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工業(yè)機(jī)器人與智能視覺系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)平臺以工業(yè)機(jī)器人與機(jī)器視覺為核心，將機(jī)械、氣動、運(yùn)動控制、變頻調(diào)速、編碼器技術(shù)、PLC控制技術(shù)有機(jī)地進(jìn)行整合，結(jié)構(gòu)模塊化，便于組合，實(shí)現(xiàn)對高速傳輸線上的不同物料進(jìn)行快速的檢測、組裝。為了方便實(shí)訓(xùn)教學(xué)，系統(tǒng)進(jìn)行了專門的設(shè)計(jì)，可以完成各類機(jī)器人單項(xiàng)訓(xùn)練和綜合性項(xiàng)目訓(xùn)練，可完成各類機(jī)器人單項(xiàng)訓(xùn)練和綜合性項(xiàng)目訓(xùn)練�？梢赃M(jìn)行六軸機(jī)器人示教、定位、抓取、裝配等訓(xùn)練，包含六自由度工業(yè)機(jī)器人、智能視覺檢測系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)及一套供料、輸送、裝配、倉儲機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)對高速傳輸?shù)墓ぜM(jìn)行分揀、檢測、搬運(yùn)、裝配、存儲等操作。
工業(yè)機(jī)器人與智能視覺系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)平臺各組件均安裝在型材桌面上，機(jī)械結(jié)構(gòu)、電氣控制回路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)相對獨(dú)立，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)。通過此平臺可以進(jìn)行機(jī)械組裝、電氣線路設(shè)計(jì)與接線、PLC編程與調(diào)試、智能視覺流程編輯、工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試應(yīng)用等多方面訓(xùn)練，適合職業(yè)院校、技工學(xué)校自動化類相關(guān)專業(yè)《工業(yè)機(jī)器人與控制技術(shù)》、《自動化技術(shù)》等課程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)，適合自動化技術(shù)人員進(jìn)行工程訓(xùn)練及技能比賽。
一、技術(shù)性能
1.輸入電源：單相三線～220V±10%50Hz
2.工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃相對濕度≤85%（25℃）海拔＜4000m
3.裝置容量：＜1.5kVA
4.實(shí)訓(xùn)平臺尺寸：2200mm×1200mm×1500mm
5.安全保護(hù)：具有漏電保護(hù)，安全符合國家標(biāo)準(zhǔn)
二、設(shè)備結(jié)構(gòu)與組成
該實(shí)訓(xùn)平臺由STEPSD500型六自由度工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)、歐姆龍智能視覺檢測系統(tǒng)、可編程控制器（PLC）系統(tǒng)、四工位供料單元、環(huán)形輸送單元、工件存儲盒供料單元、工件組裝單元、倉庫單元、廢品回收桶、各類工件、型材實(shí)訓(xùn)桌、型材電腦桌等組成。
1.新時達(dá)STEPSD500型六自由度工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)
由機(jī)器人本體、機(jī)器人控制器、示教單元、輸入輸出信號轉(zhuǎn)換器和抓取機(jī)構(gòu)組成，裝備吸盤、視覺攝像頭等，可對工件進(jìn)行吸取、搬運(yùn)、裝配、測量、拆解等操作，也可以根據(jù)智能視覺相機(jī)識別不同顏色對工件裝配。
機(jī)器人本體由六自由度關(guān)節(jié)組成，固定在型材實(shí)訓(xùn)桌上，具有6個自由度，串聯(lián)關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人安裝方式包括地面安裝、掛裝、倒裝
第1軸工作范圍為+170°/-170°，最大旋轉(zhuǎn)速度370°/s
第2軸工作范圍為+110°/-110°，最大旋轉(zhuǎn)速度370°/s
第3軸工作范圍為+40°/-220°，最大旋轉(zhuǎn)速度430°/s
第4軸工作范圍為+185°/-185°，最大旋轉(zhuǎn)速度300°/s
第5軸工作范圍為+125°/-125°，最大旋轉(zhuǎn)速度460°/s
第6軸工作范圍為+360°/-360°，最大旋轉(zhuǎn)速度600
最大的工作半徑為500mm
有效負(fù)載5kg
機(jī)器人示教單元有液晶顯示屏、使能按鈕、急停按鈕、操作鍵盤，用于參數(shù)設(shè)置、手動示教、位置編輯、程序編輯等操作。
2.歐姆龍智能視覺檢測系統(tǒng)
配備一套歐姆龍FZ5-L350智能視覺系統(tǒng)，由視覺控制器、白色光源、視覺相機(jī)及監(jiān)視顯示器等組成。用于檢測工件的特性，如數(shù)字、顏色、形狀等，還可以對裝配效果進(jìn)行實(shí)時檢測操作。通過I/O電纜連接到PLC或機(jī)器人控制器，也支持串行總線和以太網(wǎng)總線連接到PLC或機(jī)器人控制器，對檢測結(jié)果和檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。
3.西門子可編程控制器單元
配備西門子S7-1200可編程控制器，自帶以太網(wǎng)通訊模塊、數(shù)字量擴(kuò)展模塊控制機(jī)器人、電機(jī)、氣缸等執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作，處理各單元檢測信號，管理工作流程、數(shù)據(jù)傳輸?shù)热蝿?wù)。
