第十八屆“振興杯”大賽學生組主體賽實際操作比賽樣題模塊2 機器視覺場景應用系統(tǒng)運維任務書（樣題）V1

工業(yè)視覺系統(tǒng)運維員S賽項（模塊2任務書）

第十八屆振興杯全國青年職業(yè)技能大賽

工業(yè)視覺系統(tǒng)運維員S賽項

模塊2機器視覺場景應用系統(tǒng)運維

樣

題

工位號

2023年月日

工業(yè)視覺系統(tǒng)運維員S賽項（模塊2任務書）

目錄

競賽規(guī)則.......................................................................................................................................................1

1.任務介紹..............................................................................................................................................2

1.1任務時間.....................................................................................................................................2

1.2項目背景.....................................................................................................................................2

1.3模塊介紹.....................................................................................................................................2

2.任務要求...................................................................................................................................................8

2.1任務一：設備校準與參數(shù)配置............................................................................................8

2.2任務二：系統(tǒng)控制界面制作................................................................................................9

2.3任務三：系統(tǒng)硬件調(diào)整與維護.........................................................................................12

2.4任務四：系統(tǒng)軟件調(diào)整與維護.........................................................................................13

工業(yè)視覺系統(tǒng)運維員S賽項（模塊2任務書）

競賽規(guī)則

一、項目名稱：第十八屆振興杯全國青年職業(yè)技能大賽（學生組）工業(yè)視覺系統(tǒng)運

維員S賽項

二、組合方式：個人賽。

三、比賽完成2個模塊

模塊1、單目視覺系統(tǒng)安裝與調(diào)試。

模塊2、機器視覺場景應用系統(tǒng)運維。

四、項目完成時間及分數(shù)

