2017省赛中职机器人应用技术样题

1/182017年山东省职业院校技能大赛中职组“机器人技术应用”竞赛任务书（样题）选手须知：1.任务书共21页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意更换。2.竞赛任务过程配有1台计算机，安装有竞赛任务中所涉及的编程软件。3.竞赛用参考资料文档放置在“D:\参考资料”文件夹中。4.参赛队应在4小时内完成任务书规定的所有内容，比赛时间到，选手应立即停止操作，根据裁判要求离开比赛场地，不得延误。选手在竞赛过程中创建的软件程序文件夹及文件须存储到“D:\技能竞赛”目录下，未存储到指定位置的文件不作为竞赛成果予以评分。5.选手提交的竞赛任务书仅可用竞赛场次和赛位号进行标识，不得出现学校、姓名等与身份有关的信息或与竞赛过程无关的内容，否则成绩无效。6.由于参赛队人为原因导致竞赛设备损坏，致比赛无法正常进行，将由裁判认定是否取消参赛队竞赛资格。竞赛场次：第场赛位号：第号2/18竞赛平台简介“机器人应用技术”赛项（中职组）的竞赛平台为“CHL-DS-01型工业机器人PCB异形插件工作站”，如图1所示，该设备以桌面式关节型六轴串联工业机器人为核心，在操作平台的四周合理分布有4种不同工艺应用的工艺工具以及涂胶单元、搬运码垛单元、异形芯片原料单元、异形芯片装配单元、视觉检测单元、PLC总控系统、安全光栅及操作面板等组件，如图2所示，同时螺丝供料机、供气系统和电源组件布置于工作站台架内部。图1工业机器人PCB异形插件工作站图2工作站布局工业机器人PCB异形插件工作站以3C典型产品的生产装配过程为主线，包含了涂胶、搬运码垛、视觉分拣、装配、锁螺丝、检测等工艺过程，所有涉及设备均合理布置在工作站3/18台面上，方便查看设备状态和操作编程。工作站的运行模式分为两种，手动/自动（编程/运行）注，通过操作面板旋钮开关切换（注：根据竞赛平台制造批次的不同，运行模式标识有所不同，共有两种表示方法1手动/自动，2编程/运行，任务书中表述手动与编程模式同义，自动与运行模式同义）。竞赛平台提供了1个整体料架，包括芯片原料料盘、盖板原料位、产品成品位和芯片回收料盘，如图3所示，NG产品回收区如图4所示图3PCB料库料槽区域分布图4NG产品回收区其中芯片原料料盘和芯片回收料盘对于不同类型的芯片的位置序号如图5所示。图5芯片料盘芯片摆放位置编号竞赛平台提供了4种模拟芯片，每种芯片分别用两种颜色加以区分，如图6所示。竞赛评分时，根据任务书的初始状态要求摆放，颜色排列顺序由裁判演示前指定。4/18图6芯片种类和颜色竞赛平台提供了4种电子产品底板用以表示不同产品型号和规格，每种型号各1个，每种产品所要求的芯片种类、数量、颜色及位置均有所区别，如图7所示。每种产品都可以安装统一尺寸的盖板并利用螺丝锁紧，产品编号A03、A04、A05和A06。图7电子产品竞赛平台提供了4工位的装配检测单元，如图8所示，可用于固定产品底板，在完成安装后，由PLC控制气缸和指示灯动作，实现产品的模拟检测工序。电子产品底板安装在每个工位的安装台上，由机器人侧向检测工位看去，底板上标识的型号文字正向为正确摆放姿态。5/18图8安装检测工位其中1号装配检测工位的装配爆炸如图9所示，所有紧固用螺丝和升降气缸的传感器并未在图中表示，1号工位与2号工位的安装方式为镜像对称，1号工位与3号工位安装方式完全相同，2号工位与4号工位安装方式完全相同。图9装配检测工位机械装配爆炸图竞赛平台中机器人控制柜与PLC、机器人控制柜与视觉控制器均通过IO接线进行数据交换，机器人控制柜IO模块为ABB标准的IO板卡DSQC652，其挂在机器人控制系统DeviceNet网络上，DSQC652板提供16位数字输入信号和16位数字输出信号的处理。本竞赛平台中DSQC652卡X5端子第8和第10号针脚剪去。机器人的DI和DO配置以及与工作站设备的对应关系如表1和表2所示。