在TIA編程軟件對(duì)總控單元的PLC、各單元的遠(yuǎn)程IO模塊和執(zhí)行單元內(nèi)PLC進(jìn)行配置，為每個(gè)設(shè)備設(shè)置其IP地址使其建立正常通訊，并分配各遠(yuǎn)程IO模塊的IO起始地址。根據(jù)所提供的各單元內(nèi)部接線圖，建立信號(hào)表。（2）工業(yè)機(jī)器人組態(tài)設(shè)置對(duì)工業(yè)機(jī)器人示教器進(jìn)行操作，在“DeviceNetDevice”中添加工業(yè)機(jī)器人的DSQC652模塊，其模塊參數(shù)如REF_Ref514519425\h表1所示。根據(jù)所提供的執(zhí)行單元內(nèi)部接線圖，建立信號(hào)表。表SEQ表\*ARABIC1DSQC652模塊參數(shù)序號(hào)參數(shù)項(xiàng)參數(shù)值1地址（Address）10對(duì)工業(yè)機(jī)器人示教器進(jìn)行操作，在“DeviceNetDevice”中添加工業(yè)機(jī)器人的擴(kuò)展IO模塊，其模塊參數(shù)如REF_Ref514525183\h表2所示。根據(jù)所提供的執(zhí)行單元內(nèi)部接線圖，建立信號(hào)表。表SEQ表\*ARABIC2擴(kuò)展IO模塊參數(shù)序號(hào)參數(shù)項(xiàng)參數(shù)值1地址（Address）112設(shè)備代碼（VendorID）99993產(chǎn)品代碼（ProductCode）674設(shè)備類(lèi)型（DeviceType）125通訊類(lèi)型（ConnectionType）Polled6輸出長(zhǎng)度（ConnectionOutputSize）127輸入長(zhǎng)度（ConnectionInputSize）2（3）智能視覺(jué)通訊設(shè)置根據(jù)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)結(jié)果，對(duì)智能視覺(jué)通訊端口和與其完成通訊的控制設(shè)備網(wǎng)絡(luò)端口進(jìn)行設(shè)置，使其可以建立正常通信并實(shí)現(xiàn)信號(hào)交互。2.執(zhí)行單元和工具單元智能化改造（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)執(zhí)行單元平移滑臺(tái)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）執(zhí)行單元平移滑臺(tái)改造=1\*GB3①對(duì)執(zhí)行單元中的PLC編程，設(shè)置PLC對(duì)于伺服電機(jī)的控制參數(shù)，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：平移滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度不得超過(guò)25mm/s。=2\*GB3②根據(jù)所提供的執(zhí)行單元內(nèi)部接線圖，對(duì)執(zhí)行單元內(nèi)部的PLC進(jìn)行編程，使平移滑臺(tái)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)所使用的工具的動(dòng)作，如夾爪類(lèi)工具的夾緊/松開(kāi)、吸盤(pán)類(lèi)工具的吸取/釋放、打磨類(lèi)工具的打磨/停止等動(dòng)作切換，并實(shí)現(xiàn)輪轂的拾取、釋放和打磨加工。3.倉(cāng)儲(chǔ)單元智能化改造根據(jù)所提供的倉(cāng)儲(chǔ)單元內(nèi)部接線圖，實(shí)現(xiàn)以下功能：=1\*GB3①由外部信號(hào)控制指定編號(hào)的倉(cāng)位托盤(pán)推出和縮回。=2\*GB3②每個(gè)倉(cāng)位的傳感器可以感知當(dāng)前是否有輪轂零件存放在倉(cāng)位中。=3\*GB3③倉(cāng)位指示燈根據(jù)倉(cāng)位內(nèi)輪轂零件存儲(chǔ)狀態(tài)點(diǎn)亮，當(dāng)倉(cāng)位內(nèi)沒(méi)有存放輪轂零件時(shí)亮紅燈，當(dāng)倉(cāng)位內(nèi)存放有輪轂零件時(shí)亮綠燈。4.檢測(cè)單元智能化改造（1）在檢測(cè)單元對(duì)輪轂零件指定位置的清晰圖像提取對(duì)工業(yè)機(jī)器人操作與編程，使工業(yè)機(jī)器人可穩(wěn)定拾取輪轂零件置于檢測(cè)單元的視覺(jué)相機(jī)視野中，并對(duì)檢測(cè)單元的相機(jī)鏡頭焦距/光圈、光源亮度、采集圖像對(duì)比度等進(jìn)行調(diào)整，使視覺(jué)控制器可采集到清晰穩(wěn)定的圖像。（2）在檢測(cè)單元對(duì)輪轂零件指定信息的提取=1\*GB3①對(duì)視覺(jué)控制器進(jìn)行操作與編程，使其可對(duì)于輪轂零件表面所貼的產(chǎn)品編號(hào)（二維碼）進(jìn)行識(shí)別，輸出產(chǎn)品編號(hào)（0001~0006）。