HYAI-7型 智能制造單元系統(tǒng)集成應(yīng)用平臺(tái)
一、平臺(tái)功能
智能制造單元系統(tǒng)集成應(yīng)用平臺(tái)能完成工業(yè)機(jī)器人與 PLC 控制的綜合實(shí)訓(xùn)，采用模塊化組裝，方便教師教學(xué)， 可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的基本操作，同時(shí)實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)、碼垛、裝配、涂膠、數(shù)控機(jī)床上下料等典型任務(wù)，還可以完成視覺(jué)檢測(cè)，PLC 編程，通信、工控組態(tài)等自動(dòng)化控制項(xiàng)目；可以完成工作站系統(tǒng)故障診斷及常見(jiàn)故障排除、工作站系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)等綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。
二、設(shè)備組成
智能制造單元系統(tǒng)集成應(yīng)用平臺(tái)由執(zhí)行單元、工具單元、倉(cāng)儲(chǔ)單元、加工單元、打磨單元、檢測(cè)單元、分揀單元、總控單元及軟件組成。
（一）執(zhí)行單元 1 套
1、工業(yè)機(jī)器人 1 臺(tái)：
（1）六自由度串聯(lián)關(guān)節(jié)桌面型工業(yè)機(jī)器人；
（2）工作范圍 580mm；
（3）有效荷重 3kg，手臂荷重 0.3kg；
（4）手腕設(shè)有10 路集成信號(hào)源，4 路集成氣源；
（5）重復(fù)定位精度 0.01mm；
（6）防護(hù)等級(jí) IP30；
（7）本體重量 25kg；
（8）在工作臺(tái)臺(tái)面上布置有手動(dòng) /自動(dòng)模式切換旋鈕、電機(jī)開(kāi)啟按鈕及示教器接線接口，方便接線。
2、工業(yè)機(jī)器人擴(kuò)展 IO 模塊 1 個(gè):
（1）支持 DeviceNet 總線通訊；
（2）支持適配 IO 模塊數(shù)量最多 32 個(gè)；
（3）傳輸距離最大 5000 米，總線速率最大 500kbps；
（4）附帶數(shù)字量輸入模塊2個(gè)，單模塊 8 通 道，輸入信號(hào)類(lèi)型 PNP，輸入電流典型值 3mA，隔離耐壓 500V，隔離方式光耦隔離；
（5）附帶數(shù)字量輸出模塊4個(gè)，單模塊8通道 ，輸出信號(hào)類(lèi)型源型， 驅(qū)動(dòng)能力 500mA/通道，隔離耐壓 500V，隔 離方式光耦隔離；
（6）附帶模擬量輸出模塊 1 個(gè)，單模塊 4 通道， 輸出電壓 0V~10V，負(fù)載能力>5kΩ， 負(fù)載類(lèi)型為阻性負(fù)載、容性 負(fù)載，分辨率 12 位；
（7）在工作臺(tái)臺(tái)面上布置有遠(yuǎn)程 IO 適配器的 網(wǎng)絡(luò)通信接口，方便接線。
3、工具快換模塊1個(gè)：
（1）針對(duì)多關(guān)節(jié)機(jī)器人設(shè)計(jì)，使氣管、信號(hào)確認(rèn)線一次性自動(dòng)裝卸；
（2）超硬鋁材質(zhì)，安裝位置為機(jī)器手側(cè) ；
（3）可搬重量 3kg；鎖緊力 123N，張開(kāi)力 63N；
（4）支持9路電信號(hào)(2A，DC 24V)、6 路氣路連接。
4、平移滑臺(tái) 1 個(gè)：
（1）有效工作行程 700mm，有效負(fù)載重量 50kg ，額定運(yùn)行速度 15mm/s；
（2）驅(qū)動(dòng)方式為伺服電機(jī)經(jīng)減速機(jī)減速后 ，通過(guò)同步帶帶動(dòng)滾珠絲杠實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換到直線運(yùn)動(dòng)，由滾 珠導(dǎo)軌導(dǎo)向滑動(dòng)；
