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LG-BWL06型 工業(yè)機器人工程考核實(shí)訓系統

品牌：理工偉業(yè) 咨詢(xún)電話(huà)：010-82827827 82827835

一、系統介紹
1、系統組成
    LG-BWL06型 工業(yè)機器人工程考核實(shí)訓系統主要由碼垛機立庫系統、AGV小車(chē)、托盤(pán)流水線(xiàn)、物品盒流水線(xiàn)、視覺(jué)系統、六自由度工業(yè)機器人組成，如下圖1-1所示。
（1） 碼垛機立庫系統，用于存儲物品托盤(pán)，并且按照要求碼垛機完成出庫和入庫；
（2） AGV小車(chē)，用于把安裝有物品的托盤(pán)從碼垛機立庫系統對接為，沿鋪設的磁條運行到托盤(pán)流水線(xiàn)；
（3） 托盤(pán)流水線(xiàn)，負責把貨品托盤(pán)輸送到視覺(jué)檢測工位，經(jīng)視覺(jué)定位識別輸送到抓取工位；
（4） 物品盒流水線(xiàn)，負責成品物品盒的裝箱及傳送；
（5） 視覺(jué)系統，對托盤(pán)流水線(xiàn)上的托盤(pán)上的物品進(jìn)行識別，并把識別結果發(fā)送至主控系統的PLC；
（6） 六自由度工業(yè)機器人系統，根據主控系統 PLC 發(fā)送的數據，對托盤(pán)流水線(xiàn)上的托盤(pán)上的物品進(jìn)行分揀，放置于物品盒流水線(xiàn)上的指定物品盒中，同時(shí)把空托盤(pán)放置于空托盤(pán)庫中。
圖 1-1 整體組成
2、系統整體設計目標
本系統再現工業(yè)現場(chǎng)從倉儲、搬運、分揀以及包裝的全過(guò)程，將目前工業(yè)自動(dòng)化現場(chǎng)前沿的實(shí)用技術(shù)和方案引入到比賽當中，通過(guò)比賽，讓學(xué)生能熟練掌握自動(dòng)化科技的前沿應用技術(shù)，為我國從制造大國發(fā)展到制造強國，為工業(yè)智能制造培養一批有素質(zhì)，能干活，干好活的新一代職業(yè)能手。
（1） 選用6軸關(guān)節型工業(yè)機器人+堆垛直角坐標機器人+AGV移動(dòng)機器人，該三種機器人都是目前工業(yè)現場(chǎng)應用比較廣泛的機器人；——切合工業(yè)現場(chǎng)，體現機器人的多樣性；
（2） 將立體倉庫（碼垛機器人）+工件運輸（AGV機器人）+檢測分揀（機器視覺(jué)）+機器人自動(dòng)分揀裝配（6軸機器人）+自動(dòng)回收+自動(dòng)包裝完美的融合。——詮釋智能工廠(chǎng)和智能物流的概念；
（3） 設置多物件和多工位+多倉儲，可以展現出非常多的組合場(chǎng)景， 不僅可以展現學(xué)生的控制系統和機器人的編程能力，同時(shí)也能展現學(xué)生的流程規劃策略和優(yōu)化能力；——真實(shí)展示實(shí)際工業(yè)和物流系統場(chǎng)景，非常適合于實(shí)訓和比賽。
（4） 整個(gè)系統采用網(wǎng)絡(luò )化控制構架，以及最新的控制系統。——學(xué)生能夠了解先進(jìn)的控制技術(shù)以及編程方法。
3、工作流程
基本運行流程描述：
（1） 物品以托盤(pán)形式存儲在原料倉庫中（物品共有 8 種不同形狀高度的樣式，每個(gè)托盤(pán)上隨機放置 0-3 個(gè)物品，樣式也隨機，可能相同，也可能不同）。
（2） 物品隨托盤(pán)從碼垛機立庫出庫，由AGV 小車(chē)搬輸送至托盤(pán)流水線(xiàn)；
（3） 托盤(pán)在托盤(pán)流水線(xiàn)的 4 號工位停止，通過(guò)智能相機識別物品數量、類(lèi)型、相對于標定原點(diǎn)的位置、相對于標定姿態(tài)的旋轉角度并傳輸給PLC；
（4） 識別完成后，托盤(pán)流水線(xiàn)把托盤(pán)傳輸到 1 號位置后停止；
（5） 主控系統把需要分揀物品的 XYZ 坐標偏移和旋轉角度通過(guò)MODBUS TCP 協(xié)議依次發(fā)送給六自由度工業(yè)機器人系統，六自由度工業(yè)機器人機器人按照事先編寫(xiě)的程序流程，執行抓取分揀；
