全国职业大赛（中职）ZZ008智能制造设备技术应用赛题第10套（教师赛）.docx

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任务书2023年全国职业院校技能大赛智能制造设备技术应用赛项 教师赛样题-10卷比赛场次：第场赛位号：第号 选手须知：1.任务书共14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。2.参赛队应在4.5小时内完成任务书规定内容。3.参考资料（工业机器人操作手册、视觉控制器操作手册、PLC控制器操作手册、HMI操作手册、平台简介、设备单元图片、编号、接线图等资料）放置在“D:参考资料”文件夹中。4.选手在比赛过程中利用电脑创建的软件程序文件必须存储到“D:技能比赛”文件夹中，其中PLC文件的命名格式为“PLC+场次号+位号”，触摸屏文件的命名格式为“HMI+场次号+位号”，离线仿真文件的命名格式为“FZ+场次号+位号”。未按要求保存的文件不予以评分。计算机编辑文件请实时存盘，建议10-15分钟存盘一次，客观原因断电情况下，酌情补时不超过15分钟。5.任务书中只得填写比赛相关信息，不得出现学校、姓名等与身份有关的信息或与比赛过程无关的内容，否则成绩无效。6.由于参赛选手人为原因导致比赛设备损坏，以致无法正常继续比赛，将取消参赛队比赛资格。1 模块一智能制造设备安装与调试安装工艺要求如表1-1所示。表1-1安装工艺表序号工艺要求1严格按照装配图的要求将明细栏中每个零件装配到对应位置。2各装配组件机构运行顺畅，不得有卡滞、异响现象。3装配过程中不可造成各零部件损伤。4模型组件固定牢靠、不得有松动现象。5部件安装不可有歪斜现象。6选手安装的机构组件定位尺寸与布局图尺寸保持一致，误差不超过2mm。7气路连接正确。8气管端口剪切平齐，与气管接头连接紧固，所有的气动连接处不得发生泄漏。9所有气管都必须使用线缆托架进行固定。10气管绑扎每隔60±5mm间距，绑扎电缆和气管必须分开绑扎，间隔均匀，整体美观；11不得因为气管折弯、扎带太紧等原因造成气流受阻。12气管不得从线槽中穿过（气管不可放入线槽内）。13气管长度适中，运行期间，不允许气管与驱动器、线缆或工件间发生接触。14工作区域内工作台面和地面进行清理，无跌倒和绊倒的可能性。任务1-1智能制造设备的机械装调（一）工作站台面单元布局工作站台面单元布局要求：注意料仓单元、涂胶单元、码垛单元、废品单元、工具等的布局方向和安装形式，工作站台面布局图随任务书发放，具体位置尺寸满足子模块三中工业机器人工作半径范围即可。2 （二）工具快换模块法兰端安装及气路连接1.将工具快换模块法兰端已经安装到工业机器人第6轴法兰盘上。要求检查工具快换模块法兰端和工业机器人第6轴法兰盘的销钉孔对齐，螺钉紧固。2.完成工具快换模块的气路连接，可使工具快换模块法兰端与工2 具端正常锁定和释放，并实现对夹爪工具和吸盘工具的动作控制。要求：正压气路用蓝色气管，负压气路用透明气管，法兰端气路图可参考D盘中参考资料。3.将气路压力调整到0.4MPa~0.6MPa，打开过滤器末端开关，测试气路连接的正确性。（三）单元机械装配1.利用比赛位所提供的工具和零件，完成涂胶单元的结构件零件的安装，涂胶单元装配图可参考D盘中参考资料。2.利用比赛位所提供的工具和零件，完成码垛单元的结构件零件的安装，码垛平台装配图可参考D盘中参考资料。3.利用比赛位所提供的工具和零件，完成料仓单元结构件零件的安装，料仓单元装配图可参考D盘中参考资料。4.