1、2013 年全国职业院校现代制造及自动化技术教师大赛“工业机器人与机器视觉系统编程调试”实操比赛【样题】（总时间：240 分钟）任务书场 次： 工位号： 工业机器人与机器视觉系统编程调试赛项【样题】第 1 页 共 19 页 竞赛要求1.正确使用工具，操作安全规范；2.部件安装、电路连接、接头处理正确、可靠，符合相关要求；3.爱惜赛场的设备和器材，尽量减少耗材的浪费；4.保持工作台及附近区域干净整洁；5.竞赛过程中如有异议，可向裁判反映，不得扰乱赛场秩序；6.遵守赛场纪律，尊重裁判，服从安排。 注意事项1.参赛选手在比赛过程中应该遵守相关的规章制度和安全守则，如有违反，则按照相关规定在竞赛的总成
2、绩中扣除相应分值；2.参赛选手的比赛任务书用场次、工位号标识，不得写有姓名或与身份有关的信息，否则成绩无效，比赛任务书完成后收回；3.参赛选手应将编写的各程序资料保存在“D:2013场次号 工位号”文件夹下；4.由于错误接线、操作不当等原因引起机器人控制器、智能视觉系统、RFID系统、PLC、 变频器损 坏，将取消选手竞赛资 格；5.参赛选手应在 240 分钟内完成任务书规定的内容，考试成绩以 100 分进行计算。工业机器人与机器视觉系统编程调试赛项【样题】第 2 页 共 19 页实操设备描述：比赛在“THMSRB-3 型 工业机械手与智能视觉系 统应用实训平台”上进行，该设备由实训台和控制柜
3、两大部分组成，包含六自由度工业机器人（机械手）、智能视觉检测系统、 RFID数据传输系统、PLC 控制系 统和一套供料、 输送、装配、仓储、工装等机构，可以 实现对高速传输的工件进行分拣、装配、搬运、检测、存储等操作。实操设备除了任务中需要完成的装配、接线、 调试工作外，其余器件、电路、气路均已按电气原理图装配、连接、调试正常。设备上用到的部分器件相关技 术手册以电子文档形式存放在当前工位计算机的桌面上，供选手参考。实操前提供一套基本控制程序（包含 PLC 程序和机器人程序，其中机器人程序由主程序1.prg 和附加程序 A.prg、C.prg、CM1.prg 组成），存放在当前工位 计算机的桌
4、面上， 选手需自行下载相关程序到 PLC 主机和机器人控制器中。在完成任务书中有关安装、 调整、接线、参数设置、调试 等任务的前提下，基本控制程序能 实现的功能如下：1.上电后按下面板上的“ 复位 ”键程序开始复位，机器人回到初始位置，各气缸退回；复位完成后“运行指示灯 ”闪烁 ；运行过程中的复位按住 “复位”键 3 秒后执行。2.按下面板上的“ 启动” 键，工件盒出料库检测到有盒子，且出料台无盒子时，则推出一个，工件盖出料库的运行与此相同。3.机器人夹取三个工件盒到 3 个装配台上。4.机器人夹取吸盘工装后运行到工件吸取等待位置（P0）。5.工件料库检测到有工件后，四个料库分时各自推出一个工
5、件。被推出的工件由环形输送线向前传送（顺时针），直线输 送单元对射传感器检测到工件后，PLC 发送信号给机器人，由机工业机器人与机器视觉系统编程调试赛项【样题】第 3 页 共 19 页器人追踪吸取该工件，并装入到装配台的工件盒中。接着机器人回到等待位置，继续吸取下一个工件，直到装配 12 个工件到 12 个工件槽中。工件放置的位置顺序为：先放 1 号装配台的 1号到 4 号工件槽，再放 2 号装配台的 1 号到 4 号工件槽，最后放 3 号装配台的 1 号到 4 号工件槽。6.三个工件盒内都已装配完 4 个工件后，机器人放回吸盘工装。7.机器人回到初始位置。以下为本次实操的各项任务，请选手根据
6、实操任务书，在 4 个小时内，完成 实操设备部分设备安装、 电气线路连接、PLC 控制程序和机器人控制程序的编写、智能 视觉流程编辑、系统调试运行等工作任务。任务一：工业机器人设备安装1.连接机器人本体与控制器的控制电缆线，连接机器人本体的进气气管。2.将图 1 所示抓手法兰与机器人本体固连（连接法兰圆端面与机器人本体 J6 关节输出轴端面）图 1 抓手法兰 图 2 大口气夹3.将图 2 所示大口气夹与抓手法兰固连。4.抓手安装：将两个侧板、两个气动接头、两只磁性开关安装到大口气夹上，如 图 3 所示。图 3 抓手工业机器人与机器视觉系统编程调试赛项【样题】第 4 页 共 19 页5.安装电磁
7、阀到机器人本体电磁阀安装板（J4 轴的上方盖板）上，如图 4 所示。图 4 电磁阀安装板6.将抓手输入电缆 HC1、HC2 端穿过电磁阀安装板上的穿 线孔并用自带的塑料螺母固定；将抓手输入电缆 HC1、HC2 端分别与本体 J4 关节内 HC1、HC2 端对插连接；电磁阀 GR1 端与本体 J4 关节内 GR1 端对插连接；本体 J4 关节内白色气管与电磁阀阀岛 P 口接头连接，黑色气管与电磁阀阀岛 R 口接头连接；将电磁阀安装板装回本体 J4 关节原位并固定。7.连接抓手上的三个气动接头、真空发生器输入输出气动接头和电磁阀安装板上的进出气动接头之间的气管。任务二：工业机器人设置与编程调试1.