=2\*GB3②對(duì)視覺(jué)控制器進(jìn)行操作與編程，使其可對(duì)于輪轂零件表面所貼的視覺(jué)檢測(cè)區(qū)域顏色（綠/紅）進(jìn)行識(shí)別，輸出產(chǎn)品狀態(tài)（綠為OK/紅為NG）。=3\*GB3③通過(guò)交互信號(hào)建立，使得檢測(cè)單元可以由外部信號(hào)控制在不同檢測(cè)功能程序間選擇后執(zhí)行，并將檢測(cè)輸出結(jié)果輸出到工業(yè)機(jī)器人。5.分揀單元智能化改造根據(jù)所提供的分揀單元內(nèi)部接線圖，實(shí)現(xiàn)以下功能：=1\*GB3①根據(jù)外部指令啟動(dòng)傳動(dòng)帶，并當(dāng)輪轂零件運(yùn)動(dòng)到指定分揀機(jī)構(gòu)前，傳送帶停止。=2\*GB3②當(dāng)輪轂零件觸發(fā)傳送帶起始端傳感器后，根據(jù)外部指令將指定分揀機(jī)構(gòu)升降氣缸降下。=3\*GB3③當(dāng)輪轂零件運(yùn)動(dòng)到指定分揀機(jī)構(gòu)前，該分揀機(jī)構(gòu)推動(dòng)氣缸將輪轂零件推入分揀道口，再通過(guò)該道口的定位氣缸將輪轂零件定位到V型槽處，保持3s后縮回。=4\*GB3④分揀道口的使用順序?yàn)橛尚〉酱笠来问褂?。任?wù)二控制網(wǎng)絡(luò)的集成調(diào)試1.應(yīng)用平臺(tái)初始狀態(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\*GB3①工業(yè)機(jī)器人處于安全姿態(tài)，無(wú)安裝工具。=2\*GB3②平移滑臺(tái)處于原點(diǎn)位置。=3\*GB3③快換工具按照需求擺放穩(wěn)當(dāng)。=4\*GB3④倉(cāng)儲(chǔ)單元所有倉(cāng)位托盤(pán)縮回，指示燈正常點(diǎn)亮。=5\*GB3⑤分揀單元傳送帶停止，分揀機(jī)構(gòu)所有氣缸縮回。2.生產(chǎn)自動(dòng)化流程當(dāng)應(yīng)用平臺(tái)達(dá)到初始狀態(tài)后，將工業(yè)機(jī)器人切換到自動(dòng)模式，進(jìn)入生產(chǎn)流程。=1\*GB3①總控平臺(tái)三色燈僅黃色燈常亮，操作面板綠色自保持按鈕（左側(cè)第二個(gè)）的燈以1s為周期閃爍。=2\*GB3②當(dāng)按下綠色自保持按鈕（左側(cè)第二個(gè)）后，其燈常亮；操作面板綠色自復(fù)位按鈕（左側(cè)第一個(gè)）的燈以1s為周期閃爍。=3\*GB3③當(dāng)按下綠色自復(fù)位按鈕（左側(cè)第一個(gè)）后，其燈熄滅，三色燈僅綠色燈常亮。=4\*GB3④對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)單元中的所有輪轂產(chǎn)品進(jìn)行操作。通過(guò)檢測(cè)單元識(shí)別輪轂零件視覺(jué)檢測(cè)區(qū)域3和視覺(jué)檢測(cè)區(qū)域4，綠色代表“1”、紅色代表“0”，兩個(gè)檢測(cè)結(jié)果做“或”運(yùn)算后作為運(yùn)算結(jié)果。運(yùn)算結(jié)果為“1”時(shí)，將該輪轂產(chǎn)品放回原倉(cāng)位。運(yùn)算結(jié)果為“0”時(shí)，將該輪轂產(chǎn)品放入分揀單元的傳送帶起始端。=5\*GB3⑤完成生產(chǎn)流程后，應(yīng)用平臺(tái)達(dá)到初始狀態(tài)，操作面板所有按鈕燈熄滅，三色燈僅黃色燈常亮。1.應(yīng)用平臺(tái)界面開(kāi)發(fā)賽題中所給出的界面樣式僅做參考非開(kāi)發(fā)依據(jù)，界面效果不做評(píng)分要求，選手根據(jù)賽題要求自行設(shè)計(jì)，滿(mǎn)足信息展示和操作功能即可。界面開(kāi)發(fā)所需圖片素材存儲(chǔ)在“D:\參考資料”文件夾中。=1\*GB3①利用TIA編程軟件，在WinCC項(xiàng)目中新建頁(yè)面，并將其設(shè)定為啟動(dòng)頁(yè)面。=2\*GB3②對(duì)頁(yè)面控件進(jìn)行布局和開(kāi)發(fā)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)REF_Ref514787302\h表3中所示參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。表SEQ表\*ARABIC3監(jiān)控參數(shù)列表序號(hào)單元參數(shù)項(xiàng)1執(zhí)行單元平移滑臺(tái)實(shí)時(shí)位置2倉(cāng)儲(chǔ)單元各倉(cāng)位是否存儲(chǔ)輪轂零件3檢測(cè)單元對(duì)顏色檢測(cè)結(jié)果4分揀單元各分揀道口是否存儲(chǔ)輪轂零件圖SEQ圖\*ARABIC5監(jiān)控界面任務(wù)三職業(yè)素養(yǎng)在競(jìng)賽過(guò)程中，從設(shè)備操作的規(guī)范性