（3）伺服電機(jī)額定輸出 400W，額定轉(zhuǎn)矩 1.3Nm，額定轉(zhuǎn)速 3000r/min，增量式 17bit 編碼器，配套同品牌伺服放大器，輸出額定電壓三相 AC170V/額定電流 2.8A，電源輸入電壓 三相或單相 AC200V~240V/額定電流 2.6A，控制方式為正弦波 PWM 控制/電流控制方式， 配套精密減速機(jī)，減速比 1:3；
（4）滾珠絲杠 直徑 25mm，導(dǎo)程 5mm，全長(zhǎng) 990mm，配套自潤(rùn)滑螺母；
（5）滾珠導(dǎo) 軌共 2 個(gè)，寬度 20mm，全長(zhǎng) 1240mm，每個(gè)導(dǎo)軌配套 2 個(gè)滑塊；
（6）直線導(dǎo)軌安裝有防護(hù)罩，保護(hù)導(dǎo)軌和絲杠等零件，確保運(yùn)行安全，配有拖鏈系統(tǒng)方便工業(yè)機(jī)器人線纜及其他連接線布線，外側(cè)安 裝有長(zhǎng)度標(biāo)尺，可指示滑臺(tái)當(dāng)前位置。
5、PLC 控制器 1 個(gè)：
（1）工作存儲(chǔ)器 75KB，裝載存儲(chǔ)器 2MB，保持性存儲(chǔ)器 10KB；
（2）本體集成 I/O，數(shù)字量 8 點(diǎn)輸入/6 點(diǎn)輸出， 模擬量 2 路輸入；
（3）過(guò)程映像大小為 1024 字節(jié)輸入(I)和 1024 字節(jié)輸出(Q)；
（4）位存儲(chǔ)器為 4096 字節(jié)(M)；
（5）具備 1 個(gè)以太 網(wǎng)通信端口，支持 PROFINET 通信；
（6）實(shí)數(shù)數(shù)學(xué)運(yùn)算執(zhí)行速度 2.3μs/指令，布爾運(yùn)算執(zhí)行速度 0.08μs/指令；
（7）擴(kuò)展 IO 模塊， 數(shù)字量輸入模塊 1 個(gè)，輸入點(diǎn)數(shù) 16 位，類(lèi)型為源型/漏型，額定 電壓 24V DC (4mA)；
（8）在工作臺(tái)臺(tái)面上布置有 PLC 的網(wǎng)絡(luò)通信 接口，方便接線。
6、遠(yuǎn)程 IO 模塊 1 個(gè)：
（1）支持 ProfiNet 總線通訊；
（2）支持適配 IO 模塊數(shù)量最多 32 個(gè)；
（3）傳輸距離最大 100 米(站站距離)， 總線速率最大 100Mbps；
（4）附帶數(shù)字量輸入模塊4個(gè)，單模塊8通道，輸入信號(hào)類(lèi)型 PNP，輸入電流典型值 3mA，隔離耐壓 500V，隔離方式光耦隔離；
（5）附帶數(shù)字量輸出模塊 2個(gè)，單模塊 8 通 道，輸出信號(hào)類(lèi)型源型，驅(qū)動(dòng)能力 500mA/通道，隔離耐壓 500V ，隔離方式光耦隔離；
（6）附帶模擬量輸入模塊 1個(gè)，單模塊 4 通 道，輸入電壓 0V~10V，輸入濾波可配置(1ms~10ms) ，輸入阻抗 >500kΩ， 分辨率 12 位；
（7）在工作臺(tái)臺(tái)面上布置有遠(yuǎn)程 IO 適配器 的網(wǎng)絡(luò)通信接口，方便接線。
7、工作臺(tái) 1 個(gè)：
（1）鋁合金型材結(jié)構(gòu)，工作臺(tái)式設(shè)計(jì)，臺(tái)面可安 裝功能模塊，底部柜體內(nèi)可安裝電氣設(shè)備；
（2）底部柜體四角安裝 有腳輪，輪片直徑 50mm，輪片寬度 25mm，可調(diào)高度 10mm；
（3）工作臺(tái)面合理布置有線槽，方便控制信號(hào)線和氣路布線，且電、氣分開(kāi)；
（4）底部柜體上端和下端四周安裝有線槽，可方便電源線、氣管和通信線布線；