模塊1、單目視覺系統(tǒng)安裝與調(diào)試，需要在2小時內(nèi)完成，滿分50分。

模塊2、機器視覺場景應用系統(tǒng)運維，需要在2小時內(nèi)完成，滿分50分。

五、職業(yè)素養(yǎng)：

職業(yè)素養(yǎng)實施扣分制，最多扣10分?？疾爝x手嚴格遵循相關(guān)職業(yè)素養(yǎng)、要求及安

全規(guī)范，安全文明參賽；遵守操作規(guī)范；工具要擺放整齊；著裝要規(guī)范；資料要歸檔

完整等。

六、注意事項：

1.參賽選手應在規(guī)定時間內(nèi)完成任務書要求的內(nèi)容，任務實現(xiàn)過程中形成的文件資料必須

存儲到指定位置。

2.參賽選手要在抽簽的工位上進行比賽，按要求在任務書封面上填寫工位號等。

3.除組委會規(guī)定允許攜帶的物料外，不得攜帶任何與競賽無關(guān)的物品等進場。進入競賽場

地后，必須遵守賽場紀律，否則裁判長有權(quán)取消該選手參賽資格。

4.請不要在試卷內(nèi)填寫與競賽無關(guān)的內(nèi)容，按題目要求完成競賽任務。

5.參賽選手如對試卷內(nèi)容有疑問，應舉手示意，請裁判人員處理。

6.競賽時間結(jié)束，所有參賽選手要立刻停止操作，等待裁判人員評分。

7.在比賽過程中，選手若有違規(guī)操作，將根據(jù)具體情況在專業(yè)規(guī)范扣除相應的分數(shù)。

8.每次任務完成后，應保證桌面、場地清潔，現(xiàn)場工具等擺放整齊。不合格者視情況在專

業(yè)規(guī)范項扣除相應的分數(shù)。

9.選手必須及時保存自己程序，防止意外斷電及其他情況造成程序的丟失。

10.賽場提供的任何物品，不得帶離賽場。

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工業(yè)視覺系統(tǒng)運維員S賽項

模塊2機器視覺場景應用系統(tǒng)運維

1.任務介紹

機器視覺系統(tǒng)場景應用系統(tǒng)運維，需要完成工業(yè)相機、工業(yè)鏡頭、光源的選

型，完成機器視覺的安裝與調(diào)試、機器人的校點、PLC控制系統(tǒng)的編程與調(diào)試工

作。

1.1任務時間

共120分鐘。

1.2項目背景

公司接到某客戶的定制化需求，要求設計一套以工業(yè)視覺應用技術(shù)為核心的

齒輪檢測及封裝為一體的自動化設備。設備能夠滿足齒輪的供料、傳送、質(zhì)量檢

測、封裝、噴碼及噴碼后效果檢測等生產(chǎn)需求。機器人的程序已經(jīng)大部分編寫完

成，請根據(jù)相關(guān)技術(shù)文檔完成工業(yè)相機、工業(yè)鏡頭、光源的選型，完成機器人校

點、機器人部分程序編寫，PLC以及機器視覺控制系統(tǒng)的編程與調(diào)試工作。

1.3模塊介紹

針對本次任務需求，所提供設備模塊清單如下表1-1所示，選手可根據(jù)任務

需求進行搭配選用。

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表1-1模塊清單介紹

NO.名稱數(shù)量圖片參考及重要參數(shù)備注

1.真空吸盤工具1

-

（回收

2.碼垛平臺單元1長方形

物料）

（放置

封裝完

3.拆垛平臺單元1

成的成

品）

長方形供料單

4.1-

元

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5.齒輪供料單元1-

6.傳送帶單元1-

物料到位檢測

7.1-

單元

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8.噴碼單元1-

9.立體庫單元1-

10.相機支架11-

11.相機支架21-

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12.工業(yè)相機11①分辨率：2448×2048-

②傳感器類型：2/3″CMOS；

③像元尺寸：3.45μm×3.45μm；

④彩色/黑白：彩色；

⑤快門類型：全局快門；

⑥靶面尺寸：2/3”

13.工業(yè)相機21①分辨率：1280×1024-

②傳感器類型：CMOS；

③像元尺寸：4μm×4μm；

④彩色/黑白：黑白；

⑤快門類型：全局快門；

⑥靶面尺寸：1/2.7"

14.工業(yè)鏡頭11

①焦距：25mm

②分辨率：500萬分辨率；

③像面尺寸：φ11mm(2/3'')；

15.工業(yè)鏡頭21-

①焦距：35mm

②分辨率：800萬分辨率；

③像面尺寸：φ11mm(2/3'')；

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16.工業(yè)鏡頭31-

①焦距：8mm

②分辨率：1000萬分辨率；

③像面尺寸：φ9mm(1/1.8'')；

白、藍、

17.環(huán)形光源3紅各1

個

18.白色條光1-

19.白色面光1-

20.同軸光1-

紅色和

21.長方形物料10黃色各

5個

22.齒輪5-

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2.任務要求

2.1任務一：設備校準與參數(shù)配置

2.1.1參數(shù)設置

按照表2-1中IP要求，正確設置各元器件的IP地址。并將元件的IP地址

截圖，保存在桌面文件夾，例如計算機IP地址，“賽場號+工位號\任務一\參數(shù)

