ZGLIR-1A型 工业机器人示教编程台

一、设备简述
2012年7月发布的《"十二五"国家战略性新兴产业发展规划》指出，在智能制造装备产业要大力推进自动控制系统、工业机器人、关键零部件等装置的开发和产业化，开展基于机器人的自动化成形与加工装备生产线、自动化仓储与分拣系统以及数字化车间等典型智能装备与系统的集成创新，推进智能制造技术和装备在石油加工、煤炭开采、发电、环保、纺织、冶金、建材、机械加工、食品加工等典型领域中的示范应用。
工业智能制造实训系统重点研究智能化生产系统及过程，主要涉及整个企业的生产物流管理和人机互动在工业生产过程中的应用。同时结合企业生产物流运营模式，结合学校电子技术、机电一体化、电气自动化、生产管理、物流管理及其相关专业现阶段建设情况，以及工业智能工厂实验室规划理念，进行综合且专业化的设计，以工业4.0和“互联网+”模式为实训教学研究载体，构建一个高端精细化实体制造企业运作模式的实验室。
本工作站包含了搬运码垛、视觉分拣、运输、入库等工艺过程。同时工作站集成配套了离线编程软件，软件中内嵌工作站三维模型环境，可以直接实现计算机辅助编程应用。适合职业院校、技工学校自动化类相关专业《工业机器人与控制技术》、《自动化技术》等课程的实训教学，适合自动化技术人员进行工程训练及技能学习。
二、设备主要参数
1.输入电源：单相三线 AC220V±10% 50Hz；
2.工作环境：温度-10℃～+40℃ 相对湿度＜85%(25℃) 海拔＜4000m；
3.装置容量：＜1.5kVA；
4.外形尺寸：1800mm×1200mm×1500mm；
5.安全保护：具有接地、漏电压、漏电流保护，安全指标符合国家标准。
6.电源管理：具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国家标准。安全防护电源智能保护模块：具有缺相、欠压、过压、漏电、过流、短路、浪涌保护功能可实现自动重合闸功能，设计额定电压AC220V 50/60Hz，工作电压为额定电压±36%内均可正常工作；漏电保护设定范围可设置，漏电保护动作时间不大于0.1s；过压保护范围可设定，过压保护动作时间不超过5s；过流保护范围可设定，过流保护动作时间不超过5s；短路保护电路为三倍的额定电路，过流保护动作时间不超过0.1s；保护装置具有防雷击功能，L与N间高压脉冲测试2KV不产生误动作；故障信息可保存不少于999个；运行状态及故障状态均有指示灯指示，可显示实时电压、电流、漏电流等参数，具有声光报警功能；具有参数修改设置按键便于现场修改设置保护参数；能够实现有远程DI及DO功能可用于远程控制电源及电源控制柜门打开检测报警；主控装置可具有RS485/wifi接口能够实现多设备连接通信。保护器具有CQC认证，执行GB 10963.1-2005标准,可以提供检测报告。
设备支持云系统远程监控功能，可查看远程实时数据，数据显示，保护参数在线设置等功能，并可远程控制电源打开及关闭等功能。配有无线（有网状态）和有线（离网状态）控制模块，可以通过监控软件监视电源，并可以对设备进行断电/启动控制。还可以控制2路输入可以控制继电器工作。可以有效的保护贵重设备。
三、设备组成及功能
（一）采用埃夫特机器人ER3-600六自由度机器人工作站
.工业机器人：
1.工业机器人：
由工业机器人本体、机器人底座、机器人控制柜和示教盒等组成。
机器人技术参数：
1) 自由度：6
2) 最大负载：3kg
3) 重复定位精度：±0.02mm
4) 工作范围：593mm
5) 各轴运动范围：
J 1轴：±170°
J 2轴：+85°/-135°
J 3轴：+185°/ -65°
J 4轴：±190°
J 5轴：±130°
J 6轴：±360°
6) 最大单轴速度：
J 1轴：400°/s
J 2轴：300°/s
J 3轴：520°/s
J 4轴：500°/s
J 5轴：530°/s
J 6轴：840°/s
7) 伺服电机：使用AC伺服电机进行电气伺服驱动
4、底座
采用优质铝板，表面机加工，尺寸250mm×250mm×15mm。
5、离线编程仿真软件
 