利用比赛位所提供的工具和零件，完成废品单元结构件零件的安装，废品单元装配图可参考D盘中参考资料。5.利用比赛位所提供的工具和零件，完成安全光栅单元的安装，安全光栅单元装配图可参考D盘中参考资料。（四）机械安装及气路连接1.利用比赛位所提供的工具和零件，完成部件1、部件2的机械结构件安装，位装配图可参考D盘中参考资料。2.利用比赛位所提供的工具和零件，完成部件1、部件2的气路连接，气动原理图可参考D盘中参考资料。任务1-2智能制造设备的电气装调（一）电气接线3 1.利用比赛位所提供的工具和零件，完成部件1、部件2电气接线，信号对照表可参考D盘中参考资料。3 2.利用比赛位所提供的工具和零件，完成光栅的电路接线，光栅电气接线信号对照表可参考D盘中参考资料。（二）PLC的I/O信号连接根据D盘中参考资料提供的PLC输入输出信号表，完成PLC控制线路接线。（三）工业机器人I/O信号配置在工业机器人示教器中，根据D盘中参考资料提供的工业机器人数字量输入、输出信号接线图，来完成工业机器人I/O信号与PLC、视觉控制器等终端的实际接线，定义各信号的类型和功能。（四）工业机器人安全点工业机器人安全点姿态为本体的1轴、2轴、3轴、4轴、6轴的关节为0°,5轴为90°。任务1-3智能制造设备的建模仿真（一）三维布局搭建1.利用现场提供的测量工具，完成对工作站台面上所有单元组件实际安装位置的布局尺寸测量。2.在离线仿真软件中，根据实际测量结果，对三维环境中的单元组件进行位置调整，使其与本赛位比赛平台一致，要求比赛平台台面上所有单元均安放到位。（二）智能制造设备仿真1.涂胶仿真要求：完成涂胶任务仿真，具体工艺过程要求参照模块三中任务3-1的基础涂胶任务。4 2.码垛仿真要求：完成码垛任务仿真，具体工艺过程要求参照模块三中任务4 3-2的基础码垛任务。模块二智能制造设备的维护及维修任务2-1智能制造设备维修测试（一）机器人设备的维修1.正确完成机器人线缆连接。2.正确完成机器人末端设备的维修。（二）机器人的参数标定1.正确完成机器人的参数设置。2.使用提供的尖点工具，利用机器人完成夹爪工具坐标系的标定。要求：为工具坐标系命名，完成后举手示意裁判，由裁判记录误差值。任务2-2智能制造设备维护验证智能制造设备维护验证任务主要考核选手验证机器人力控功能、视觉分拣以及输送线跟踪等功能的能力。（一）力控装配功能验证使用机器人，通过装配减速机的行星齿轮机构，验证其力控装配功能。具体要求如下：1.机器人安装合适的快换工具；2.编写力控指令，将3个行星齿轮安装至轮架中。安装时每个行星齿轮仅允许安装一次，安装后齿轮之间必须可以实现啮合旋转运动。3.机器人放回快换工具。（二）视觉分拣功能验证通过机器人配合视觉，完成料盘零件的抓取任务，具体工艺过程要求如下：5 1.使用提供的校准板，完成机器人与视觉的校准；5 2.编写视觉检测模板；3.编写机器人与视觉通信程序；4.编写机器人动作程序，要求完成以下动作流程：（1）机器人从安全点出发，拾取吸盘工具；（2）机器人运动到料盘进行拍照，获取视觉坐标；（3）机器人从料盘抓取蓝色零件1至零件暂存区（共需抓取两块，料盘内零件由裁判按随机放置），如无满足的零件，可通过料盘震动后，重新视觉检测，抓取零件；（4）机器人放回吸盘工具。（三）输送线跟踪功能验证通过机器人配合输送线，完成输送线运动过程中中转盘的抓取任务，具体工艺过程要求如下：1.机器人从安全点出发，拾取吸盘工具；2.裁判手动将中转盘放置于输送线前端；3.机器人控制输送线运转；4.机器人从输送线上抓取中转盘；5.机器人控制输送线停止；6.机器人将中转盘放回料库（任意空位均可）；7.