4.四工位供料單元
由移動井式料庫、推料氣缸、無桿氣缸和光電傳感器組成，安裝在型材實(shí)訓(xùn)桌上，用于將工件庫中的工件依次推出到環(huán)形輸送線。提供不同顏色的標(biāo)準(zhǔn)工件，雜色疊加等不合格工件。多工位的供料設(shè)計(jì)，使得供料方式多樣化，可以進(jìn)行單一的上料，也可以進(jìn)行不同顏色的組合上料，以及對上料速度進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)上料形式的多樣化。
7.5環(huán)形輸送單元
包含一套交流調(diào)速系統(tǒng)，由三菱D720變頻器、三相交流電機(jī)、環(huán)形板鏈（傳送帶）、光纖傳感器等組成，安裝在型材實(shí)訓(xùn)桌上，用于傳輸工件。
6.工件存儲盒供料單元
包含一套步進(jìn)電機(jī)推桿、DM556步進(jìn)驅(qū)動、料盒存儲槽等組成，安裝在型材實(shí)訓(xùn)桌上，當(dāng)一個工件存儲盒被取走會自動退出下一個工件存儲盒，用于工件存儲盒自動供料。
7.工件組裝單元
由工件存儲盒托盤及型材立柱組成，安裝在型材實(shí)訓(xùn)桌上，用于裝配工件。工件盒內(nèi)設(shè)有4個工件槽用于放置工件，機(jī)器人可以根據(jù)不同配方按照上位機(jī)設(shè)定顏色進(jìn)行放置工件。
8.倉庫單元
由工件存儲盒托盤及型材立柱組成，安裝在型材實(shí)訓(xùn)桌上，機(jī)器人用于放置裝配完的組件進(jìn)行堆垛，也可以通過機(jī)器人對裝配完成的組件進(jìn)行拆垛。
9.廢品回收桶
安裝在型材實(shí)訓(xùn)桌左后側(cè)，用于機(jī)器人自動放置被檢測出來的無用工件或不合格品。
10.以太網(wǎng)路由器
以太網(wǎng)路由器將PLC、機(jī)器人控制器、智能視覺控制器組成一個以太網(wǎng)局域網(wǎng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的相互傳輸，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)的高層次應(yīng)用，同時可以培養(yǎng)和考核學(xué)生對工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的使用技能。
11.實(shí)驗(yàn)室遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)軟件
該系統(tǒng)集成遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)臺電源管理系統(tǒng)，通過手機(jī)或其他移動終端系統(tǒng)監(jiān)控查詢學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺的電源開關(guān)狀態(tài)；單獨(dú)開啟關(guān)閉學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺電源；全部開啟或全部關(guān)閉實(shí)驗(yàn)臺電源功能；定時開啟關(guān)閉電源功能。
該系統(tǒng)還可通過PC控制終端進(jìn)行實(shí)訓(xùn)考核，也可通過手持移動控制終端進(jìn)行實(shí)訓(xùn)考核，可自由設(shè)定任意一處與電控模塊引腳有關(guān)的各種常見故障，故障類型包括：線路斷路、對地短路、接觸不良，偶發(fā)等故障現(xiàn)象。每套驅(qū)動模塊可以設(shè)置8路大電流5A的開路故障、16路小電流2A的信號通路的開路、不良、偶發(fā)、短路等故障，共24路故障設(shè)置�？筛鶕�(jù)需求擴(kuò)展設(shè)置64路大電流5A的開路故障、128路小電流2A的信號通路的開路、不良、偶發(fā)、短路等故障，共192路故障設(shè)置。可根據(jù)用戶使用要求調(diào)整故障設(shè)置點(diǎn)的數(shù)量和故障設(shè)置類型。
所有配備驅(qū)動模塊的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，均可通過內(nèi)置的專用新型無線數(shù)據(jù)傳輸模塊無線組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中管理。
用戶可選擇通過無線或RS-232串口通訊與其它實(shí)訓(xùn)設(shè)備配套的無線故障設(shè)置控制系統(tǒng)組成一個網(wǎng)絡(luò)，通過主控計(jì)算機(jī)控制每一臺實(shí)訓(xùn)設(shè)備的故障設(shè)置、故障排除、參數(shù)設(shè)定、遠(yuǎn)程起動、信息反饋、考核評分等功能。
集成無線多功能數(shù)據(jù)采集、分析、控制系統(tǒng)可實(shí)時長時間記錄電壓、電流等，并生成趨勢曲線。
12.便攜式電子信號測試記錄模塊
1）具備電壓、電流、溫度采集，可以記錄觀察電壓、電流跳變的圖像數(shù)據(jù)，精度±0.05%真有效值測量USB數(shù)據(jù)傳輸，彩屏LCD顯示
2）具有示波器、虛擬頻譜儀、虛擬萬用表、虛擬數(shù)字量輸入輸出模塊。
3）集雙通道電子信號圖像數(shù)據(jù)采集記錄儀、頻譜分析儀和邏輯分析儀于一體，不低于20M，具有1KHz基準(zhǔn)方波輸出接口；圖像數(shù)據(jù)可以按時間和電壓輸出到EXCEL、BMP和OSC；數(shù)據(jù)記錄最大4G；FFT、相關(guān)和功率譜頻譜分析，F(xiàn)FT支持8～1048576點(diǎn)的選擇，支持triangular、cosine、Bohman、Parzen等18種窗；
4）功率譜支持自功率譜和互功率譜的計(jì)算；相關(guān)支持自相關(guān)和互相關(guān)的計(jì)算；
5）虛擬任意波形輸出模塊，頻率25Mz，輸出波形：正弦波，三角波，方波，TTL，任意波形。