（6） 六自由度工業(yè)機器人根據放置位置的XYZ 坐標偏移和旋轉角度把物品放入禮品箱中。（禮品箱有 8 個(gè)格子，相同的工件放到同一
個(gè)格子，每個(gè)格子最多放 2 件物品。碼垛部分偏移運算由主控系統計算，整合到Z 軸偏移中給六自由度工業(yè)機器人）。
（7） 把物品取完后，六自由度工業(yè)機器人把空托盤(pán)也搬運放置到空托盤(pán)庫中。
（8） 物品裝滿(mǎn)物品箱后，流轉到下料碼垛區。（每個(gè)比賽區不會(huì ) 使用全部物品樣式，應取其中 2-3 種。當中轉箱裝滿(mǎn)或物品無(wú)法按照規則放入物品箱時(shí)流入下一區域）；
（9）當物品箱碼到一定數量或原料出庫完成任務(wù)時(shí)停止比賽。
二、設備安裝
1、設備安裝
本設備共包括：工業(yè)機器人及控制柜、PLC 控制柜、托盤(pán)流水線(xiàn)、物品盒擺放流水線(xiàn)、AGV 小車(chē)等。比賽所用場(chǎng)地為 4m×8m，如圖 2-1 所示為裝備之間的大致布局，現場(chǎng)安裝時(shí)并不一定嚴格按照圖中所標尺寸安裝，允許有所變動(dòng)。在安裝時(shí)需要注意以下事項：
（1） 調節工業(yè)機器人安裝底座的四個(gè)地腳，使工業(yè)機器人的安裝底座水平；(水平儀)
（2） 調節托盤(pán)流水線(xiàn)和物品盒擺放流水線(xiàn)的水平；(水平儀)
（3） 以工業(yè)機器人為基準，確保托盤(pán)流水線(xiàn)與工業(yè)機器人的 Y 軸方向平行，確保物品盒擺放流水線(xiàn)與工業(yè)機器人的 X 軸方向平行；(具體調節方式見(jiàn)節 2.2)
（4） 確保托盤(pán)流水線(xiàn)前端滑輪的平切面低于A(yíng)GV 小車(chē)的平帶面；(見(jiàn)圖 2-2)。
（5） 確保智能相機與托盤(pán)流水線(xiàn)垂直。(見(jiàn)圖 2-3)
圖 2-1  設備布局
 圖 2-2  托盤(pán)流水線(xiàn)高度調節
圖 2-3  智能相機安裝
2、平行度調節
如圖 2-4 所示，在工業(yè)機器人末端夾具上安裝了一個(gè)激光筆，具體調節步驟如下：
（1） 利用工業(yè)機器人的工具坐標系調整機器人的姿態(tài)，使得激光筆始終垂直于工業(yè)機器人的安裝基面；
（2）首先控制工業(yè)機器人運動(dòng)到托盤(pán)流水線(xiàn)上方合適的高度，將激光筆發(fā)出的激光對準流水線(xiàn)架上的鋁型材邊線(xiàn)，利用機器人的工具坐標系，使機器人沿著(zhù)基坐標系的 Y 方向運動(dòng)（注意降低機器人的運動(dòng)速度），注意觀(guān)察激光是否偏離鋁型材邊線(xiàn)，并作適當調整。
（3）利用同樣的方法調整物品擺放流水線(xiàn)，只是使機器人沿著(zhù)坐標系的X 方向運動(dòng)。
圖 2-4  平行度調整
三、6 自由度關(guān)節型機器人
 6 自由度關(guān)節型機器人，如下圖 3.1 所示。6 個(gè)自由度，最大負荷 20KG,臂展>1.5m。
 工業(yè)機器人在系統中的位置如下圖 3.2 所示。
圖 3.1 工業(yè)機器人在系統中的位置
機器人工作流程如下所示：
四、 視覺(jué)識別系統
本系統安裝于托盤(pán)流水線(xiàn)中，當托盤(pán)貨物到視覺(jué)檢測工位時(shí)， X-SIGHT 機器視覺(jué)系統對托盤(pán)內的貨物進(jìn)行視覺(jué)識別，并把識別的位置，形狀等特征數據給到中央控制器和六關(guān)節機器人，由機械人根據目標存放位置執行相應的動(dòng)作。
圖 4.1  智能視覺(jué)系統整體圖
五、流水線(xiàn)
1、托盤(pán)流水線(xiàn)
負責把貨品托盤(pán)輸送到視覺(jué)檢測工位，經(jīng)視覺(jué)定位識別輸送到抓取工位，由機械手將托盤(pán)中的貨品，通過(guò)真空吸盤(pán)吸放到相應物品盒中。當貨品托盤(pán)中的貨物全部取空時(shí)，由機械手通過(guò)另一套真空吸盤(pán)將托盤(pán)吸放到空托盤(pán)存放處。
 
