中职-机器人技术应用赛项样题

1/232018年湖南省职业院校技能大赛机器人技术应用（中职组）竞赛任务书样题选手须知：1.任务书共22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，安装有竞赛任务要求的“RobotArt竞赛版”软件(任务书中所述离线编程软件均指RobotArt)。3.竞赛用参考资料（ABB机器人编程手册、Omron视觉操作手册等）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，选手在竞赛过程中创建的软件程序文件务必存储到“D:\技能竞赛”文件夹中，未存储到指定位置的运行记录或程序文件均不予给分。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，以致无法正常继续比赛，将取消参赛队竞赛资格。竞赛场次：第场赛位号：第号2/23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3/23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台面上，方便查看设备状态和操作编程。工作站以3C行业最典型的异形芯片插件工艺过程为任务主线，产品由异形芯片零件、PCB电路板及盖板构成，如图3所示。图3电子产品PCB异形芯片插片产品竞赛时所提供的芯片共有4类，每类两种颜色，如4/23图4所示，按照芯片料库中的指定料槽摆放，如图5所示。图4芯片种类和颜色5/23图5芯片料库料槽区域分布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，详细图纸及资料见附件。任务一机械及电气安装调试6/23安装工艺要求：1.电缆与气管分开绑扎，第一根绑扎带距离接头处60±5mm，其余两个绑扎带之间的距离不超过50±5mm，绑扎带切割不能留余太长，必须小于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.电缆和气管分开走线槽，气管在型材支架上可用线夹子绑扎带固定，两个线夹子之间的距离不超过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）工业机器人工具快换系统的安装及接线1.将工具快换系统的法兰端快换模块安装到工业机器人的第六轴法兰盘上，销钉孔对齐；2.将快换工具涂胶笔和夹爪组装完成。3.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。要求正压气路用蓝色气管，负压气路用透明气管。4.通过工作站侧面气路调压阀，将气路压力调整到0.4~0.6MPa，并打开过滤器末端开关，测试气路连接的正确性，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。5.根据功能要求，使用手动工具完成装配检测单元的1号和3号装配检测工位；6.根据功能要求，将1号和3号工位的推动气缸和升降气缸位置传感器、检测LED灯、检测指示灯全部连接到端子排上，要求连接可靠，不允许出现短路和断路问题。7/237.要求附件资料中电磁阀功能定义及编号，完成1号和3号检测单元各气缸到阀岛的气路连接，阀岛部分的所有气管均要按工艺要求绑扎。设备原2号和4号检测单元的电气线路和气路不需要选手重新绑扎。（二）PLC控制系统的IO接线1.将工作站切换到手动模式；2.通过气动电磁阀上的手动调试按钮，确定每个电磁阀的控制逻辑（填入X号工位升降气缸或X号工位推动气缸）；表1电磁阀控制逻辑序号电磁阀编号控制逻辑1Y12Y23Y34Y45Y56Y67Y78Y83.根据附件提供的PLC控制系统IO信号表，完成PLC控制线路接线，接线区域如4.5.图6所示；8/23图6PLC控制线路接线区域6.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。注意：竞赛开始满2小时后，可举手示意现场裁判，申请放弃该任务中“工业机器人工具快换系统的安装及接线”内容的得分，由现场技术人员辅助完成该部分内容。从技术人员操作，开始秒表计时；如果技术员十分钟内完成，不予以补时；如果技术员超过十分钟完成，超出时间根据实际情况酌情予以补时。任务二工业机器人维护及操作通过示教器操作工业机器人完成工具定义及TCP标定。（一）工具TCP标定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，如图所示；图7尖点工具1.创建名称为“tTCP”的工具；2.设定其mass值为1；3.通过工作站提供的TCP标定尖点，定义该工具的TCP参数，要求：9/23a)tTCP坐标系X轴方向与基坐标系的X轴平行，方向相反；b)tTCP坐标系Y轴方向与基坐标系的Y轴平行，方向相反；c)tTCP坐标系Z轴方向与基坐标系的Z轴平行，方向相同；4.TCP标定后工业机器人系统计算的平均误差不可大于0.1mm，其值将影响得分；5.完成标定后，手动取下涂胶工具并恢复原状，放回工作台的指定工具支架上。注意：TCP标定完成后，在示教器界面出现平均误差界面时，参赛队必须举手示意现场裁判，展示平均误差值，并由裁判当时记录并留存，参赛队签字（场次+赛位号）确认，否则该项不得分。比赛开始3个小时后不再接受该任务的评分申请。