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LG-BRI06型 工業(yè)機器人基礎教學(xué)工作站

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

一、功能介紹
    LG-BRI06型 工業(yè)機器人基礎教學(xué)工作站針對學(xué)校的教學(xué)特點(diǎn)，綜合了理（工業(yè)機器人編程理論知識）、虛（工業(yè)機器人虛擬仿真實(shí)訓任務(wù)）、實(shí)（實(shí)驗工作站與實(shí)訓任務(wù)配套）一體化教學(xué)特征，選用性能優(yōu)良的設備，采用最新自動(dòng)化技術(shù)，融合“智能制造、智慧工廠(chǎng)”理念，采用“模塊化、簡(jiǎn)易化”設計方法，可充分學(xué)習工業(yè)機器人及其周邊應用技術(shù)，切實(shí)掌握相關(guān)實(shí)操技能，基礎教學(xué)實(shí)驗工作站具有如下特征：
1、知識面覆蓋廣：該實(shí)驗裝置綜合應用了多學(xué)科技術(shù)，適用于機械原理、自動(dòng)控制原理、電氣控制與可編程控制器、傳感器與檢測技術(shù)、計算機控制技術(shù)等課程的實(shí)踐教學(xué)，具體實(shí)踐內容包括：工業(yè)機器人基礎教學(xué)， 智能視覺(jué)系統的應用，電氣控制與可編程控制器應用，傳感器與檢測技術(shù)應用，計算機控制技術(shù)，工業(yè)總線(xiàn)技術(shù)等。
2、性能質(zhì)量?jì)?yōu)良：采用市場(chǎng)占有率高、應用范圍廣的ABB品牌ABB IRB 120型工業(yè)機器人和自動(dòng)化控制行業(yè)領(lǐng)軍品牌的德國SIEMENS公司S7-2 00 SMART系列PLC控制系統，確保平臺設備性能完全滿(mǎn)足學(xué)校的基礎教學(xué)需求，綜合考慮了控制模塊的可拓展功能，通過(guò)總線(xiàn)模塊可將多套工作站組合連接起來(lái)；
3、運行穩定可靠：氣動(dòng)執行設備采用企業(yè)實(shí)際應用中常用的日本SMC品牌和臺灣AirTAC品牌優(yōu)質(zhì)氣動(dòng)組件；電氣控制元件采用企業(yè)實(shí)際應用中常用的法國Schneider品牌和日本OMRON品牌繼電器、接觸器、按鈕等元器件，以確保設備功能可靠和豐富；
4、技術(shù)領(lǐng)先開(kāi)放：工業(yè)機器人與PLC以及其他外圍器件的電氣接線(xiàn)全部引出到工作臺面，并使用通用端子，可方便實(shí)現工作站的信號連接實(shí)驗， 方便對工作站控制結構進(jìn)行拆分教學(xué)、常規維護、簡(jiǎn)單排錯維護和工業(yè)機器人應用二次開(kāi)發(fā)等實(shí)驗操作；PLC控制組件為模塊化設計，可以根據需求隨意添加所需功能模塊，方便工業(yè)機器人系統功能擴展；
5、資源豐富配套：配套的教學(xué)資源與工業(yè)機器人離線(xiàn)編程仿真軟件精密結合，與工作站深入融合，可在軟件中建立與真實(shí)工作站等比例的虛擬模型并進(jìn)行軌跡規劃、調整與仿真，充分體現出離線(xiàn)編程相對于在線(xiàn)示教的技術(shù)優(yōu)越性和操作便捷性；配套的課程資源由華昱智匯自主開(kāi)發(fā)，涵蓋了基礎技術(shù)理論、實(shí)驗操作過(guò)程、維護排錯技巧、系統搭建調試、離線(xiàn)編程應用等所有內容，包含實(shí)體教材、PPT課件、實(shí)操錄像、專(zhuān)家講解等全方位資源，方便教學(xué)工作的開(kāi)展，提高學(xué)生學(xué)習興趣。
 