8、设置机器人的序列号。注：每台机器人本体都有一个唯一的序列号，标识在本体 J1 轴后面（线缆接口座上方）的标签上。2.设置机器人的跟踪许可。3.根据机器人主程序开头的注释，设置机器人的专用输入输出信号分配。4.设置以太网通信参数，使其与 PLC 主控制器、 视觉 控制器组成一个以太网局域网。注: 路由器的默认 IP 地址为 192.168.1.1；视觉控制器以太网使用协议方式为 2，服务器设定为 0，结束编码为 0；PLC 以太网模块以太网使用 协议方式为 2，服 务器设定为 1，结束编码为 0。5.机器人控制程序设计与调试：1)根据工件装配流程设计机器人控制程序，工件装配流程说明如下： 本次实
9、操的装配任务由工件装配流程软件指定（软件使用说明参见桌面资料文件夹），装配任务所使用工件（红色、 蓝色、黄色）的 电子标签 已事先写入了数据（数据内容为附录一中工业机器人与机器视觉系统编程调试赛项【样题】第 5 页 共 19 页的对应工件的编码）。 由工件装配流程软件随机指定第一组、第二组、第三组的工件，只用 红色、蓝色、黄色的工件。 仓库的位置定义如图 5 所示，仓库的优先级别为编号越小级别越高（存放顺序从小到大）。图 5 仓库位置定义2)增加分 拣功能，分拣功能具体要求如下： 由 PLC 配合 RFID 对传 送带上的工件进行信息 读取，与 工件装配流程软件下发的数据比对， 并控制机器人进
10、行如下操作：工件是匹配的，则放置到相对应的工件槽中，工件是不匹配的或重复出现的，则继续 等待下一个。 要求机器人必须通过以太网传输获得 PLC 提供的工件分拣信息。3)视觉检测竖向拍照控制程序设计与调试，具体要求如下： 视觉检测竖向拍照在装配台上进行。 对每个工件槽进行竖向视觉检测，得到该工件槽中放置的工件编号、颜色、偏差角度三个信息，并将其视觉检测 信息进行保存。 必须通过以太网传输获得视觉控制器提供的视觉检测信息。4)视觉检测竖向比对程序设计与调试，具体要求如下： 根据 PLC 提供的工件信息和视觉检测信息对每个工件槽的工件进行比对，判断编号是否与装配任务一致。 根据 PLC 提供的工件信
11、息和视觉检测信息对每个工件槽的工件进行比对，判断颜色是否与装配任务一致。 如果比对中有不一致的工件，应将该工件盒当作废品，并由机器人将该工件盒搬运到废品框中，然后直接跳到下一工件盒继续比对，直至比对结束。5)装配任 务视觉检测横向拍照控制程序设计与调试，具体要求如下： 视觉检测横向拍照在横向检测台上进行，机器人需先将工件盒搬运到横向检测台上。 对工件盒进行横向视觉检测，得到该工件盒中工件的高度信息，并将其视觉检测信息进行保存。 必须通过以太网传输获得视觉控制器提供的视觉检测信息。6)装配任 务视觉检测横向比对程序设计与调试，具体要求如下：工业机器人与机器视觉系统编程调试赛项【样题】第 6 页
12、共 19 页 根据 PLC 提供的工件信息和视觉检测信息对每个工件盒的工件进行比对，判断高度是否一致。 要求检测工件盒的 1 号工件槽或 3 号工件槽两个位置之中有没有高工件，2 号工件槽或 4 号工件槽两个位置之中有没有高工件。 （注：只需检测工件盒中高工件的左右位置，不需确认高工件的前后位置）。 如果比对中有不一致，应将该工件盒当作废品，并由机器人将该工件盒搬运到废品框中。7)装配任 务加工件盖、入库程序设计与调试，具体要求如下： 将前面步骤中高度比对合格的工件盒加上工件盖。 将加上工件盖的工件盒搬运到成品仓库空位中（要求放置的仓库位置按优先级别从小到大顺序排列），使用抓手上的光纤传感器检
13、测仓库是否为空。 工件盒入库后继续视觉检测横向拍照和比对下一个工件盒，直到装配任务装配台上工件盒全部操作完成。8)优化装配任务中的有关操作，使机器人运行过程中不需要操作的工件槽，不进行相应的操作，具体如下：工件装配流程软件指定工件时，当有工件盒 为空时， 则不需要进行放盒子操作；当有工件槽为空时，则 不需要 对空的工件槽进行拍照、角度 调整操作。 当装配任务完成后，机器人回到初始位置并停止动作。6.机器人位置点设置：使用示教单元设置并调整机器人相关位置点，具体见表 1。序号 位置点名称 位置点说明1 PV10 在 1 号台 1 号工件槽上拍照位置2 PV11 在 1 号台 2 号工件槽上拍照位