圖 5.1  托盤(pán)流水線(xiàn)效果圖
圖 5.2 托盤(pán)流水線(xiàn)倍速鏈實(shí)物圖
  
圖 5.3 托盤(pán)流水線(xiàn)與 AGV 對接口實(shí)物圖
2、物品盒流水線(xiàn)
物品盒流水線(xiàn)采用板鏈結構，負責成品物品盒的裝箱及傳送，為5工位流水線(xiàn)，裝在3個(gè)物品盒（占用3個(gè)工位）。
 
圖 5.4 物品盒流水線(xiàn)效果圖
圖 5.6  物品盒流水線(xiàn)實(shí)物圖
    本系統中6自由度工業(yè)機器人負責把托盤(pán)流水線(xiàn)上托盤(pán)中的貨品抓取到，根據規定的目標物品盒，放入到相應的位置。機械手裝載貨品限定在5工位的中間工位。如需裝載左右物品盒，通過(guò)左右移位將邊上的物品盒移到中間工位。
    如圖所示，從左到右設為1-5工位，當前物品盒處于2 、3 、4工位，定義為物品盒A、B、C，機械手裝載3號工位的物品盒，即B物 品盒。如果需要裝載A物品盒，則流水線(xiàn)傳送機構動(dòng)作右移，當右檢測物品盒傳感器接通時(shí)，流水線(xiàn)停止運行，此時(shí)機械手裝載A物品盒。如果下一個(gè)要裝載的是C物品盒，則流水線(xiàn)向左運行，碰到左面物品盒檢測傳感器時(shí)停止運行。系統中另設有零位檢測傳感器，以檢測物品盒處于中間工位。為防止物品盒滑落，在左右極限位置設有左右限位開(kāi)關(guān)，以防止控制失誤，致物品盒跌落。
    物品盒流水線(xiàn)由步進(jìn)電機控制，實(shí)際控制策略可以采用脈沖定位控制的方式。
六、 電氣控制系統
本系統采用國際上先進(jìn)的控制理念和最新的控制產(chǎn)品，采用網(wǎng)絡(luò )化控制模式，系統主要控制框圖如 6.1 所示。
圖 6.1  設備電氣網(wǎng)絡(luò )拓撲圖
    如上圖所示，整個(gè)系統通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)總線(xiàn)，把工業(yè)機器人、主控流水線(xiàn) PLC、碼垛機立庫系統 PLC、碼垛機立庫系統觸摸屏、主控流水線(xiàn)觸摸屏、視覺(jué)系統、變頻器以及編程開(kāi)發(fā)計算機等均通過(guò)以太網(wǎng)連接。編程開(kāi)發(fā)計算機負責開(kāi)發(fā)調試程序、視覺(jué)系統特征識別開(kāi)發(fā)以及機器人示教等編程。碼垛立庫系統和主控流水線(xiàn)觸摸屏負責管理碼垛立庫系統、主控流水線(xiàn)的運行參數，以及系統報警和提示信息等。
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