圖 1 工業(yè)機器人示教編程實(shí)驗工作站
二、模塊配置
1、軌跡模塊
    如圖 2所示，基礎功能模塊分為基本軌跡練習區、離線(xiàn)編程練習區、坐標系偏移練習區和復雜工藝軌跡練習區。在基本軌跡練習區，基礎軌跡包括的矩形軌跡、三角形軌跡和圓弧軌跡等，通過(guò)基礎軌跡區域可完成示教編程基本運動(dòng)指令、精確定位和軌跡逼近等實(shí)驗功能。離線(xiàn)編程區域設計了一個(gè)基本的橢圓軌跡和一個(gè)帶有復雜曲線(xiàn)的企鵝圖案，橢圓軌跡既可以通過(guò)多點(diǎn)示教編程和離線(xiàn)編程兩種方式完成，通過(guò)對比，可以直觀(guān)的了解兩種編程方式的差異和應用場(chǎng)合，企鵝軌跡的繪制提高了學(xué)生在學(xué)習過(guò)程中的趣味性。在坐標系偏移練習區，有三個(gè)帶有平面坐標系的三角形軌跡，通過(guò)此部分可訓練坐標系的建立及運動(dòng)軌跡的平移和旋轉。
復雜工藝軌跡練習區由一條貼附在 3D 軌跡板凸起部分的復雜樣條曲線(xiàn)組成。在工業(yè)機器人抓持筆工具后，可在此部分實(shí)現模擬涂膠和焊接復雜軌跡的運動(dòng)功 能，并在運動(dòng)過(guò)程中練習調整工具姿態(tài)。
 
圖2 基礎功能模塊
2、智能料庫模塊
    智能料庫分為上下兩層，每層設置 4 個(gè)工位。每個(gè)工位都可以放置正方形、長(cháng)方形或圓形的物料。同時(shí)，每個(gè)工位安裝有傳感檢測裝置，可自行判斷此工位是否有物料。
 
圖3 智能料庫模塊
3、模擬流水線(xiàn)模塊
    模擬流水線(xiàn)模塊由多功能料井、自動(dòng)上料裝置、傳送裝置、視覺(jué)檢測裝置和廢料去除裝置組成，是一個(gè)集工業(yè)機器人、PLC、人機交互控制、傳感器、氣動(dòng)控制、視覺(jué)檢測等前沿技術(shù)的綜合性實(shí)驗平臺。

圖 4 模擬流水線(xiàn)模塊
    多功能料井為鋁合金材質(zhì)，可兼容正方形、長(cháng)方形和圓形三種形狀的物料塊以固定的姿態(tài)到達料井底部，料井底部設置有反射型光纖傳感器，當傳感器檢測到有物料落下時(shí)，觸發(fā)自動(dòng)上料裝置，雙軸氣缸將物料推送到傳送裝置上。傳送裝置上電機配合精密減速器驅動(dòng)傳送帶模擬真實(shí)工廠(chǎng)的流水線(xiàn)，在流水線(xiàn)的中間設置有視覺(jué)檢測裝置，檢測合格產(chǎn)品可以到達傳送帶的末端，不合格產(chǎn)品作為廢料，由廢料去除裝置推出傳送帶。在傳送帶末端配有精密傳感器感應產(chǎn)品是否到位。
4、視覺(jué)檢測模塊
    視覺(jué)檢測裝置分為形狀識別和顏色識別兩部分，形狀識別采用高精度 CCD 視覺(jué)系統，檢測系統的基本工作原理是，首先建立起被檢測對象的標準圖像模板， 然后對生產(chǎn)過(guò)程中接受檢測的對象一一拍照成像，再把每一幅圖像，再把每一副 圖像與標準圖像板進(jìn)行對比評判，從而區分出不同物塊產(chǎn)品并按要求作相應處理。實(shí)際上，在線(xiàn)視覺(jué)檢測系統在進(jìn)行對比評判時(shí)，主要是根據受檢對象的特征和需 要重點(diǎn)關(guān)注的部位，有選擇地設置一些檢測比較區域，并依據所選區域的特征利 用相應的分析方法來(lái)進(jìn)行對比評判，以達到在線(xiàn)檢測的目的。色標傳感器常用于 檢測特定色標或物體上的斑點(diǎn)，就其原理來(lái)說(shuō)并不是檢測顏色，它是通過(guò)檢測色 標對光束的反射或吸收量與周?chē)牧舷啾鹊牟煌鴮?shí)現檢測的。色標傳感器實(shí)際 是一種反向裝置，光源垂直于目標物體安裝，而接收器與物體成銳角方向安裝， 讓它只檢測來(lái)自目標物體的散射光，從而避免傳感器直接接收反射光，并且可使 光束聚焦很窄。白熾燈和單色光源都可用于色標檢測。