6）虛擬萬用表模塊：直流電壓，量程60.00mV、600.00mV、6.00V、60.00V、600.0V、800V；交流電壓測量，量程60.00mV、600.00mV、6.00V、60.00V、600.0V；直流電流測量，量程60.00mA、600.00mA、6.000A、10.00A；交流電流測量，量程60.00mA、600.00mA、6.000A、10.00A；電阻測量，量程600、6.000K、60.00K、600.0K、6.000M、60.00M；電容測量，量程40.00nF、400.00nF、4.000uF、40.00uF、400.0uF；二極管測量0V~2.0V
13、自動化創(chuàng)新物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用云平臺模塊
本平臺將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用于自動化信息技術(shù)并將數(shù)據(jù)上傳至云平臺，進(jìn)行海量數(shù)據(jù)存儲，并提供豐富的數(shù)據(jù)分析工具方便更加準(zhǔn)確的掌握數(shù)據(jù)與分析數(shù)據(jù)。
1）數(shù)據(jù)云系統(tǒng)上傳2）手機(jī)app數(shù)據(jù)查詢3）歷史數(shù)據(jù)查詢4）數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)
5）短信報(bào)警6）微信報(bào)警7）微信反向控制8）二次開發(fā)
三、軟件
1.機(jī)器人調(diào)試編程軟件
本設(shè)備使用機(jī)器人專用調(diào)試編程軟件，可以對機(jī)器人進(jìn)行編程和調(diào)試。該軟件具有文本編輯區(qū)、位置列表區(qū)、屬性指示區(qū)、項(xiàng)目管理區(qū)等窗口，可以對機(jī)器人進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試時可對機(jī)器人進(jìn)行如下操作：程序編輯、伺服開和關(guān)、運(yùn)行速度設(shè)置、各關(guān)節(jié)位置給定、運(yùn)行和停止、單步執(zhí)行指令、連續(xù)執(zhí)行指令、程序跳轉(zhuǎn)執(zhí)行等。同時該軟件提供底層驅(qū)動接口函數(shù)，可供用戶進(jìn)行二次開發(fā)使用及進(jìn)行深層次機(jī)器人控制技術(shù)的研究。
2.工件裝配流程編輯軟件
提供一個本設(shè)備專用的工件裝配流程編輯軟件，通過PLC下載口與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可以將工件的裝配流程進(jìn)行隨意編輯，并下發(fā)給PLC。每組的三個工件盒，每個工件盒的四個工位都可以設(shè)置成需要的工件，可選編號、顏色、高度，不同位置可選相同工件。軟件配合PLC和機(jī)器人程序，實(shí)現(xiàn)工件裝配流程的多樣化。
四、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目
1.機(jī)器視覺系統(tǒng)的原理、使用和調(diào)試
2.六軸工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的原理、使用和調(diào)試
3.六軸工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)系統(tǒng)和機(jī)器視覺坐標(biāo)系統(tǒng)標(biāo)定及相互轉(zhuǎn)換
4.工業(yè)機(jī)器人與機(jī)器視覺系統(tǒng)綜合應(yīng)用的安裝與調(diào)試
5.機(jī)器視覺系統(tǒng)模板設(shè)置、編程與調(diào)試
6.通過示教單元手動調(diào)試工業(yè)機(jī)器人
7.通過示教單元設(shè)置、修改各控制點(diǎn)坐標(biāo)
8.通過示教單元編寫、修改工業(yè)機(jī)器人程序
9.機(jī)器人追蹤坐標(biāo)整定
10.工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的軟件二次開發(fā)編程
11.智能視覺圖像輸入編輯與調(diào)試
12.智能視覺結(jié)果給出編輯與調(diào)試
13.智能視覺顏色比對測量
14.智能視覺編號比對測量
15.智能視覺尺寸比對測量
16.智能視覺角度測量
17.智能視覺系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人綜合應(yīng)用
18.PLC程序編程與調(diào)試
19.智能視覺系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人綜合應(yīng)用
五、配置清單
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序號
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名稱
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主要部件、器件及規(guī)格
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數(shù)量
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1
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實(shí)訓(xùn)平臺
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2000mm×1200mm×1400mm
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1臺
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2
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工業(yè)機(jī)器人（新時達(dá)）
