工业机器人综合应用自动化生产线实训系统

一、设备总体要求
要求平台至少由工业机器人基础实训台、包括实训模型块、仓储单元和配套制造执行系统 MES 等构成，其中工业机器人基础实训台主要采用六轴机器人、工业视觉相机、桌面 AGV、7 轴协作机器人、PLC 控制单元、触摸屏、机器人快换夹具等构成， 仓储物流单元含有地面 AGV、接驳台、堆垛机、仓储货架及台体等，主要功能为完成各种任务模型块设备的运输、识别、装配或打磨、检验测试及出入库任务。

二、工业机器人基础实训台主要构成及功能要求
1. 实操台（2 个）
设备尺寸：2 个实操台，其中一个用来机器人实操，一个用来桌面 AGV 实操。每个实操台≥1700×950×750mm。
要求台体框体结构均应用≥40mm 铝型材构造搭建；机器人实操台装配操作面板应用厚≥30mm、间隔 25mm 的优质铝制操作面板，可随意装配机器人或其它执行机构或模型块。下部为钣金构造，不锈钢网孔电气装配板（ 板厚 1.5mm），用来装配控制器件与电源电子回路。前端有相应的触摸屏、实操操作面板和指示灯。实操台底脚上装配备有脚轮，方便位移与调节定位；同时装配备有可调脚杯，可实行高度调节。周边亚克力防护。
2. 六关节机器人
1) 最大抓取重量（kg）：≥3Kg
2) 最大动作半径：≥ 593mm
3) 重复定位精确度：±0.02mm
4) 各轴动作界限及最大速度：
1 轴：±170º，400°/sec；2 轴：+85 º /-135º，300°/sec；
3 轴：+185 º /-65º,520°/sec；，4 轴：±190º,500°/sec；
5 轴：±130 º，530°/sec；6 轴：±360º，840°/sec。
5) 手腕允许惯性力矩 4 轴 ≥ 0.27kg.m2 、 5轴≥0.27kg.m2、6 轴≥0.03kg.m2。
6) 至少含有 MODBUS-TCP、TCP/IP 通讯协议、包括不少于 8DI、8DO。
3. 协作机器人（1 个）
（1） 机器人本体主要功能数值：
1) 要求协作机器人轴数≥7
2) 最大臂展≥760mm
3) 重复定位精确度±0.03mm
4) 最大总负载能力≥3kg
5) 动作界限及各轴速度：
1 轴±170°， 2 轴±120°， 3 轴 ±170°， 4 轴 ±
120°，5 轴 ±170°，6 轴 ±120°，7 轴 ±360°；
各轴最大速度≥180°/s
6) 防护等级≥IP40
7) 本体重量（kg） ≤21kg
8) 噪音水平 ≤70dB(A)
（2） 控制系统：
1) 可拖动操控抓手
2) 连接口：Ethernet 、RS485、DI-4 DO-4、外部急停、安全门等
3) 功能配备：7-Dof 动作控制、拖动示教功能、高动态力控 、安全监控、外部控制连接口
4) 重复定位精确度：± 0.03mm
5) 力测量分辨率：0.1N, 0.02Nm
6) 力控相对精确度：0.5N, 0.1Nm
7) 笛卡尔刚度可调界限： 0 ～ 3000N/m ， 0 ～ 500N/rad。
主要含有概括:
七轴冗余动作展示协作机器人一般动作示例, 含有圆弧、直线、转弯区、零空间自动作；
避障动作演示协作机器人相较于六轴机器人拥有优秀的空间避障能力；
碰撞检验测试演示展示协作机器人一指触停的碰撞检验测试灵敏性；柔顺演示展示协作机器人高中低阻抗刚度下的阻抗控制。
4. 2D 工业视觉（1 个）
主要采用工业彩色相机、镜头、视觉控制器、光源及控制器及支撑架等构成。
主要功能数值：
（1） 相机
1) 工业彩色相机，像素≥320 万，分辨率≥2048×1536
2) 传感器类型 全局快门
3) 像元尺寸≤3.45 µm × 3.45 µm
4) 靶面尺寸≥1/1.8″
5) 最大帧率≥37.5 fps
6) 缓存容量（KV） 128 MB
7) 供电：DC12V，支持 POE 供电
8) 具 有 总线 通 信 功 能， 至 少 包 含 TCP/IP 、 MODBUS-TCP、UDP 三种通讯协议，能够与 PLC 通讯，可检验测试物品形状、颜色、缺陷、OCR 文字识别。
9) 认证：≥CE，FCC，RoHS，KC