表1工业机器人数字量输入信号表IO板地址信号名称（DI）功能描述对应关系对应IO0Area_1_detection_finish测试1区完成检测PLCQ12.01Area_2_detection_finish测试2区完成检测PLCQ12.16/182Area_3_detection_finish测试3区完成检测PLCQ12.23Area_4_detection_finish测试4区完成检测PLCQ12.34Continue继续PLCQ12.45Stop急停PLCQ12.56Mode模式切换PLCQ12.67ResultPLC检测结果PLCQ12.78VacSen_1真空检知(双)工具9VacSen_2真空检知(单)工具10Res复位PLCQ8.011DI10_11备用12torque扭矩检知工具13CCD_OK视觉OK信号CCDOR14CCD_Finish视觉完成CCDGATE15CCD_Running视觉运行CCDREADY表2工业机器人数字量输出信号表IO板地址信号名称（DO）功能描述对应关系对应IO0(1)-PLCI3.01GO10_1_2放料完成组信号(2)-PLCI3.12PutFinish_Affirm放料完成确认PLCI3.23BVAC_1破真空（单）工具4Grip码垛夹爪工具5DO10_5备用6Screw_Hit打螺丝工具7HandChange_Start快换裝置工具8Vacunm_1真空(双)工具9Vacunm_2真空(单)工具10AllowPhoto允许拍照CCDSTEP011CCDDI012GO10_11_14CCD组信号CCDDI17/1813CCDDI214CCDDI315Scene_Affirm场景确认CCDDI7竞赛平台PLC采用SIEMENSS7-200SMART型号及匹配的扩展模块，IO定义如表3所示。表3PLC控制系统与安装检测工装的IO信号IO信号功能注解IO信号功能注解I0.0急停Q0.0上升气缸1I0.1手动自动模式切换Q0.1上升气缸2I0.2启动Q0.2上升气缸3I0.3停止Q0.3上升气缸4I0.4自动启动Q0.4推动气缸1I0.5暂停Q0.5推动气缸2I0.6复位Q0.6推动气缸3I0.7模式选择Q0.7推动气缸4I1.0上升气缸1上限Q1.0检测指示灯1I1.1上升气缸1下限Q1.1检测指示灯2I1.2上升气缸2上限Q1.2检测指示灯3I1.3上升气缸2下限Q1.3检测指示灯4I1.4上升气缸3上限Q1.4红色指示灯1I1.5上升气缸3下限Q1.5绿色指示灯1I1.6上升气缸4上限Q1.6红色指示灯2I1.7上升气缸4下限Q1.7绿色指示灯2I2.0推动气缸1推出位Q2.0红色指示灯3I2.1推动气缸1缩回位Q2.1绿色指示灯3I2.2推动气缸2推出位Q2.2红色指示灯4I2.3推动气缸2缩回位Q2.3绿色指示灯4I2.4推动气缸3推出位Q2.4启动指示灯I2.5推动气缸3缩回位Q2.5自动启动指示灯I2.6推动气缸4推出位Q2.6暂停指示灯8/18I2.7推动气缸4缩回位Q2.7蜂鸣器I4.0光栅Q12.0测试1区完成检测Q12.1测试2区完成检测Q12.2测试3区完成检测Q12.3测试4区完成检测竞赛平台触摸屏采用威纶通品牌，部分HMI变量如表4所示，HMI工程已下载在触摸屏中。表4PLC控制系统触摸屏M触点IO信号序号地址功能1M20.0上升气缸1manual2M20.1上升气缸2manual3M20.2上升气缸3manual4M20.3上升气缸4manual5M20.4推动气缸1manual6M20.5推动气缸2manual7M20.6推动气缸3manual8M20.7推动气缸4manual9M21.0检测指示灯1manual10M21.1检测指示灯2manual11M21.2检测指示灯3manual12M21.3检测指示灯4manual9/18请选手根据竞赛任务书，在4个小时内，完成以下所有竞赛任务，参考图纸及资料见附件。任务一机械及电气安装调试安装工艺要求：1.