圖 5 視覺(jué)檢測連接方式
    此模塊將視覺(jué)檢測與工業(yè)機器人進(jìn)行應用整合，賦予機器人智能化的能力， 打造出智能化自動(dòng)流水線(xiàn)系統，可以學(xué)習機器視覺(jué)與工業(yè)機器人協(xié)同工作的多個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。此模塊集相機、通信端口及圖像處理算法等智能圖像處理系統于一體， 也兼備 PC-BASE 圖像處理的靈活性。為方便客戶(hù)教學(xué)和研究等用途，視覺(jué)檢測系統具有良好的開(kāi)放性，具有豐富的端口，不限定連接對象，可以實(shí)現與外圍設備的無(wú)縫通信。同時(shí)，從應用程序構筑到模擬均支持進(jìn)一步自定義開(kāi)發(fā)環(huán)境，可以進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的教學(xué)實(shí)踐。
 
圖 6 拍照圖片處理流程
5、碼垛模塊
    搬運碼垛是工業(yè)機器人應用最廣泛的行業(yè)之一，此模塊作為流水線(xiàn)下料的存放臺，臺面上設置有與物料形狀對應的 6 個(gè)工位。當傳送裝置末端到位傳感器檢測到有信號時(shí)，會(huì )出發(fā)機器人將物料塊從傳送帶末端搬運到此臺面對應的工位。同時(shí)，此模塊具有兩個(gè)獨立的碼垛練習工位，每個(gè)工位有三個(gè)尺寸相同的長(cháng)方形碼垛塊，通過(guò)這 6 個(gè)碼垛塊可以練習數組和循環(huán)指令的使用。
圖 7 碼垛模塊
6、機器人工具模塊
    機器人末端工具是機器人的執行單元，如圖 8 所示此模塊包括尖點(diǎn)輔助工具、筆工具、氣動(dòng)夾爪工具和氣動(dòng)吸盤(pán)工具。尖點(diǎn)輔助工具形狀為圓錐，具有TCP 校準功能，同時(shí)可以模擬去毛刺、涂膠工具。筆工具、夾爪工具和吸盤(pán)工具都配備了機械快換工具，與機器人法蘭盤(pán)的機械快換工具配套使用，可實(shí)現工具的快速更換。筆工具內部設置有緩沖裝置，可以有效減少學(xué)生初步學(xué)習機器人操作時(shí)，由于不熟練導致剛性碰撞產(chǎn)生對工具的損壞。筆工具可以完成軌跡、寫(xiě)字和繪畫(huà)等實(shí)驗內容，彩筆可快速更換。夾爪工具和吸盤(pán)工具采用國際知名品牌， 用于物料的抓取和吸附。
圖 8 機器人工具模塊
7、綜合實(shí)驗功能
    由工業(yè)機器人、IO 模塊、IO 操作臺、高性能 PLC、觸摸屏等構成，實(shí)現工業(yè)機器人 IO 參數配置、通信設置及高級程序編程練習，通過(guò) PLC 模擬工業(yè)機器人在生產(chǎn)線(xiàn)應用中的相關(guān)實(shí)驗內容。為了模擬工業(yè)機器人真實(shí)應用環(huán)境，操控平臺包含高性能 PLC 組件，以實(shí)現工業(yè)機器人與PLC 進(jìn)行通訊協(xié)調工作。PLC 采用德國 SIEMENS 品牌 SIMATIC S7-200 SMART 系列 PLC，如圖 68 所示。