（5）底部柜體門(mén)板為快捷可拆卸設(shè)計(jì)，每個(gè)門(mén)板完全相同可互換安裝。
（二）工具單元 1 套
1、輪輞外圈夾爪 1 個(gè)：
（1）兩指夾爪，氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)，自動(dòng)定心，可 針對(duì)零件輪輞外圈位置穩(wěn)定夾持；
（2）配有工具快換模塊工具端， 與工具快換法蘭端配套，自重 45g，安裝后厚度 38mm。
2、吸盤(pán)夾爪 1 個(gè)：
（1）五位吸盤(pán)工具，可對(duì)零件輪輻的正面、反 面表面穩(wěn)定拾取；
（2）配有工具快換模塊工具端， 與工具快換法蘭 端配套，自重 45g，安裝后厚度 38mm。
3、端面打磨工具 1 個(gè)：
（1）電動(dòng)打磨工具，配有端面打磨頭，可對(duì)零件表面進(jìn)行打磨加工；
（2）配有工具快換模塊工具端，與工具快換法蘭端配套，自重 45g，安裝后厚度 38mm。
4、側(cè)面打磨工具 1 個(gè)：
（1）電動(dòng)打磨工具，配有側(cè)面打磨頭，可對(duì)零件表面進(jìn)行打磨加工；
（2）配有工具快換模塊工具端，與工具快換法蘭端配套，自重45g，安裝后厚度 38mm。
5、工具支架 1 個(gè)：
（1）鋁合金結(jié)構(gòu)，可穩(wěn)定支撐并定位所有工具；
（2）提供7個(gè)工具擺放位置，位置標(biāo)號(hào)清晰標(biāo)示；
（3）所有工具的 定位方式相同，可互換位置，不影響正常使用。
6、示教器支架× 1：
與工業(yè)機(jī)器人示教器配套，可穩(wěn)定安放，不易滑落；配套線纜懸掛支架，方便線纜收放。
（三）倉(cāng)儲(chǔ)單元一套
1、立體倉(cāng)庫(kù) 1 個(gè)：
雙層共 6 倉(cāng)位，采用鋁型材作為結(jié)構(gòu)支撐； 每個(gè)倉(cāng)位可存儲(chǔ) 1 個(gè)輪轂零件；倉(cāng)位托盤(pán)可由氣動(dòng)推桿驅(qū)動(dòng)推出 縮回；倉(cāng)位托盤(pán)底部設(shè)置有傳感器可檢測(cè)當(dāng)前倉(cāng)位是否存有零件 ；每個(gè)倉(cāng)位具有紅綠指示燈表明當(dāng)前倉(cāng)位倉(cāng)儲(chǔ)狀態(tài)，并有明確標(biāo) 識(shí)倉(cāng)位編號(hào)。
2、輪轂零件 6 件：
鋁合金材質(zhì)，五幅輪轂縮比零件；正面設(shè)計(jì) 有可更換的數(shù)控加工耗材安裝板，直徑 37mm，厚度 8mm，塑料材 質(zhì)；零件正面、反面均設(shè)計(jì)有定位槽、視覺(jué)檢測(cè)區(qū)域、打磨加工區(qū)域和二維碼標(biāo)簽位置。
（四）加工單元一套
1、數(shù)控機(jī)床 1 臺(tái)：
（1）典型三軸立式銑床結(jié)構(gòu)，加工臺(tái)面不動(dòng)，主軸可實(shí)現(xiàn) XYZ 三軸加工運(yùn)動(dòng)；
（2）主軸為風(fēng)冷電主軸，轉(zhuǎn)速 24000r/min，額定功率 0.8kW，軸端連接為 ER11，可夾持 3mm 直 徑刀柄的刀具；
（3）X 軸有效行程 240mm，Y 軸有效行程 250mm，Z 軸有效行程 180mm；
（4）夾具采用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)夾緊，缸徑 32mm，夾具可有氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)前后兩端定位，方便上下料；
（5）數(shù)控機(jī)床配有安全 護(hù)欄，鋁合金框架透明隔斷，正面、背面均配有安全門(mén)， 由氣動(dòng) 驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)開(kāi)啟關(guān)閉。