机器人放回吸盘工具。模块三智能制造设备的程序编制与运行设计触摸屏功能主画面，点击对应的按钮可以进入相应的画面。任务3-1产品的外壳涂胶要求：将控制面板的“模式开关”切换到“自动”模式，将触摸屏从主画面切换至产品的外壳涂胶画面。若触发安全光栅，则报警。6 完成基础涂胶和定制涂胶两项任务，涂胶单元A、B、C、D轨迹编号可6 参考D盘参考资料，具体工艺过程要求如下：（一）基础涂胶1.按下触摸屏产品涂胶画面中的“运行”按钮，涂胶计时开始，工业机器人回到安全点，拾取涂胶工具。2.默认情况下涂胶工具位于涂胶单元上方、工具Z轴垂直于涂胶表面，按照如下步骤完成基础涂胶工艺：（1）工业机器人完成A轨迹基础涂胶，轨迹速度为130mm/s。完成该轨迹后，机器人回安全点。（2）工业机器人完成B轨迹基础涂胶，轨迹速度为80mm/s。完成该轨迹后，机器人回安全点。（二）定制涂胶完成基础涂胶工艺之后，开始定制涂胶工艺。在涂胶功能画面中，进行参数设定，完成定制轨迹涂胶流程。1.按下触摸屏“开始”按钮，涂胶运行指示灯以1s周期频率闪烁，按照触摸屏设定参数，完成任意指定的起始点、结束点、涂胶次数、涂胶方向、涂胶偏移距离、定制要求。完成该轨迹后，机器人回安全点，暂停涂胶和计时。2.完成定制涂胶后，工业机器人放回涂胶工具，工业机器人回到安全点，涂胶运行指示灯熄灭，产品的涂胶流程结束。注意：如与工作站台面生产布局要求不一致，该模块不得分。任务3-2产品的码垛（一）基础码垛具体工艺过程要求如下：7 1.按下触摸屏的“运行”按钮，工业机器人回到安全点，拾取夹爪工具，码垛工艺开始。2.工业机器人完成底层码垛，使用垛型方式1,码垛顺序1-2-3。7 3.工业机器人完成顶层码垛，使用垛型方式2，码垛顺序3-2-1。4.放回工具，工业机器人回到安全点。（二）定制码垛要求：将控制面板的“模式开关”切换到“自动”模式，将触摸屏从主画面切换至产品的码垛画面。若触发安全光栅，则会报警。工艺流程起始状态为工业机器人在安全点，取垛单元中放置3-5个物料，码垛单元放置1-3个物料，初始垛型为垛型二。产品的定制码垛任务，具体工艺过程要求如下：1.按下触摸屏的“定制码垛”按钮，开始定制码垛流程和码垛计时。选择合适工具探测出中物料数量。探测结束后，底层若缺物料，则由机器人补齐物料。回到安全点，暂停码垛和计时。2.在触摸屏上选择工具(夹爪或吸盘)、取料位置(从上至下或底部)和码垛顺序(A-B-C或者C-B-A)。按下“运行”按钮，开始码垛和计时，工业机器人按照触摸屏设定的要求从码垛中依次取出3个物料放置于码垛单元，完成码垛，垛型与底层垛型一致。完成后机器人回到安全点，暂停码垛和计时。3.在触摸屏上选择方式(按层数或按区域)，按层数则按照C-B-A的顺序先完成顶层，再完成底层；按区域则按照A-B-C的顺序，A区域物料全部拆除再拆除B区域物料，以此类推。按下“运行”按钮，开始和计时，工业机器人按照触摸屏设定的要求将的物料拆除至取垛单元。完成后机器人回到安全点，暂停和计时。4.在触摸屏设定画面中选择垛型(垛型1，垛型2或垛型3)。由裁判随机手动将上的物料取走m个(m：1-3)。按下“运行”按钮，开始码垛和计时，使用吸盘工具，按照触摸屏设定的要求完成两层物料码8 垛，两层垛型一致。若中拾取不到物料时回到安全点等待人工补料，8 相关要求见备注。完成后，工业机器人放回工具回到安全点，停止码垛和计时。垛型若为垛型1，触摸屏红色指示灯常亮，蜂鸣器报警，否则绿色指示灯常亮。注：在码垛过程中，如出现中的物料不足的现象，则在产品码(拆)垛画面中显示缺少物料的数量，机器人回到安全点等待人工补料，人工补料完成后，点击“补料”按钮，机器人继续完成当前任务。