（2） 镜头：25mm 焦距， ≥400 万像素，1000 万分辨率；连接口 C-Mount。
（3） 系统： 同工业相机厂家， 兼容 GigE Vision 协议系统。
（4） 光源：条形光源。光源控制器设定有 4 通道输出，支持 232 控制协议。
（5） 控制器： 处置整理器≥Intel E3845，
1.91GHz CPU，内部存储≥4GB DDR3L 内部存储，搭载高可靠性 SSD 存储≥ 120G，至少 3 个 Intel 芯片千兆网口，防浪涌设计， 支持多路光耦隔离写入和输出功能，可经过光源连接口控制光源开关及亮度，2 个 HDMI 连接口，支持单独显露。
5. 3D 视觉（1 个）
1) 深度技术：主动红外立体
2) 最大界限≥0.5-3m
3) 最小深度距离 ≤0.45 m
4) 深度精确度 <2% 位于 2 米
5) 深度视场 (FOV) 86° × 57° (±3°)
6) 深度输出分辨率≥ 1280 x 720, 深度帧率≥ 90fps
7) RGB 分辨率≥1920 × 1080(30fps)
8) 视觉系统与机器人在线编程系统融合一体，可直接经过视觉处置整理成果引导机器人抓取
6. 桌面 AGV（1 个）
1) 精确度：±1cm
2) 传感器 光电传感器/超声波传感器
3) 通信方法：无线 wifi
4) 导航方法 磁导航
5) 顶升电动机 直线DC推杆电动机
7. 机器人夹具快换装置（1 主 3 副）
1) 数量配备至少 1 主 3 副
2) 规格限定承载≥6Kg
3) 扭矩≥200 kgf.cm
4) 锁紧力≥620N
5) 重复定位精确度±0.01mm
6) 气路数量（线路）≥6
7) 电子回路数量（组数）≥9
8) 带机械式断气保护机构
8. 工业机器人基础实训台电控系统
（1）PLC（2 个）
要求配备装备 plc 两个，主要功能数值： PLC
1) ≥ 100 KB 作业存储器； 板载 DI14 x 24VDC 漏型/ 源型，DQ10 x 24VDC 和 *2；板载 6 个高速计数器和 4 路脉冲输出；信号板拓展板载式 I/O；多达 3 个可实行串行通信的通信模型块；多达 8 个可用来 I/O 拓展的信号模型块；
2) 至少支持 PROFINET 、TCP/IP、S7 通信、Web 服务器、 OPC UA 等.
PLC
1） 作业电源：AC100~240V，CPU 包括至少 DI16 ，DQ14晶体管输出，高速脉冲输出 4 路，高速计数器 4 路
2） 至少支持 RS-232、RS-485、以太网，可拓展 BD 板、 ED 模型块和拓展模型块；支持以太网通讯
（1） 触摸屏（1 个）
1) 主要功能数值：
1) 写入电压（V） AC220V ,输出 DC 24V
2) 尺寸≥7 寸
3) 液晶屏：分辨率≥800×480、TFT、LED 背光
4) 显露颜色≥1 千六百万色
5) 存储器 128MB
6) 通讯口 RS232/RS422/RS485，配备有以太网口
（2） 伺服电动机及驱动器（1 套）
要求与触摸屏同一品牌；伺服电动机功率（W）≥400W；写入电源：一相 AC200～240V， 50/60Hz；通讯 RS485;控制方法;三相全波整流 IPM PWM 控制正弦波电流（A）驱动方法。
三、仓储物流单元
1. 堆垛机（1 台）
堆垛机主要采用 X/Y/Z 轴构成，用来工件托盘的出入库作业。
X/Z 轴均应用伺服电动机， X、Z 轴电动机功率（W）≥0.75KW，Y 轴为双向伸缩货叉。
X 和 Z 轴行走传动为同步带导轨式，最大行程：X 轴≥900mm,Y轴≥200mm;Z 轴≥500mm。各行走轴两端配备有微动开关，用来行程保护，同时设定有原点传感器。配套拖链。
2. 仓储台体（1 台）
由铝型材框体结构、装配操作面板、钣金件、脚轮等构成，尺寸≥1750
×1000×700mm，框体结构应用≥60mm 优质工业铝型材，装配操作面板厚度为 30mm 铝制型材,带有 25mm 的槽间隙。
3. 仓储货架（1 台）
