工业机械手与视觉技术模拟实操任务书

2013年全国职业院校骨干教师技能培训班“工业机械手与视觉技术”

模拟实操任务书

选手须知：

1.任务书共:15页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，

并进行任务书的更换。

2.参赛团队应在4小时内完成任务书规定内容；选手在竞赛过程中创建的程序

文件必须存储到指定磁盘目录及文件夹下，未存储到指定位置的运行记录或程序文件均不予给分。

3.选手提交的试卷用工位号标识，不得出现学校、姓名等与身份有关的信息，

否则成绩无效。

4.由于错误接线、操作不当等原因引起PLC、机械手控制器、智能视觉系统、

RFID系统、变频器、电机驱动器、和直流电源损坏，将取消选手竞赛资格。

一、设备组成及展示

比赛设备包含六自由度工业机械手、智能视觉检测系统、RFID数据传输系统、PLC控制系统及一套供料、输送、装配、仓储、工装机构，可以实现对高速传输的工件进行分拣、检测、搬运、装配、存储等操作。

图1 比赛设备

二、比赛设备当前工作情况描述：

比赛设备除了任务中需要完成的安装、接线工作外，其余器件、电路、气路均已按电气原理图的连接要求装配、连接、调试正常。比赛提供一套基本控制程序（PLC程序及工业机械手程序），在完成实操任务中的安装、调整及接线的工作前提下，基本控制程序能完成的工作如下：

1.上电后按下面板上的“复位”键3秒，程序开始复位，机械手回到初始位置，各气缸退回。复位完成后“运行指示灯”闪烁。

2.按下面板上的“开始”键，机械手运行到等待位置，工件盒出料库检测到有盒子，且出料台无盒子时，向外推出一个。工件盖出料库的运行与此相同。

3.机械手夹取三个工件盒到3个装配台上。

4.机械手夹取吸盘工装。

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件。被推出的工件由环形输送线向前传送，到达直线输送单元，由机械手进行追踪抓取并装入到工件盒中（没有进行RFID 信息读取）。接着机械手回到等待位置，继续抓取下一个工件，直到装配12个工件到12个工

位中（工件放置的位置顺序固定为装配台1号到3号，工位1号到4号）。

6.机械手夹放回吸盘工装。

7. 三个工件盒内都已装配完4个工件后，机械手将三个工件盒逐个装上工件盖，并搬运到仓库空位置。

8.机械手停留在重复工作的等待位置，等待下一轮作业。

三、需要完成的工作任务

请选手根据给定的技术资料，在4个小时内，完成比赛设备部分电气线路连接、PLC控制程序、机械手控制程序的编写、智能视觉流程编辑、系统调试等任务。

需要完成的控制流程及相关规定如下：

1、工件装配流程编辑软件给PLC下发工件装配流程，PLC对装配流程进行保存，用以重复装

配。工件有不同编号、颜色、高度之分，此处规定三个装配台颜色分别为蓝、红、黄，编号顺序全为1、2、3、4，高度全为低的工件，如图2。

图2 工件规定装配流程

2、系统复位：上电后按下面板上的“复位”键3秒，控制程序开始复位，机械手回到初始位置，

各气缸退回。复位完成后“运行指示灯”闪烁。

3、启动：“运行指示灯”闪烁时，按下“启动”键，执行以下任务（可同时进行）：

◆工件盒料库检测到有工件盒，出料台检测到是空位，工件盒推料气缸向外推出一个

工件盒；

◆工件盖料库检测到有工件盖，出料台检测到是空位，工件盖推料气缸向外推出一个

工件盖；

◆机械手从初始位置运行到工具换装等待位置。

4、机械手运行到工件盒出料台上方，接着将出料台上的工件盒搬到3号装配台上（应先横向

搬到1号装配台上过渡），机械手回到工件盒出料台上方等待；工件盒料库检测到有工件盒，工件盒推料气缸向外推出下一个工件盒。

5、机械手运行到工件盒出料台上方，接着将出料台上的工件盒搬到2号装配台上（应先横向

搬到1号装配台上过渡），机械手回到工件盒出料台上方等待；工件盒料库检测到有工件盒，工件盒推料气缸向外推出下一个工件盒。

6、机械手运行到工件盒出料台上方，接着将出料台上的工件盒搬到1号装配台上。

7、机械手运行到工具换装装置处装上吸盘工装，并运行到工件跟踪吸取等待位置。

8、工件料库检测到有工件后，四个工件料库分时各自推出工件，同时环形输送带、直线输送

带开始运行；推出的工件由环形输送线向前传送，到达RFID检测单元进行检测。

9、PLC主控制器对RFID读写器进行操作，读出工件内标签信息，PLC判断工件是否为装配

需要的还是不需要的，并控制机械手进行分拣。具体分拣操作如下：如果是可用工件，工件到达直线输送带后，且跟踪传感器触发，机械手将进行跟踪吸取工件的操作，并将工件并搬运到装配等待位置，根据工件的信息，将工件装入到对应装配台上工件盒的相应位置，之后机械手回到跟踪吸取等待位置；如果是不可用工件，机械手不动作，继续等待（可人为取走该工件）。