PLC采用專(zhuān)用高速處理芯片，基本指令執行時(shí)間可達 0.15μs，在應對繁瑣的程序邏輯、復雜的工藝要求時(shí)從容不迫，在同級別小型 PLC 中遙遙領(lǐng)先；采用模塊化設計， 方便二次升級和擴展；內置數字量輸入 24 點(diǎn)、數字量輸出 16 點(diǎn)，包含 4 路高速計數器，同時(shí)集成了 3 路最高可達 100KHz 的高速脈沖輸出，支持 PWM/PTO 輸出方式以及多種運動(dòng)模型，可自由設置運動(dòng)包絡(luò )；內置以太網(wǎng)口，集成了強大的編程通信功能，方便快捷地實(shí)現程序上傳下載和與周邊設備的通信，簡(jiǎn)化組網(wǎng)過(guò)程；在繼承 SIEMENS 編程軟件強大功能的基礎上，融入了更多的人性化設計，如新穎的帶狀式菜單，全移動(dòng)式界面窗口，方便的程序注釋功能，強大的密碼保護等。
圖 9 SIEMENS 品牌 SIMATIC S7-200 SMART 系列 PLC
8、模塊搭配靈活
    臺面上所有功能部件采用模塊化設計，臺面上所有功能模塊具有可拆卸、可重復利用的優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)模塊都有獨立的氣路和電路系統，模塊間留有氣源和線(xiàn)路接口。學(xué)?？梢愿鶕虒W(xué)需要進(jìn)行不同模塊的選配，在不同的情況下通過(guò)不同的組合達到不同的教學(xué)效果，功能模塊可以自由增減，搭配非常靈活。同時(shí)，學(xué)生在對機器人設備有一定的了解后，可對臺面進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，根據興趣和需要自主設計趣味性或競賽性模塊，很大程度上提高了學(xué)生的學(xué)習興趣。
圖 10 臺面模塊部件（可選配）
    另外，模塊化機械設計是工業(yè)發(fā)達國家近二十年來(lái)一直采用的一種先進(jìn)的機械產(chǎn)品設計方法。學(xué)生自主設計臺面功能模塊可作為《機械設計》課程的綜合實(shí)驗部分。學(xué)生根據課上所學(xué)機械原理和機械設計的基礎知識，在三維設計軟件中實(shí)現自己的設計想法，可自行設計機器人末端工具，臺面工裝、生產(chǎn)流水線(xiàn)及視覺(jué)分揀等。學(xué)生也可組隊完成整個(gè)臺面的重新規劃，利用設備本體提供的氣路和電路總線(xiàn)，賦予臺面新的設計亮點(diǎn)。此部分也可作為機械設計、機械制造、機電一體化、工業(yè)設計等專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)設計內容。
    此工作站整體外形統一，具有外部通訊接口，所以有配置靈活、便于擴展的優(yōu)點(diǎn)。各工作站既可以作為獨立的功能個(gè)體，完成機器人的實(shí)訓任務(wù)。也可以作為相互的擴展模塊，通過(guò)電纜緊密拼裝后組成一個(gè)整體的結構。某一個(gè)工作站作為主控，其他工作站協(xié)同。通過(guò)之前所述不同的設計賦予每個(gè)工作站不同的功能， 可添加節拍控制、生產(chǎn)管理、工業(yè)系統工程等管理思路，使其整體實(shí)現更加多元化的功能。
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