主要采用铝制立柱、仓位支撑定位机构等构成，尺寸≥1400× 200×950mm，≥ 9 个仓位，每个仓位有微动开关可检验测试托盘有无。
4. 地面 AGV（1 台）
由 AGV 小车、托盘输送装置、导航条、通讯及控制系统等构成。
要求至少两种导航方法
1) 规格限定负载≥30kg；连续作业时间≥8 小时；
2) 运行速度：0-0.3m/s，可调；
3) 爬坡角度：≤3°；
4) 停止精确度：±10mm
5) 通讯方法：无线通讯；
6) 驱动方法：四轮驱动、麦克纳姆轮
7) 紧急限制动作距离＜20cm
8) 安全防护 障碍物传感器+防撞击杆双重防护，声光报警
5. 接驳台（2 套）
主要采用支撑架、电动机及减慢速度机、输送平带、传感器、定位挡停机构等构成，接驳台主要作为工件托盘在 AGV、立体仓储周转用，可精确定位托盘。
四、总控及展示中心
主要采用总控台、编程电脑、可视化及显露终端、监控系统等构成，用来整个智能产线的控制和功能、实训场景展示。
1. 总控台（1 台）
主体框体结构为钣金成型，双开门；内部网孔板喷塑处置整理，厚度 1.5mm；控制操作面板符合人体工程学，下部装配备有液压弹簧支杆，便利查验维护； 功能按钮含有" 启动"、" 停止"、" 复位"、"警示"、"手/自动"、"急停"等。
2. 电气控制系统（1 套）
由 PLC 模型块、写入电源、输出电源、断路器、接线端子排、IO转接模型块等构成。
1) 电源（1 台）
写入电源：AC 220V；输出 DC 24V 开关电源。
2) PLC（1 台）
PLC 应用与工业机器人基础实训台同品牌 PLC，晶体管输出，标配以太网口等。
3) 触摸屏（1 台）
屏幕：尺寸≥10.1 寸，液晶显露 LED 背光显露屏， 分辨率≥1024×600
显露颜色：6 万 5 千真彩处置整理器：≥300MHz
存储器：128MB
串行口：RS232/RS485
USB 连接口 ： 1 主 1 从
以太网口：10/100M 自适应防护等级：前操作面板符合 IP65预装嵌入式组态系统。
4) 伺服驱动器（1 台）：功率（W）≥0.75KW，与伺服电动机同品牌。
5) 变频器（1 台）：用户接驳台电动机的控制。
3. 编程电脑(2 台)
含有 2 台笔记本电脑、电脑桌凳构成。电脑主要功能数值：
主要配备：处置整理器（CPU）应用 Intel i7；内部存储≥：16GB；1T机械硬盘+256G SSD 硬盘；单独显卡 GTX1660Ti+，显存≥6GB；系统应用 windows10 64 位版本，屏幕≥17 寸液晶显露器，具备有 HDMI 输出连接口。
配备电脑桌及凳。电脑桌应用钢木构造表面喷塑，并有主机和显露器护板,万向脚轮及刹车功能，抽拉式键盘托板，可拆卸式穿线孔。
4. 监控系统（1 套）
1) 摄像机：应用至少 400 万星光级 1/3"CMOS，
2.8mm 焦距高清互联网摄像机,POE 供电，RJ45 连接口，配套支撑架及可调动固定杆；
2) 硬盘影像机容量（KV）：≥2TB。
5. 可视化终端（1 套）
应用 4K 分辨率，具备 HDMI 写入连接口、40 英寸和 55 英寸显露终端各 1 台，配支撑架。
6. 电力监测装置（1 套）
可对设备的就地实时电压（V）、就地实时电流（A）、就地实时功率（W）、总电能实行监控，可以在触摸屏上显露出来。
五、作业桌（1 套）
尺寸为约 1500×750×780mm(L×W×H)，桌腿应用高强度的钢材，桌面并铺有防护层。
六、包括实训模型块任务结合工序技艺及配备要求
1. 指尖陀螺与陀螺笔装配作业站任务（1 套）
任务对象含有由指尖陀螺、陀螺笔、陀螺轴承等；功能模型块含有原料托盘 2 套、成品托盘 1 套、冲压装配模型块和工装夹具等
构成。可实行至少 2 种装配方法结合。
2. 机床上下料及减慢速度机装配作业站任务（1 套）任务对象含有 RV 减慢速度机模型、齿轮轴、端盖等、功能模型块含有原料托盘 2 套、铣床模型、双减慢速度机装配台、全自动螺丝供料模型块、机器人夹具快换主盘、端盖吸盘夹具、锁螺丝夹具等。可实行至少 3 种装配方法的结合。
3. 机床上下料及铸件全自动打磨作业站任务（1套）