設置\計算機IP.jpg”。

表2-1IP要求

設備地址備注

計算機192.168.【工位號】.10

PLC192.168.【工位號】.11

HMI192.168.【工位號】.12

光源控制器1192.168.【工位號】.13

光源控制器2192.168.【工位號】.14

工業(yè)相機1192.168.【工位號】.15

工業(yè)相機2192.168.【工位號】.16

機器人192.168.【工位號】.17

2.1.2設備校準

參考表2-2，示教機器人目標點。實際的目標點以機器人程序為準。

表2-2機器人目標點參考表

目標點名稱備注

機器人的初始位置，J1軸-90°、J2軸20°、J3軸-110°、J4軸

P1Home

0°、J5軸90°、J6軸0°。

P2PickMid拾取傳送帶上物料過渡點

P3PickGear拾取齒輪點，其中X軸、Y軸為變量，從視覺算法平臺獲取

P4PickGearBox拾取長方形點，其中X軸、Y軸為變量，從視覺算法平臺獲取

P5Corebuild將齒輪封裝點，其中X軸、Y軸為變量，從視覺算法平臺獲取

P6PutMid1拆垛平臺過渡點

P7Put11拆垛平臺上，第1個物料

P8Put12拆垛平臺上，第2個物料

P9Put13拆垛平臺上，第3個物料

P10Put14拆垛平臺上，第4個物料

P11Put15拆垛平臺上，第5個物料

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P12CheckGearMid齒輪檢測過渡點

P13CheckGear齒輪檢測點

2.2任務二：系統(tǒng)控制界面制作

使用觸摸屏編制功能界面，實現(xiàn)相關(guān)任務要求，界面包括：

（1）主畫面設計

界面主要包含比賽名稱、當前時間、各子畫面的選擇功能按鈕，如圖2-1所

示。

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第十八屆“振興杯”大賽

工業(yè)視覺系統(tǒng)運維員S賽項

模塊2、機器視覺場景應用系統(tǒng)運維

主畫面手動控制自動監(jiān)控

圖2-1主畫面

（2）手動控制界面

界面能實現(xiàn)工作站各動作單元手動控制及信號監(jiān)視功能。如圖2-2所示。

輸入信號監(jiān)視區(qū)：

當“物料到位檢測”有信號，顯示綠色，否則顯示紅色；"

當傳感器“井中工件檢測(長)”有信號，顯示綠色，否則顯示紅色；

當傳感器“推料氣缸原點(長)”有信號，顯示綠色，否則顯示紅色；

當傳感器“推料氣缸限位(長)”有信號，顯示綠色，否則顯示紅色；

當傳感器“井中工件檢測(齒)”有信號，顯示綠色，否則顯示紅色；

當傳感器“推料氣缸原點(齒)”有信號，顯示綠色，否則顯示紅色；

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當傳感器“推料氣缸限位(齒)”有信號，顯示綠色，否則顯示紅色；

輸出信號手動控制區(qū)：

按下HMI按鈕“傳送帶正轉(zhuǎn)”，傳送帶開始正轉(zhuǎn)運行，按鈕文字變?yōu)椤巴?/p>

止”；按下按鈕“停止”，傳送帶停止運行，按鈕文字變?yōu)椤皞魉蛶дD(zhuǎn)”；

按下HMI按鈕“傳送帶反轉(zhuǎn)”，傳送帶開始反轉(zhuǎn)運行，按鈕文字變?yōu)椤巴?/p>

止”；按下按鈕“停止”，傳送帶停止運行，按鈕文字變?yōu)椤皞魉蛶Х崔D(zhuǎn)”；

按下HMI按鈕“噴碼”，噴碼單元能夠正常噴碼。（測試該功能時，可以在

噴碼單元下方放入合適大小的紙，本項測試僅測試是否打印，不測試打印效果）；

按下HMI按鈕“推料氣缸(長)”，推料氣缸伸出動作；松開按鈕“推料氣缸

(長)”，推料氣缸縮回動作；

按下HMI按鈕“推料氣缸(齒)”，推料氣缸伸出動作；松開按鈕“推料氣缸

(齒)”，推料氣缸縮回動作；

光源1亮度設置范圍為0-255，在手動狀態(tài)下，光源1的亮度與設定值保持

一致；

光源2亮度設置范圍為0-255，在手動狀態(tài)下，光源2的亮度與設定值保持

一致。

手動控制頁面2000/12/3110:59:39

輸入信號監(jiān)視區(qū)輸出信號手動控制區(qū)

井中工件檢測(長)井中工件檢測(齒)傳送帶正轉(zhuǎn)傳送帶反轉(zhuǎn)噴碼

推料氣缸原點(長)推料氣缸原點(齒)推料氣缸(長)推料氣缸(齒)