提供所选的RobotStudio功能，如配置，编程和运行虚拟控制器。还可以通过以太网对实际控制器进行编程，配置和监控等在线操作。
具备以下功能：
（1）离线仿真软件具有加载工作站、加载机器人、添加参考坐标系、添加机器人目标点、添加机器人程序、碰撞检测、生成相应品牌的离线程序、Python 功能、机器人运动学建模等功能。
（2）仿真系统支持埃夫特、abb、Kuka，Fanuc、安川、史陶比尔、UR多种机器人，提供 250 种以上的各品牌机器人模型。
（3）具有离线编程功能，能够直接生成包括但不限于埃夫特、abb、Kuka、Fanuc、安川、史陶比尔、UR 等 15 种及其以上国内主流品牌机器人的代码。支持关节型机器人、Delta、SCARA、直角坐标等不同构型机器人。支持多种格式的三维 CAD 模型，可导入扩展名为 step、igs、stl 等格式文件，具有可以根据机器人 DH 参数创建 6 轴、7 轴串联机器人模型的功能。 支持工件校准功能，能够根据真实情况与理论模型的参数误差自动调整轨迹参数；可实现工业机器人多种编程模式选择，如手持工具或手持工件，可对三维模型进行平移、旋转操作，轨迹生成可基于 CAD 数据，简化轨迹生成过程，提高精度，可利用实体模型、曲面或曲线直接生成运动轨迹，包含丰富的轨迹调整优化工具包，如碰撞检查、工业机器人可达性、姿态奇异点、轴超限、节拍估算、轨迹自动调整优化等功能。
（4）包含丰富的工艺应用工具包，必须包含但不限于打磨、喷涂、铣削、焊接等。可以自由设计定义工具及其坐标信息，实际工件与模型工件的坐标校准确保轨迹精度，码垛工艺包模拟真实物料抓取摆放过程，支持APT Source 和 NC 格式 G 代码的导入并自动转化为工业机器人运动轨迹等功能。
（5）提供工业机器人虚拟教学模块，如虚拟示教器、机器人部件装配、自动生成仿真运动视频。可以生成基于 html 播放的视频和生成基于 pdf的 3 维操作文件。
（6）扩展二次开发：预留了多种通信接口，便于与外部智能传感器及虚拟仿真软件的融合，增加机器人的感官，使机器人更智能且安全，实现了智能视觉测量标定，视觉识别、碰撞检测等功能，智能传感器不仅扩展了应用场合，而且使机器人更加安全可靠。使学生更快地、更深入的了解工业机器人。
（7）提供强大的 python API 功能支持，集成所有离线编程软件的离线编程功能，并允许开展大量机器人机构的自动化应用。可进行仿真和应用于程序机器人取放物体和应用于复杂的多机器人同步运动等。
（8）支持机器人精度标定功能，可以支持激光跟踪仪标定和立体相机标定。
（9）支持多机器人同步运动仿真，至少能够实现 3 个机器人的同步运动。
（10）具有机器人外部轴运动，能够实现 7、8 轴的离线编程功能。
（11）具有整个工厂自动化生产线仿真功能，至少包含码垛机、3 种及其以上类型机器人、流水线等。
（12）具有 ABB 虚拟示教器示教功能，能够通过 ABB 虚拟示教器实现对机器人的手动操作以及程序代码的自动运行。
<1>手动操作中，包含机器人的关节坐标系、线性坐标系以及工具坐标系下的手动控制运动。
<2>机器人数据虚拟示教器上的实时显示。
<3>虚拟示教器上能够完全按照 abb 真实示教器操作方式进行程序的插入、编辑、修改以及程序文件的保存和打开。
<4>虚拟示教器程序的再现执行，驱动机器人按照程序运动。
（13）具有集成无动力关节臂示教功能。具有 485 通讯和 TCP/IP 通讯两种接口形式，能够采集无动力关节臂示教轨迹。
（二）快换工具
 
搬运手爪工装                  双吸盘工装
1、工具快换系统：机器人手臂安装有法兰端快换模块，可实现不同工具间无需人为干涉自动完成切换，6路气动信号，额定负载3kg，厚度38mm，重量125g。
2、夹爪工具：含有工具端快换模块与法兰端快换模块配套，可稳固抓取搬运码垛物料，总长140mm，夹头为铝合金材质，采用气动驱动，内径20mm，重复精度±0.01mm，闭合夹持力45N，开闭行程10mm。配有握力传感器可以在触摸屏上显示当前握力。
3、吸盘工具：含有工具端快换模块与法兰端快换模块配套，总长110mm，结构为铝合金材质，4mm直径吸盘1个，20mm直径吸盘2个，可稳固抓取各种形状的芯片零件及盖板。
（三）码垛单元
 