10、被分时推出的下一个工件此时到达RFID检测单元进行检测，机械手进行重复分拣操作，

直到三个工件盒全部装配完成。

11、三个工件盒全部装配完成后，机械手运行到工具换装装置处装上视觉工装。

12、机械手运行到1号装配台上方，视觉相机从上往下对工件盒的每一个工位中的工件（12

个）进行拍照；同时视觉处理器进行分析（编号和颜色比对），并将检测结果输出给机械手。如果检测结果为不合格，机械手将此工件盒标记为不合格品，之后机械手依次运行到2号、3号装配台上方，对工件盒进行相同的检测操作。视觉检测要求如下：工件的颜色、编号是否与规定装配流程一致，即与图2是否一致。

13、三个工件盒全部检测完成后，机械手运行到工具换装装置处放回视觉工装。

14、如果机械手有装配不合格记录，机械手逐个将不合格的工件盒搬运到废料框中。

15、如果机械手记录装配有合格品，机械手将其中一个合格品工件盒搬运到横向检测台。

16、机械手运行到工具换装装置处装上视觉工装。

17、机械手运行到横向检测台前方对工件盒进行拍照，同时视觉处理器进行分析（高度比对），

并将检测结果输出给机械手。机械手对检测结果进行分析判别，并记录是否合格。

18、机械手运行到工具换装装置处放回视觉工装。

19、机械手根据当前横向检测台上的工件盒合格与否进行不同处理：

如为不合格则将此工件盒搬运到废料框中，继续判断装配台是否还有合格品，如有

则从步骤15开始重复操作，如没有则机械手回到初始位置，一个装配流程结束，机

械手从步骤4开始重复操作完成下一个装配流程。

◆如为合格，将此工件盒搬运到1号装配台，机械手夹取工件盖到工件盒上，使其组

成一个生产组合体。

◆机械手将成品搬运到仓库空位置：使用装在大口夹上的光纤传感器检测未知仓库是

否为空。

◆当一个成品入库后，控制系统需记录此库位不为空，下一个成品入库时应直接跳过

这个库位。

◆工作流程内仓库且仓库位置优先级别为：1>2>3>4……>9，仓库位置分布如图3所示。

7 8 9

4 5 6

1 2 3

图3 仓库位置示意图

◆继续判断装配台是否还有合格品，如有则从步骤15开始重复操作。

20、全部成品入库完成后，机械手运行到初始位置，机械手从步骤4开始重复操作完成下一

个装配流程。

请选手根据以上控制流程及相关规定完成下面的任务：

任务一工业机械手设备安装

1.将图4 RV-3SD机械手本体安装到型材实训桌的机械手安装基板上。

图4 RV-3SD机械手本体

2.根据图5，将电磁阀安装到基板上。

3.分别连接机械手内部进/出气管到阀岛的进/出气管上，连接基板上的GR1接头到机械手内部对应的GR1接头。

（a）正面（b）反面

图5 电磁阀安装示意图

4.安装电磁阀基板到机械手本体上。

5.连接气夹与真空吸盘的气管到电磁阀基板上的进出气管。

任务二工业机械手设置与编程调试

1.设置机械手的序列号、跟踪许可、专用I/O、以太网通信。

2.机械手动作控制程序设计与调试：完成分拣、视觉检测功能的控制程序设计，构建机械手需要用到的位置点。

3.机械手位置点设置：使用示教单元设置并调整机械手相关位置点，包括：各视觉拍照位置、工具换装等待、装配等待位置、工件盒出料台、工件盖出料台、四个装配台、盒内四个工件放置位置、工件跟踪吸取位置、废料框位置、仓库位置、工件料库入口位置、运行中过渡位置等。

任务三智能视觉系统调试

1.视觉传感器镜头调整，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、网络设置设置。

3.图像摄取流程编辑：

◆视觉传感器以竖直角度对工件盒内每一个工件进行拍照时，用于检测工件的编号和

颜色。

◆视觉传感器在正前方以水平方向对工件盒进行拍照时，用于检测工件的高度。

4.检测逻辑编辑：编辑检测结果表达式，使检测结果通过以太网发给PLC。

任务四系统整体运行调试

1.控制系统安装与接线：完成控制柜中部分控制系统的安装与接线

2.完成变频器的参数设置，使其满足输送流程要求。

3.PLC主控制器以太网络组建设置。

4.主控程序设计与调试

◆PLC主控制器以太网络通信功能设计与调试：与机器人进行数据传输。

◆工件分拣功能设计与调试：配合RFID检测单元，PLC读取RFID检测信息，对不同

工件进行分类和判别，应区分出工件是否适用，工件应装配到哪个工件盒的哪个工件位；控制机械手进行分拣操作；配合机械手进行装配工件。

5. 系统整体运行调试，使各动作运转流畅。