电缆与气管分开绑扎，第一根扎带距离接头处60±5mm，其余两个扎带之间的距离不超过50±5mm，扎带切割不能留余太长，须小于1mm，美观安全。气路捆扎不影响工业机器人正常动作，不会与周边设备发生刮擦勾连。2.气管在型材支架上可用线夹与扎带固定，两个线夹之间的距离不超过120mm。走线槽的气管长度应合适，不能折弯缠绕和绑扎变形现象，不允许出现漏气。3.机械安装需选择合适工具，按提供模块零件完成单元装配，安装完毕后机械单元部分没有晃动和松动。执行元器件气缸动作平缓，无强烈碰撞。（一）检测工位的机械装配、电气装配和PLC控制系统的IO接线1.根据任务书附件提供的相关图纸，完成1号和2号检测单元机械装配任务，要求各零件安装位置准确，联结牢固；2.完成1号和2号检测单元各气缸到电磁阀的气路连接，不允许出现漏气；3.根据附件提供的PLC控制系统IO信号表，完成1号和2号检测单元传感器元器件的安装；4.根据附件提供的PLC控制系统IO信号表，完成PLC控制线路操作面板接线，接线区域如图10所示；图10PLC控制线路接线区域10/185.利用操作面板上的触摸屏的手动界面，对接线进行测试，确认功能正确，且限位传感器正常；（二）工业机器人及工具快换系统的气路连接1.完成机器人底座到电磁阀的气路连接，不允许出现漏气；2.根据附件资料和现场提供的工业机器人工具功能要求，完成法兰端快换模块气路接线，包括锁定气路和工具控制气路，且不影响工业机器人正常动作，不会与周边设备发生刮擦勾连，要求：DO信号HandChange_Start为0时快换工具上钢珠为顶出状态，DO信号Grip为0时夹爪为松开状态，DO信号Vacunm_1对应吸盘工具（双）或电批吸螺丝，DO信号Vacunm_2对应吸盘工具（单）；3.通过工作站侧面气路调压阀，将气路压力调整到0.4~0.6MPa，并打开过滤器末端滑阀开关，测试气路连接的正确性。注意：赛项开始满2小时后，若参赛队仍未完成该任务，为确保竞赛流程顺畅，可举手示意现场裁判，申请放弃该子任务的全部得分，由现场技术人员辅助完成，操作时间计算在正式竞赛时间内，由裁判记录。（三）离线编程三维环境搭建1.利用现场提供的测量工具，完成对工作站台面上所有设备组件的布局尺寸测量；2.利用竞赛现场提供的电脑，打开“RobotArt竞赛版”软件，根据实际测量结果，对三维环境中的设备组件进行位置调整，满足后续离线编程应用要求；3.工作站原型文件可通过工具栏“工作站”按钮打开使用，通过工具栏“另存为”按钮另存到“D:\技能竞赛”文件夹中，文件重命名为“三维环境”，请勿擅自更改文件后缀。软件操作过程中注意随时保存比赛成果。完成三维环境搭建并完成另存为操作后，将“三维环境”工程文件，再次通过工具栏“另存为”按钮，保存到“D:\技能竞赛”文件夹中，文件分别重命名为“涂胶编程”、“码垛编程”，请勿擅自更改文件后缀，即“D:\技能竞赛”文件夹中须有三个文件，名字分别为“三维环境”、“涂胶编程”、“码垛编程”。任务二工业机器人维护及操作（一）工业机器人的工作原点设定通过示教器手动操纵工业机器人，使其姿态处于安全工作初始姿态，即工作原点，如图11所示，并将此点命名为Home，具体要求如下：1.第1轴关节角度为0°；2.第2轴关节角度为0°；3.第3轴关节角度为0°；4.第4轴关节角度为0°；5.第5轴关节角度为+90°；6.第6轴关节角度为0°；11/187.使用MoveAbsj指令记录Home点到main程序第一行。图11工业机器人本体的工作原点姿态（二）工具TCP标定通过示教器操作工业机器人完成工具定义及TCP标定。1.利用竞赛现场工具箱中提供的涂胶工具，更换为实体尖点（工具箱内）后，手动安装到工业机器人的工具快换系统的法兰端模块上；2.创建名称为“mytool”的工具；3.设定其mass值为1；4.通过工作站提供的TCP标定尖点，定义该工具的TCP参数，要求：a)TCP坐标系X轴方向与tool0坐标系的X轴平行，方向相反；b)TCP坐标系Y轴方向与tool0坐