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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)底部柜體門板為快捷可拆卸設(shè)計(jì),每個(gè)門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、吸盤夾爪 1 個(gè): 
(1)五位吸盤工具,可對(duì)零件輪輻的正面、反 面表面穩(wěn)定拾??;
(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)位托盤可由氣動(dòng)推桿驅(qū)動(dòng)推出 縮回;倉(cāng)位托盤底部設(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, 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;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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