2、模擬刀庫(kù) 1 件：
模擬刀庫(kù)采用虛擬化設(shè)計(jì)，由顯示屏顯示當(dāng) 前使用刀具信息和刀庫(kù)工作狀態(tài)；顯示屏尺寸 9 英寸， TFT 真彩 液晶屏， 64K 色，分辨率 800×480，背光平均無(wú)故障時(shí)間 20000 小時(shí)，可用內(nèi)存 10MB，支持 ProfiNet 通訊；側(cè)面配裝有數(shù)控機(jī) 床工作指示燈，可指示當(dāng)前工作狀態(tài)。
3、數(shù)控系統(tǒng) 1 件：
采用西門(mén)子808D數(shù)控系統(tǒng)，性能穩(wěn)定，10.4 英寸 TFT 彩色顯示屏，具備 銑削工藝，進(jìn)給軸具備進(jìn)給平滑控制、力矩前饋控制功能、支持 各軸自動(dòng)優(yōu)化和軌跡插補(bǔ)功能；插補(bǔ)軸數(shù)最大 4 軸，支持直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、螺旋線插補(bǔ)、精優(yōu)曲面功能、高速高精設(shè)定、程 序段預(yù)讀功能、壓縮器功能； 具備刀具管理功能， 刀具數(shù)最大 256 ，刀刃數(shù)最大 256，支持刀具質(zhì)量、刀具壽命檢測(cè)功能， 帶替換刀具管理功能； 具備 OPC UA 通訊接口， 可將數(shù)控系統(tǒng)中的運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?MES 軟件中；提供手輪對(duì)各軸手動(dòng)操作。
（五）打磨單元一套
1、打磨工位 1 個(gè)：
鋁合金框架結(jié)構(gòu)，可穩(wěn)定支撐零件加工；四 爪夾具由氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)，可對(duì)零件輪轂位置進(jìn)行穩(wěn)定夾持，自動(dòng)對(duì)心 定位；底部配有傳感器可檢測(cè)當(dāng)前工位是否存有零件。
2、旋轉(zhuǎn)工位 1 個(gè)：
鋁合金框架結(jié)構(gòu)，可穩(wěn)定支撐零件加工；四 爪夾具由氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)，可對(duì)零件輪輞內(nèi)圈進(jìn)行穩(wěn)定夾持，自動(dòng)對(duì)心 定位；底部配有傳感器可檢測(cè)當(dāng)前工位是否存有零件；旋轉(zhuǎn)氣缸 可帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)工位整體 180°旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)零件沿軸線旋轉(zhuǎn)。
3、翻轉(zhuǎn)工裝 1 個(gè)：
雙指夾具對(duì)零件輪輞外圈穩(wěn)定夾持，自動(dòng)對(duì) 心定位，翻轉(zhuǎn)過(guò)程無(wú)位移；旋轉(zhuǎn)氣缸可驅(qū)動(dòng)雙指夾具實(shí)現(xiàn)所夾持 的零件在打磨工位和旋轉(zhuǎn)工位間翻轉(zhuǎn)；升降氣缸可實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)后的 零件在小距離內(nèi)垂直放入取出工位，確保定位準(zhǔn)確。
4、吹屑工位 1 個(gè)：
不銹鋼材質(zhì)，兩側(cè)布置了吹氣口，可將打磨 后粘附在零件表面上的碎屑清除。
（六）視覺(jué)系統(tǒng)檢測(cè)單元一套