推料氣缸限位(長)推料氣缸限位(齒)光源1亮度0

物料到位檢測光源2亮度0

主畫面手動控制自動監(jiān)控

圖2-2手動控制界面

（3）自動監(jiān)控界面

界面能實現(xiàn)啟動按鈕、暫停按鈕、復位按鈕的控制功能；能實時顯示“運行

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中”、“暫停中”、“報警中”等實時狀態(tài)（當處于該狀態(tài)時，以1Hz閃爍），能實

時顯示當前工藝流程狀態(tài)（即工作站執(zhí)行相應任務時，以1Hz閃爍顯示當前正在

執(zhí)行的工藝流程）。機器人拾取長方形物料時，能夠?qū)崟r顯示機器人拾取的位置。

如圖2-3所示。

自動監(jiān)控頁面2000/12/3110:59:39

當前運行狀態(tài)當前工藝狀態(tài)

啟動按鈕運行中供料傳送帶運行

復位按鈕暫停中碼垛視覺檢測

暫停按鈕報警中

機器人拾取坐標X:,Y:

主畫面手動控制自動監(jiān)控

圖2-3自動監(jiān)控界面

（4）齒輪測量界面

界面能實現(xiàn)啟動按鈕、暫停按鈕、復位按鈕的控制功能；能實時顯示“運行

中”、“暫停中”、“報警中”等實時狀態(tài)（當處于該狀態(tài)時，以1Hz閃爍）。齒輪

檢測結(jié)束后，能實時顯示齒輪測量的結(jié)果，如圖2-4所示。

如果檢測合格，檢測結(jié)果則顯示“合格”,背景色為綠色；如果檢測不合格，

顯示“不合格”，背景色為紅色。

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自動監(jiān)控頁面2000/12/3110:59:39

當前運行狀態(tài)當前工藝狀態(tài)

齒頂徑mm

啟動按鈕運行中合格性合格

齒數(shù)齒根徑mm

復位按鈕暫停中

二維碼

CTATC

封裝位X:,Y:識別

暫停按鈕報警中

成品拾

X:,Y:

取位置

主畫面手動控制自動監(jiān)控

圖2-4齒輪測量自動監(jiān)控界面

2.3任務三：系統(tǒng)硬件調(diào)整與維護

系統(tǒng)初始狀態(tài)，所有的輸出點為OFF，所有的氣缸為縮回狀態(tài)，吸盤為停止

吸氣狀態(tài)，傳送帶處于停止運行狀態(tài)。

參考表2-3，完成系統(tǒng)中各個傳感器、各個執(zhí)行元件的調(diào)整與維護，完成控

制系統(tǒng)的IO校點。

表2-3PLC及機器人IO表

S7-1200

PLC輸入PLC輸出

地址符號注釋地址符號注釋

I0.0G3-SQ1井中工件檢測（齒）Q0.0PWM+直流PWM

I0.1G3-SQ2推料氣缸原點（齒）Q0.1DIR+直流DIR

I0.2G3-SQ3推料氣缸限位（齒）Q0.2G3-YV1推料氣缸（齒）

I0.3G4-SQ1井中工件檢測（長）Q0.3G4-YV1推料氣缸（長）

I0.4G4-SQ2推料氣缸原點（長）Q0.4P01噴碼

I0.5G4-SQ3推料氣缸限位（長）Q0.5

I0.6I3-SQ1物料到位檢測Q0.6

I3.0SB1綠按鈕Q3.0HL1綠燈

I3.1SB2紅按鈕Q3.1HL2紅燈

I3.2SA轉(zhuǎn)換開關(guān)Q3.2HL3黃燈

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I3.3SB3急停Q3.3A-HL1三色燈-黃燈

Q3.4A-HL2三色燈-綠燈

Q3.5A-HL3三色燈-紅燈

Q3.6HA三色燈-蜂鳴器

DOBOTCR5

地址符號注釋地址符號注釋

DI1DO1YV1吸盤

DI2DO2YV2夾爪

DI3DO3

DI4DO4

2.4任務四：系統(tǒng)軟件調(diào)整與維護

2.4.1系統(tǒng)要求

1、系統(tǒng)說明與定義：

系統(tǒng)安全狀態(tài)：當系統(tǒng)無急停信號或安全光柵信號輸入時，稱為系統(tǒng)安全狀

態(tài)。

系統(tǒng)不安全狀態(tài)：當系統(tǒng)有急停信號或安全光柵信號輸入時，為系統(tǒng)不安全

狀態(tài)。

按鈕表述：下文及評分表中的啟動按鈕、暫停按鈕、停止按鈕、復位按鈕代

表機器人系統(tǒng)集成控制柜上的實物按鈕與觸摸屏模擬按鈕，即操作任意一個都應

具備對應功能。

2、PLC與機器人IO通訊

PLC與機器人已經(jīng)完成IO通訊的電氣連接，PLC與機器人IO通訊見表2-4。

表2-4PLC與機器人IO通訊表

RobotToPLCPLCToRobot

DO9→I2.0Q2.0→DI9

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DO10→I2.1Q2.1→DI10

DO11→I2.2Q2.2→DI11

DO12→I2.3Q2.3→DI12

DO13→I2.4Q2.4→DI13

DO14→I2.5Q2.5→DI14

DO15→I2.6Q2.6→DI15

DO16→I2.7Q2.7→DI16

3、功能要求

系統(tǒng)應能實現(xiàn)如下功能：

當轉(zhuǎn)換開關(guān)SA處于“左旋狀態(tài)”，系統(tǒng)為手動模式，HMI自動切換為“手動

控制畫面”；當轉(zhuǎn)換開關(guān)SA處于“右旋狀態(tài)”，系統(tǒng)為自動模式。

1)機器人在具備自動運行條件下，此時三色燈黃燈常亮；

2)按下系統(tǒng)啟動按鈕（SB1或HMI中對應按鈕），機器人運行，三色燈綠燈

亮，三色燈紅燈、黃燈滅。

3)在系統(tǒng)運行中，按下系統(tǒng)暫停按鈕（SB2或HMI中對應按鈕）或阻擋安

全光柵，機器人能立即停止動作，三色燈綠燈滅；三色燈紅燈1Hz頻率

閃爍，表示系統(tǒng)處于報警狀態(tài)。

4)當系統(tǒng)處于報警狀態(tài)，按下復位按鈕，報警信號消失，設備三色燈黃燈

1Hz閃爍，三色燈紅燈滅；再按下啟動按鈕，機器人恢復運行，繼續(xù)完

成工作，機器人正常工作時，三色燈黃燈滅，三色燈綠燈常亮。

5)系統(tǒng)處于任何狀態(tài)時，當按下機器人控制柜急停按鈕或設備急停按鈕，

機器人立即停止動作，三色燈紅燈常亮；松開急停按鈕，系統(tǒng)恢復為初

始化狀態(tài)，三色燈黃燈常亮，需重新選擇啟動程序。

6)機器人完成全部工作后將處于待機狀態(tài)，此時三色燈黃燈常亮。

2.4.2任務要求

1、工藝要求

1）齒輪任務要求：

完成齒輪供料、輸送、搬運、檢測等作業(yè)，測量齒輪的齒數(shù)z，齒頂圓直徑

da，齒根圓直徑df，直徑的單位均為mm，如圖2-5所示。并能夠記錄測量的數(shù)據(jù)。

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圖2-5齒輪尺寸示意圖

2）缺陷齒輪：

部分齒輪的齒，在加工過程中，因操作失誤偏小，此類型齒輪為次品，不再

使用，機器人將其放入廢料盒。次品齒輪如圖2-6所示。

圖2-6缺陷齒輪示意圖

3）長方形物料任務要求：

完成長方形物料的供料、輸送、檢測、齒輪封裝、噴碼、噴碼檢測、定制碼

垛等作業(yè)（方向）；將檢測完成的齒輪，放入紅色的長方形物料中，并將封裝完

成的成品，放入拆垛平臺。如圖2-7是封裝完成的成品，放在拆垛平臺中的方式。

圖2-7成品位置圖

4）物料狀態(tài)要求：