注意：如与工作站台面生产布局要求不一致，该模块不得分。任务3-3产品零件装配与仓储根据任务书要求，对视觉检测组件进行设置实现对零件的颜色、形状等特征参数的识别和输出，对PLC、HMI和工业机器人进行编程实现产品供料、检测、加工、分拣、装配、质量检测及出入库任务。评分时采用工作站“自动”模式，工业机器人“自动模式”连续运行程序完成整个过程的演示。（一）注意事项产品由零件A、B、C三部分组成，零件B位于零件A与零件C之间。运行前，考生提前将4个零件A（4种类型）摆放到料库内，将4个零件C（4种类型）放置到零件C原料区1-4号仓位，将8种不同属性的零件B随机摆放到零件B原料区或无序散落在料盘区。（二）PLC程序编写与调试根据任务描述完成PLC控制程序的编写与调试，与工业机器人、视觉系统及RFID等通讯，完成视觉检测、加工、传输带供料、分拣、装配、入库、出库等工作。（三）工业机器人程序编写及位置示教1.编写工业机器人程序，完成工业机器人与PLC及视觉通讯。9 2.按照动作流程编写工业机器人控制程序。9 工业机器人动作流程要求如下：1.设定工业机器人安全点姿态为本体的1轴、2轴、3轴、4轴、6轴的关节角度均为0°,5轴的关节角度为+90°（或-90°),即工业机器人法兰盘轴线方向为竖直向下。2.工业机器人从夹具库抓取夹爪夹具。3.工业机器人完成零件A从料库中抓取到输送线上，由输送线流转到前端定位。4.工业机器人完成零件A的检测，检测零件A的类型。5.将零件A搬运到加工单元，完成零件A加工（类型1和3加工2S，类型2和4加工1S）。6.加工完成后，对零件A去毛刺处理（机器人抓取工件靠近但不接触去毛刺头，围绕工件完成去毛刺作业。）。7.零件A经输送线流转到末端并定位。8.工业机器人更换夹具，与视觉系统配合，抓取需要的零件B装配到零件A上。9.工业机器人更换夹具，从零件C原料区1-4号仓位抓取零件C，装配到零件A上，完成锁螺丝装配。10.将装配完成后的成品放置到RFID读写区，将成品信息（如零件A类型、零件B型号型号等）写入RFID芯片11.机器人将成品入库到成品库内。12.入库完成后，工业机器人将成品出库到暂存区位。13.出库完成后，工业机器人将夹具放回夹具库。（四）触摸屏程序编写与调试10 触摸屏能设定仓储模块1-4号仓位零件A的类型（如类型1、类型2等）、零件B的型号型号、零件C的类型、出库仓位号（成品出库到暂10 存区工位）；能控制设备启动、停止、机器人启动、机器人复位；能实时显示仓位状态（有无）、运行状态（运行灯、停止灯指示）、RFID读取的实时数据状态（如零件A类型、零件B型号、零件C类型、入库号等）；并以文字形式实时显示生产流程（至少包括供料中、检测中、装配中、入库中、出库中等）。（五）视觉检测程序编写与调试根据任务描述完成视觉程序编写与调试任务。1.设置视觉软件参数，能正确显示工件图像。2.操作视觉软件，触发相机拍照。3.分别显示任意位置不同零件B的像素坐标值。（六）自动运行程序与调试系统自动运行，完成零件A、零件B、零件C的个性化定制生产。1.在触摸屏设定零件A类型、零件B型号、零件C类型、入库号（调试时，由选手随机设置；评判时，选手按裁判指示设定仓位内容）。2.自动模式下运行编写好的工业机器人程序。3.工业机器人回到安全点后停止，等待PLC发送启动信号。4.运行灯1Hz闪烁。5.按下启动按钮，运行灯常亮。6.工业机器人自动运行，从夹具库抓取夹爪夹具。8.工业机器人将零件A搬运到检测单元，检测其类型。9.检测完成后，工业机器人抓取零件A运动到加工单元。