堆垛机：主要由行走机构、升降机构、货叉伸缩机构、电气控制系统及安全装置等机构组成，与立体仓库固定在一起。水平方向在铺设的地轨上运行，采用交流蜗杆减速机且带刹车功能，安装有高精度旋转编码器，使机器具有一定的自锁性和精确定位性；垂直方向采用链传动机构，由链条、链轮、滑道及电机组成，采用交流减速电机且带刹车功能，安装有高精度编码器。货叉伸缩机构采用链条交流减速电机及链传动机构，货叉可以前伸，也可以后缩，具有位置传感器进行定位控制。所有电机均采用变频传动方式，控制堆垛机平稳运行。
1、原料台由铝型材配合导槽构成，利用高度差实现物料自动排列，可满足最多6个物料的存储。
2、码垛台由台面和支撑构成，台面为POM，尺寸140mm×110mm×10mm，采用铝合金型材支撑，高度160mm，可满足多种形式的码垛。
3、包含模拟物料，材质PVC，尺寸60mm×30mm×15mm，数量6个，采用工形设计方便夹爪夹持，可实现在两个码垛台间的搬运、码垛实训。
（四）输送线
输送线是本套设备中的基本单元，由铝合金型材、皮带输送机构、齿形传送链、滚轮输送机构、护栏、90度导向输送机构、光电传感器、物料定位机构等组成，传输线由变频器带动交流减速电机驱动，变频器通过485通讯由PLC控制，可控制范围内的任意速度。90度导向输送机构由直流减速电机控制，完成输送物料的90度换向。各物料定位机构使各物料在工作区域准确定位停止，实现相应的加工检测工序。
（五）立体仓库
 
立体仓库采用工业标准钢板加工而成，外表面喷涂彩色环氧聚塑，共有2层5列10个仓位，仓位都安装有检测装置，检测仓位状态。
单层共2个料区，可分别用于存放。
（六）立体仓库拼图单元
 
 
 
 
 
 
 