14、置3 PV12 在 1 号台 3 号工件槽上拍照位置4 PV13 在 1 号台 4 号工件槽上拍照位置5 PV20 在 2 号台 1 号工件槽上拍照位置6 PV21 在 2 号台 2 号工件槽上拍照位置7 PV22 在 2 号台 3 号工件槽上拍照位置8 PV23 在 2 号台 4 号工件槽上拍照位置9 PV30 在 3 号台 1 号工件槽上拍照位置10 PV31 在 3 号台 2 号工件槽上拍照位置11 PV32 在 3 号台 3 号工件槽上拍照位置12 PV33 在 3 号台 4 号工件槽上拍照位置13 PPT11 1 号台 1 号工件槽放置位置14 PPT12 1 号台 2 号工件槽放置
15、位置15 PPT13 1 号台 3 号工件槽放置位置16 PPT14 1 号台 4 号工件槽放置位置17 PPT21 2 号台 1 号工件槽放置位置18 PPT22 2 号台 2 号工件槽放置位置工业机器人与机器视觉系统编程调试赛项【样题】第 7 页 共 19 页19 PPT23 2 号台 3 号工件槽放置位置20 PPT24 2 号台 4 号工件槽放置位置21 PPT31 3 号台 1 号工件槽放置位置22 PPT32 3 号台 2 号工件槽放置位置23 PPT33 3 号台 3 号工件槽放置位置24 PPT34 3 号台 4 号工件槽放置位置表 1 机器人运行位置点任务三：智能视觉系统调试
16、1.视觉传感器镜头焦距调整，使视觉传感器能稳定、清晰的摄取图像信号。2.视觉控制器启动设定、网络参数设置，使 视觉控制器能通过以太网与机器人传输数据。3.图像摄取流程编辑，具体要求如下： 视觉传感器以竖向角度对工件盒内的单一工件进行拍照时，要求检测该工件的编号、颜色和偏差角度，此处规定工件在装配台上放置时编号字形头部水平朝向右边为零度（基准角度）。注：选手面朝视觉显 示器。 视觉传感器以横向角度对工件盒进行拍照时，要求检测工件盒的 1 号工件槽或 3 号工件槽两个位置之中有没有高工件，2 号工件槽或 4 号工件槽两个位置之中有没有高工件。 （注：只需检测工件盒中高工件的左右位置，不需确认高工件
17、的前后位置）。4.检测逻辑编辑，具体要求如下： 编辑编号检测结果表达式 编辑颜色检测结果表达式 编辑角度偏差检测结果表达式 编辑高度检测结果表达式 通过以太网传输将视觉检测结果信息提供给机器人控制器，此处规定第一个信息为编号，第二个信息为颜色，第三个信息为角度偏差，第四个信息为高度。任务四：系统整体运行调试1.完成变频器的参数设置，使其满足输送流程要求。2.PLC 主控制器以太网模块设置，使其与机器人控制器通过以太网传输数据。注 : 路由器的默认 IP 地址为 192.168.1.1。3.PLC 程序设计 与调试1)RFID 数据传输系统读电子标签信息程序设计与调试，要求对传送带上的工件内电子
18、标签进行读取。工业机器人与机器视觉系统编程调试赛项【样题】第 8 页 共 19 页2)装配任 务中工件信息比对功能程序设计与调试，具体要求如下： 装配任务中与装配要求的工件数据进行比对，对工件的标签信息进行判别，应区分出工件是否适用，适用工件应 装配到哪个工件盒的哪个工件槽。 应记录装配过程，重复工件不装配，装配是否为最后一个。 控制机器人进行分拣、装配操作。4.系统整体运行调试，使各动作运转流畅，具体要求如下： 调整调压过滤阀气压大小为 0.4MPa； 调节各气缸的速度控制阀，使气缸动作合适（物料推出不停顿、不越位）。工业机器人与机器视觉系统编程调试赛项【样题】第 9 页 共 19 页附录一
19、：工件类型及编码：类型 编码 ASCII 码 类型 编码 ASCII 码红 1 11 3131 H 红 1 51 3135红 2 12 3231 H 红 2 52 3235红 3 13 3331 H 红 3 53 3335红 4 14 3431 H 红 4 54 3435蓝 1 21 3132 H 蓝 1 61 3136蓝 2 22 3232 H 蓝 2 62 3236蓝 3 23 3332 H 蓝 3 63 3336蓝 4 24 3432 H 蓝 4 64 3436黄 1 31 3133 H 黄 1 71 3137黄 2 32 3233 H 黄 2 72 3237黄 3 33 3333 H 黄 3 73 3337黄 4 34 3433 H 黄 4 74 3437黑 1 41 3134 H 黑 1 81 3138黑 2 42 3234 H 黑 2 82 3238黑 3 43 3334 H 黑 3 83 3338黑 4 44 3434 H 黑 4 84 3438附录二：设备接线图附录三：设备电气原理图