采用不小于 30W 像素 CCD 相機(jī)，彩色，電 子快門(mén)；控制器為箱型； 動(dòng)作模式包括標(biāo)準(zhǔn)模式、倍速多通道輸 入、不間斷調(diào)整；支持 128 場(chǎng)景數(shù)；利用流程編輯功能制作處理 流程；支持 Ethernet 通信，采用無(wú)協(xié)議(TCP/UDP)；在工作臺(tái) 臺(tái)面上布置有網(wǎng)絡(luò)通信接口，方便接線。配套漫反射環(huán)形光源， 白色，明亮度可調(diào)節(jié)；光源配有保護(hù)支架，可有效防止零件掉落 損壞光源；配套視覺(jué)系統(tǒng)顯示器和操作用鼠標(biāo)。
（七）分揀單元一套
1、傳送帶 1 件：
調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)， 配套 1:18 減速比減速器， 采用 變頻器驅(qū)動(dòng)；傳送帶起始端配有傳感器， 可檢測(cè)當(dāng)前位置是否有 零件。
2、分揀機(jī)構(gòu) 3 個(gè)：
分揀機(jī)構(gòu)配有傳感器，可檢測(cè)當(dāng)前分揀機(jī)構(gòu) 前是否有零件；利用垂直氣缸可實(shí)現(xiàn)阻擋片升降，將零件攔截在 指定分揀機(jī)構(gòu)前； 利用推動(dòng)氣缸可實(shí)現(xiàn)將零件推入指定分揀工位。
3、分揀工位 3 個(gè)：
分揀工位末端配有傳感器，可檢測(cè)當(dāng)前分揀 工位是否存有零件；分揀工位末端為 V 型頂塊，可配合頂緊氣缸對(duì)零件精確定位；每個(gè)分揀工位均有明確標(biāo)號(hào)。
（八）總控單元一套
1、PLC 控制器 2 個(gè)：
工作存儲(chǔ)器 75KB，裝載存儲(chǔ)器 2MB，保持 性存儲(chǔ)器 10KB；本體集成 I/O，數(shù)字量 8 點(diǎn)輸入/6 點(diǎn)輸出， 模擬 量 2 路輸入； 具備 1 個(gè)以太網(wǎng)通信端口， 支持 PROFINET 通信； 實(shí) 數(shù)數(shù)學(xué)運(yùn)算執(zhí)行速度 2.3μs/指令，布爾運(yùn)算執(zhí)行速度 0.08 μs/ 指令。
2、交換機(jī) 1 個(gè) ：
支持網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn) IEEE802.3、IEEE802.3u、IEEE802.3x；8個(gè)10/100/1000Mbps 自適應(yīng) RJ45 端口；全鋼材殼 體，強(qiáng)勁散熱性能保證機(jī)器穩(wěn)定運(yùn)行。
3、操作面板 1 個(gè)：
提供1個(gè)總電源輸入開(kāi)關(guān)，可控制輸入電源的開(kāi)啟關(guān)閉；提供1個(gè)電源模塊急停按鈕，可切斷總控單元電源模塊向其他單元模塊的供電；提供4個(gè)自定義功能按鈕，1個(gè)自復(fù)位綠色燈按鈕，1個(gè)自復(fù)位紅色燈按鈕，1個(gè)自保持綠色燈按鈕，1個(gè)自保持紅色燈按鈕。
4、顯示終端 1 個(gè)：
屏幕尺寸大于 20 英寸；屏幕分辨率高清；屏 幕比例 16:9；視頻接口 HDMI1.4。
5、移動(dòng)終端 1 個(gè)：屏幕尺寸大于 6 英寸，屏幕分辨率不低于 1280 ×800，IPS，處理器速度大于1.2GHz，存儲(chǔ)容量不低于8GB，操作系統(tǒng) Android，支持WiFi和藍(lán)牙連接。
6、電源模塊 1 個(gè)：
輸入電源為三相五線制， AC380V，50Hz，15kW，重載連接器插頭，接線安全防觸電；執(zhí)行單元輸出電源為單相 三線制，AC 220V，50Hz，7kW，重載連接器插頭，接線安全防觸 電，配空氣開(kāi)關(guān)和指示燈。
7、氣泵 1 個(gè)：
功率 600W，排氣量 118L/min，最大壓力 8bar，儲(chǔ)氣罐24L；提供8路氣路供氣接口，每路空氣接口可單獨(dú)開(kāi)啟關(guān)閉。
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