作到自动换夹具模块换取拼图工具，到拼图模块进行拼图实训。模块尺寸不小于550*350mm。
（七）操控面板
1、工作站启动、停止、模式控制和急停按钮，可实现对设备运行操作；
2、故障及设备运行状态指示灯；
3、多个故障设置点，可模拟不同情况下的故障；
4、多个电路信号及气路信号的快接插口，可以方便完成电气接线及调试训练；
5、包含工业HMI触摸屏作为人机交互接口，TPC7062TX，是一套以先进的Cortex-A8 CPU为核心（主频600MHz）的高性能嵌入式一体化触摸屏。该产品设计采用了7英寸高亮度TFT液晶显示屏（分辨率800×480），四线电阻式触摸屏（分辨率4096×4096）。同时还预装了MCGS嵌入式组态软件（运行版），具备强大的图像显示和数据处理功能。
（八）总控系统
1、采用西门子新一代PLC S7-1200实现集成控制，国际知名品牌，模块化设计，可进行I/O模块化扩展，提供RS485接口，共包含数字量44点输入/40点输出。
2、电气控制元件采用国内知名品牌优质产品，包含滤波、短路保险等安全机制。
3、工作台正面提供运行安全装置，采用光栅传感器，光轴数量8，光轴间距40mm。
4、操作过程可通过摄像头采集记录，焦距2.8mm，焦段广角，清晰度720p，感光面积1/3英寸，IP66防水防尘，可通过WiFi连接云端监控，监控信息可存储在扩展存储卡中。
5、供气系统功率550W，排气量40L/min，最大压力8bar，储气罐16L，静音无油，配套知名品牌气路控制元件和真空元件。
（九）虚拟结合仿真软件
技术指标
软件基本功能：
蕴含了工业机电系统自主搭建、PLC编程、PLC控制系统调试等诸多机电专业技术、电气自动化技术训练的“三维虚拟仿真实时交互式教学软件”。
使用全三维虚拟仿真技术，全场景漫游，实时构建工业机电系统；仿真包含现实中物理规则仿真及逼真工业现场音效仿真。
无需编程，面向三维图形，通过鼠标拖拽三维元件，简单快捷地创建工业系统。(有演示)
内置三维图形化的元件库，元件包括11大类，元件数不少于 200个。
构建完成的虚拟工业系统，通过一个外部信号采集盒，被控对象被各种外部技术控制。例如：PLC，机器人。不限规格、不限品牌。
信号采集盒支持16输入，16输出，3个模拟输入，2个模拟输出。至少4个输入端口支持100K高速采样，支付脉冲数据计数采样。至少4个输出端口支持100K高速输出，支付脉冲输出。
信号采集支持端口扩展，最高可扩展到128输入，128输出。
允许用户增加3D模型到软件中去，并能被软件控制运动。(有演示)
元件库中的主要元件参数
发射器：
货物发射器应用于场景中时，可以自动生产货箱或工件。可设置输出顺序，以及时间间隔。I/O点：1数字量输出。
接收器：货物接收器接收场景中所有传送的货箱或工件。
货箱：货箱分为小号、中号、大号三种不同规格。
托盘：能够承受高重量货物，用于堆放和运输各种货物。
皮带传送带：中等负载运行的皮带传送带，适用于传送低负载货物，可以双向传送，其I/O点具有模拟量和数字量两种形式。I/O点：1数字量输出，1模拟量输出。模拟量控制速度，负值表示反方向。
同步带定位传送带：同步带定位传送带适用于传送低负载货物，在一个载具上安装负载。传送带中空，可安装定位机构，阻挡机构。I/O点：1数字量输出，1模拟量输出。模拟量控制速度，负值表示反方向。
等腰梯形式传送带：等腰梯形式传送带通常用于合并连接两个低负载的传送带，构成三角形，有数字量和模拟量，可以双向传送货物。I/O点：1数字量输出，1模拟量输出。
滚轴式运输机：滚轴式传送机通常用来运输重型货物，可以双向传输，具有数字量和模拟量I/O点。
为了能够更好地控制货物的传送，在滚轴之间的缝隙允许插入其他部件。I/O点：1数字量输出，1模拟量输出。
滑台：斜道输送机，适用于低负载分拣，通常用于连接两个处理设备，用于积累货物或各层之间货物传输，在滑台上无法控制货物的传送位置。
链条运输机：用于并行相邻传输机之间传送货物，可以实现直角传输，适合托盘的分拣工作。它是由一个重型焊接结构、滚轴及三条气动驱动链条组成。I/O点：1数字量输出，1模拟量输出。
方位调整器：薄金属结构可以附加在传送带上，用于指引货物的运输方向。它们通常用于在高速传送期间货物错位，同时可以阻止货物滑落。
转盘定位仪：盘状定位器，使用在传送带之间（拐角处）移动货物，辅助货物改变运输方向。
旋转臂分拣：旋转臂分拣是一个45度角的机械臂分流器，通过一个齿轮电动机驱动，配有一个皮
带用于帮助传送货物到下一个传送带，机械臂可以通过选择配置进行左右旋转。I/O点：数字量6输出。
推杆：气动驱动推杆分选机，用于分选小负载货物，配有两个簧片传感器，测量前限位和后限位，有一个位移传感器，用来测量杆的位置。同时推杆分选机具有单稳态和双稳态，包含数字量和模拟量I/O点，还可以设置推杆的速度和位置。I/O点：数字量6输入/4输出，模拟量1输入/1输出；
挡板：挡板是一个气动驱动装置，单板上升是为了停止或累积货物，主要用于阻挡小负载货物。其停止功能经常与传送组件一起使用，例如传送带、推杆。使用挡板可以调整货物或监控货物，正常状态，挡板在下面，有输出时挡板推出。I/O点：数字量1输出；