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6軸工業(yè)機(jī)器人本體：SD500
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1臺
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機(jī)器人控制器：SRC3.1
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1套
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3
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智能視覺系統(tǒng)（歐姆龍）
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視覺控制器：FZ5-L350
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1臺
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視覺相機(jī)：ZFX-SC10
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1臺
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4
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可編程控制器系統(tǒng)（西門子）
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PLC主機(jī)：S7-1200CPU1215CAC/DC/繼電器
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1只
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數(shù)字量輸出模塊：SB12224輸出
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1只
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5
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交流調(diào)速系統(tǒng)
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變頻器：FR-D720S-0.4kW
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1套
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交流減速電機(jī)
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6
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步進(jìn)系統(tǒng)
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步進(jìn)驅(qū)動器DM556
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1套
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步進(jìn)電機(jī)：42BYG
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7
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路由器
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4P以太網(wǎng)路由器
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1臺
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8
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實(shí)訓(xùn)模塊
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四工位供料單元、環(huán)形輸送單元、工件存儲盒供料單元、工件組裝單元、倉庫單元等
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1套
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9
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氣泵
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靜音氣泵
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1臺
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10
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電腦
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H81主板雙核G1840處理器2G內(nèi)存500G硬盤集顯19.5寸顯示器
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1臺
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