10.工业机器人和视觉配合完成零件B定位抓取，将设定的零件B装配到零件A；11.工业机器人更换夹具。11 12.根据设定的入库号，从仓储模块的仓位中抓取零件C，装配到11 零件A，完成装配。13.工业机器人将装配完成后的成品放置到RFID读写器，将零件A类型、零件B型号、零件C类型、入库号等写入RFID。14.工业机器人将成品入库到设定的仓位中。15.1-4号仓位入库完成后，工业机器人将夹具放回夹具库。16.工业机器人回到安全点，运行灯闪烁。17.在触摸屏“出库设定”处设定成品出库对应的仓位号。18.按下启动按钮，运行灯常亮。19.工业机器人自动运行，从夹具库抓取夹具。20.工业机器人将要出库的成品放置到RFID读写器，读取芯片信息，并在触摸屏上实时显示。21.读取完成后，机器人将成品出库到暂存区。22.1-4号仓位出库完成后，工业机器人将夹具放回夹具库。23.工业机器人回到安全点，运行灯熄灭，停止灯闪烁。24.按下停止按钮，停止灯常亮，流程结束。任务3-4产品生产优化与安全(一)设备安全及注意事项1.程序正常运行过程中，若触发安全光栅，则设备进入“报警确认状态”，工业机器人速度降至当前速度的10%运行，“停止”指示灯、“启动”指示灯以2Hz频率闪烁，触摸屏弹出报警确认画面，并从零开始确认计时。若为误触发，则点击报警确认画面中的“继续加工”按钮，机器人速度恢复正常，“停止”指示灯熄灭，“启动”指示灯恢复常亮，报警确认画面消失；若为故障，则点击报警确认画面中的“停机检修”按钮，工业机器人立即停止运行，三色灯红灯闪烁12 报警，“停止”指示灯常亮，“启动”指示灯熄灭，触摸屏弹出设备12 正在检修画面，直到按下“重新”按钮，“启动”指示灯恢复常亮，“停止”指示灯熄灭，机器人继续运行，报警画面消失。若“报警确认状态”下确认时间到达10s还没有进行选择，则视为无人处理事故性触发，机器人停止运行，三色灯红灯闪烁报警，“停止”指示灯常亮，“启动”指示灯熄灭，触摸屏弹出设备急停画面，直到按下“返回”,再次进入“报警确认状态”。2.程序正常运行过程中按下“急停”按钮，所有动作立即停止，“启动”指示灯熄灭，三色灯红灯闪烁报警，触摸屏弹出报警画面。当释放“停止”按钮，并按下“启动”按钮后，系统恢复正常运行，“启动”指示灯恢复常亮，报警画面消失。(二)产品生产优化与效率提升要求：将控制面板的“模式开关”切换到“自动”模式，将触摸屏从主画面切换至产品生产优化与安全画面，如图所示。若触发安全光栅，则会报警(报警相关要求参照设备安全及注意事项)。按照下述要求编写机器人程序，裁判根据正确率和完成数量评分。产品生产优化与效率提升生产优化返回1.生产效率数据采集与分析编写PLC程序及组态触摸屏画面，自动记录统计模块3-3任务中最近四个订单的加工时间(加工时间为工业机器人自动运行开始，到工13 业机器人入库完成结束),并在触摸屏上使用柱状图形式显示；同时，13 计算平均耗时，最大耗时，最低耗时。统计数据实时更新。2.优化程序流程节拍,提高生产效率优化PLC及工业机器人程序，提升智能制造设备运行效率（1）使用触摸屏下单（调试时，订单每次由选手随机设置；评判时，选手按裁判指示设定4个订单内容）完成模块3-3任务运行流程。（2）设备运转稳定，无卡顿和中途停机情况。（3）无损坏工件（取放不到位）情况。（4）设备最终运行速度，由选手自行优化。（5）在裁判评分时，选手按照裁判要求下单，选手允许演示2次运行过程（以效率最高计入成绩）。（6）自动运行过程中，手工干预每次均有扣分，但不影响工作效率的得分。（7）无法完成自动运行者，不得分。14