滚轴挡板：滚轴挡板是一个气动驱动装置，当其被升起时用来停止或累积货物，最主要的是用来停止重型货物。通常滚轴挡板与传送组件配合使用，例如阻止货物之间的传输碰撞，它可以被安插在输送机滚轴的缝隙中，正常情况是在下面。I/O点：数字量1输出；
接近开关传感器：该传感器被用来检测靠近传感器的货物，它配有一个发光二极管，如果在其检测范围内存在任何一个货物二极管就会发光指示。提供1个数字量或者模拟量信号。检测范围：0-100mm，距离参数可调。
激光传感器：它能发出激光束，并一个LED指示状态。当有物体档住激光束时，二极管将会发光指示，LED灯为红色（检测时），提供1个数字量信号。
光阵：光阵由一组平行排列的光束组成，可以检测货物是否存在，它是由一个发射器和一个接收器组成，为确保这两个设备之间能够同步，要求两个设备必须彼此正面对准。当这两个设备对准后，绿色灯发光指示，如果发射器和接收器之间同步没有问题，所有光束能够被中断，提供9个数字量、或1个模拟量信号，模拟量数值为=（10/光束数量）*中断光束数量。
开关按钮：带指示灯的开关按钮，三种不同类型（启动、复位、停止），开关按钮可以有瞬时动作或交替动作两种状态，停止按钮为常闭按钮。I/O点：数字量1输入/1输出。
急停：急停按钮为蘑菇头形状，通常用于紧急事件，二位红色触发动作，旋转释放，推下急停，没有灯光指示，为常闭触点。I/O点：数字量1输入。
指示灯：仪表盘式指示灯，通常用在仪表盘上，指示安全工作状态，有四种颜色（蓝色、红色、绿色、黄色）。   I/O点：数字量1输出。
塔式指示灯：由三个灯组成的信号塔，它可以用在几乎所有的区域，例如：如果某个机器的工作状态是非常重要的，可以放置一个塔式指示灯作为提示。它有三种颜色（红、黄、绿）。I/O点：数字量3输出。
升降机：重型链条驱动式电梯，用来传输楼层之间所有类型的货物，配有两个带挡光板的反射传感器，放置在输送机的两个末端，其他传感器安装在电梯结构上用来检测平台的高度。电梯可以通过数字量或模拟量来控制。I/O点：数字量2输入/5输出，模拟量3输入/2输出；光电传感器LED：绿色（未检测状态），黄色（检测状态）。
三轴门架：由伺服电机驱动，通常用来搬运在其他传送机或托盘上的轻负载货物，或者用于码垛机的目的；抓取放置有四个自由度，其中3个应用于线性移动，1个用于角抓取旋转，抓取装置（夹持器）是通过吸盘，包括一个接近传感器组成；抓取放置能够通过数字量和模拟量控制，如果采用不连续配置抓取放置，则轴向运动为一步一步移动，每个上升沿则向所期望的轴向移动一步；当选择模拟量配置时，每个坐标轴则能够被设定具体的目标位置。I/O点：数字量4输入/8输出，模拟量5输入/5输出；
有轨叉车：轨道式叉车，通常用于搬运重物，由一个装载车、一个可垂直移动的平台和两个双向运动的叉子组成；两个激光测距仪，放置在装载车与平台上，用来测量平台的水平和垂直位置；它有数字量和模拟量，可根据配置进行选择；每个有轨叉车最多可以容纳54个库位；I/O点：数值5输入/4输出，数字量5输入/9输出，模拟量5输入/4输出；
软件内置已构建完成的工业系统范例不少于7个 ，包括但不限于：分拣系统、全自动立体仓库、混料系统、AGV智能物流等等。
（十）工作台架
1、铝合金框架，双抽屉结构，抽屉上放置网孔板，用于安装电气器件；
2、整体尺寸：2000mm×1200mm×700mm；
3、安装台面为铝合金T型槽，台面尺寸2000mm×1200mm，厚度20mm；
4、底部安装有万向脚轮和固定支撑，方便移动和固定。
5、铝合金电脑桌（电脑：I5/4G/1T /DVD/DOS/19.5"）
（十一）气动控制实训单元
包含静音空压机，调压过滤器、气阀以及电磁阀，各部件应满足；
1、静音空压机:
（1）电源电压220V，额定功率550W；
（2）容积流量30L/min，储气罐容量30L；
（3）转速1360r/min
（4）最大压力7har，噪音68db。
2、调压过滤器
（1）调压范围0.15--0.8MPa；
（2）过滤精度5um；
（3）最高使用压力1.0MPa。
3、气阀:
能控制气路的通断。
（十二）配套工具
提供安装、调试工作站所需工具一套，包括：工具箱1个、内六角扳手1套、250mm活动扳手1把、螺丝刀1套、5米卷尺1个、斜口钳1把、Y型端子钳1把、裸端型端子钳1把、剥线钳1把、美工刀1把、万用表1个、PLC编程线1根、触摸屏编程线1根。
四、实训项目
任务一 机械及电气安装调试
（一）工业机器人工具快换系统的安装及接线
（二）检测单元机械装配、传感器电缆接线和气路连接
（三）PLC控制系统的I/O接线
（四）工业机器人的工作原点姿态
任务二 工业机器人维护及操作
（一）工业机器人微校操作
（二）转数计数器更新操作
（三）工具TCP标定
任务三 产品码垛
任务四 产品入库
任务五 PLC编程、视觉设备及系统联调
任务六 设备调试
（一）机器人握力的实验
（二）机器人位移实验
（三）机器人手臂加速度实验
任务七 设备的维护和保养
（1）能够按照机器人操作规程对机器人进行安全检查
（2）根据系统的异常，机械故障进行简单的维修和保养
（3）工业机器人的日、周、月检查与维护