表2工具TCP标定信息序号项目名称数值1X2Y3Z4平均误差（二）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7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°；10/237.使用MoveAbsj指令记录Home点到main程序第一行。图7工业机器人本体的工作原点姿态(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”按钮保存到“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；4.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”、“拆垛编程”，请勿擅自更改文件后缀。任务三外壳涂胶及产品码垛（一）外壳涂胶及产品码垛利用竞赛现场提供的电脑，使用“RobotArt竞赛版”软件，打开任务一11/23中保存的“涂胶编程”工程文件，完成基于工作站的外壳涂胶工艺离线编程操作。软件操作过程中注意随时通过工具栏中的“保存”按钮对工程文件进行保存。软件离线编程结果和工作站实际运行结果均作为评分要求。图8涂胶轨迹涂胶工艺过程具体要求：1.在操作面板区域将工作站切换到手动模式；2.工艺过程的起始点为Home点；3.工业机器人自动完成涂胶工具的抓取动作；4.要求涂胶工具的尖点依次沿涂胶单元（图9）上的编号为○1、○4、○3、○5的轨迹完成涂胶连续动作；5.涂胶过程中，要求涂胶工具的尖点始终位于涂胶单元轨迹线槽的中心线，偏离涂胶单元平面上方5mm距离；6.涂胶工具在涂胶单元上沿涂胶轨迹运动时，要求到每条轨迹的末尾，做3s暂停等待，再继续后续动作；7.完成涂胶轨迹后，工业机器人自动完成涂胶工具的放回动作；8.工艺过程的结束点为Home点；9.涂胶过程中工具不可掉落，不得发生碰撞干涉；10.完成所有工业机器人的程序编制后，验证程序。起点12/23（二）产品码垛利用竞赛现场提供的电脑，使用“RobotArt竞赛版”软件，在上一任务中保存在“D:\技能竞赛”中的工程文件里，完成基于工作站的产品码垛工艺离线编程及后置程序在真机工作站上的验证应用，如图9所示。软件操作过程中注意随时通过工具栏中的“保存”按钮对工程文件进行保存。评分时打开工程文件，首先完成执行软件仿真，后完成工作站运行的演示，仅一次机会。指定的码垛姿态如图10所示。图9平台A、平台B及物料图10码垛姿态码垛工艺过程具体要求：1.工艺过程的起始点为Home点；2.工业机器人自动完成夹爪工具的抓取动作；13/233.工业机器人由平台A拾取物料时，需从平台A底部拾取，不得从平台A顶部拾取；4.工业机器人在平台B码垛物料时，底层物料摆放姿态需与图11左侧图要求相同，上层物料摆放姿态需与图11右侧图要求相同；5.码垛过程中物料不可掉落；6.工业机器人自动完成夹爪工具的放回动作；7.码垛工序仿真过程中，仿真过程中所有设备未发生干涉碰撞报警（安装工具和抓取物料放置物料发生的碰撞报警除外），工业机器人运行轨迹中不出现奇异点、轴限位点及不可达点；8.工艺过程的结束点为Home点。任务四异型芯片分拣和插件结合视觉检测组件，通过示教器操作工业机器人编程，利用吸盘工具，先拆除产品上的芯片，然后再从原料料盘中选取相反颜色的芯片，并安插到安装检测平台的安装工位上的电子产品PCB板中，其中产品一A04放置在安装检测工装1号工位，产品二A03放置在安装检测工装2号工位，产品三A06放置在安装检测工装3号工位，程序模块保存为FenJian，评分时由现场裁判随机摆放不同颜色的异形芯片，按照指定位置摆放电子产品PCB板和盖板，采用工作站手动模式、工业机器人手动模式连续运行程序完成整个过程的演示，仅一次机会。指定的电子产品PCB板芯片要求如图11所示。图11电子产品PCB板要求14/23异形芯片分拣和插件的工艺过程要求如下：1.将工作站切换到手动模式，利用触摸屏的手动调试界面完成对工作站编程状态的初始化姿态确定，要求安装检测工装所有工位的安装平台全部处于伸出位置、检测器处于升起状态、检测器灯熄灭；2.工艺过程的起始点为Home点；3.将工作站切换到运行模式，按下启动和自动启动按钮后，先对设备进行自检，1、2、3、4号工作台缩回检测，检测灯闪烁3s，检测结果为红绿灯1HZ频率交替闪烁，5s后熄灭，设备恢复初始化姿态；4.工业机器人自动完成吸盘工具的抓取动作；表3产品目标状态产品芯片位置芯片类型芯片颜色A041CPU蓝色2集成电路红色3电容黄色4电容蓝色5三极管黄色5.利用吸盘工具中的单吸盘完成对异形芯片的拾取，将产品A06上（由裁判随机摆放满）的芯片检测并记录该位置的芯片场景，然后将芯片放置到芯片回收料盘；6.将产品A04、A03上（由裁判随机摆放满）的芯片检测，然后将其中符合自身产品要求（产品A04需求如表3，产品A03与A04需求颜色相反）的芯片放回原位上，不符合要求的芯片优先供应产品A06（芯片颜色与摆放的相反），如产品A06不需要，将多余的芯片放置到芯片回收料盘；7.检测完PCB板上的芯片后，再从原料料盘中拾取符合产品要求的芯片重新安装到产品A03、A04、A06上，工业机器人的动作起始位置均为Home点；8.异形芯片在拾取和插件过程中，不得掉落；15/239.异形芯片的颜色检测通过视觉检测组件完成，工业机器人根据反馈结果将CCD检测OK的芯片安装到PCB板的指定位置，CCD检测NG的芯片