任务对象：模仿泵盖；功能模型块含有原料托盘、成品托盘、铣床模型、打磨件成品托盘、打磨抛光台、打磨机夹具构成。可实行至少 3 种打磨方法的结合。
4. 仓储物流及产线综合控制作业任务（1 套）
任务对象：其他几种作业任务的托盘；主要功能模型块含仓储台体、堆垛机、仓储货架，AGV，接驳台；由总控及展示中心实行综合控制，主要实训对自动产线综合运行的调控及监控能力。
七、配套系统
（一）制造执行 MES 系统（1 套）
生产制造执行系统 MES，选手全部作业任务均从个性化需求订单及共线生产出发，平台允许用户实行任务下发，并实行共线生产的全自动化作业。从订单加工、生产、装配到成品的检验测试、包装，订单制造过程的每一个环节，均可经过 MES 系统实行就地实时查询与追踪。
本单元含有系统设定、基础管理、订单管理，生产管理，设备管理、仓储管理模型块，同时反馈系统的作业状态。。
系统设定：可实行用户管理、角色管理、菜单管理、按钮管理、数值字典、日志管理的设定。
基础管理模型块：可实行用户信息编辑，含有新建或删除用户、设定名称、密码、权限等
订单管理模型块：接收来自客户的订单，按照客户定制化要求，调度订单次序，允许插单。
生产进度查询：客户可查询当前订单的完成状态。
设备管理模型块：可实行设备类型、维护等方面信息的管
理。
仓储管理模型块：接收来自下层反馈的仓库信息，实行仓储类型、仓位状态等管理。
（二）数字孪生系统（1 套）
应支持机械、电气、自动化多学科协同并行的设计方法，可包括上游和下游工程领域，含有概括需求管理、机械设计、电气设计以及系统/ 自动化工程，使这些学科能够同时作业， 专注于含有概括机械部位件、传感器、驱动器、PLC 程序设计和动作控制的设计。该平台可完成创新性的设计技术， 帮助自动化设备设计人员适用日益提升的要求，不断提升自动化设备的生产效率、缩短设计周期。
数字化孪生系统须设定有以下功能：
1） CAD 导入：可便利地导入各种主流 CAD 格式的数值，含有概括 IGES、STEP、NX、JT、ProE、DXF 及 CATIA 等。
干涉查验：要求带有干涉查验功能，可避免设备碰撞造成的严重损失。选定检验测试对象后，Process Simulate 可自动监测并显露程序执行时这些对象是否会发生干涉。
2） 自动路径生成：经过干涉查验，便可自动生成跟踪加工弯曲线所需要的机器人位置（路径）
3） 支持多种工序技艺：支持多种工序技艺拟真，如点焊、弧焊、激光焊、铆接、装配、包装、搬运、去毛倒刺、涂胶、抛光、喷涂、滚边等
4） 支持虚拟传感器：可以实行带有虚拟传感器的现实自动化设计。
可达性检验：用户可经过该功能随意位移机器人或工件，直到全部位置均可到达，在数分钟之内便可完成作业单元平面布置检验和优化。
5） PLC 虚实连接：经过 OPC DA、OPC UA 服务器或者 PLCSIM Advanced 软 件 ， 可 以 轻 松 得 与 PLC 通 信 。 其 中 PLCSIM Advanced 所连接的 PLC 为系统生成的虚拟 PLC。
6） 机器人程序下载：经过拟真检验后，可以将机器人程序导出，并下载到机器人中。
7） AGV 拟真检验：AGV 拟真检验、优化动作路径防止干涉、保证安全生产用虚拟调节测试技术加快速度现场自动化实施，检验 AGV、机器人、工业设备通讯和控制逻辑，检验机群规划。
8） VR 交互：VR 交互沉浸式体验，支持虚拟调节测试远程协作。
9） 节拍计算与优化：系统在拟真环境下可以估算并而且生成生产节拍，依据机器人动作速度、工序技艺因素和外围设备的运行时间实行节拍估算，然后经过优化机器人的动作轨迹来优化节拍、提升效率。经过 RCS 连接口，可以获取更精确的作业节拍。
10） 连接软硬件：就地实时连接软硬件完成数字化双胞胎，机器人虚拟工序技艺检验避免设备和设备损失。
11） 模型拟真解析：可以按照模型拟真的成果用甘特图来显露生产计划,应含有概括生产计划的时间顺序,资源使用的时间序列。从而可以解析资源的占用情况,生产计划安排的合理性。
12） 能够与三维（3D）系统无缝包括：可读取 JT 轻量化模型数值,完成工厂设备的三维（3D）可视化。
13） 人机工程：该系统对生产过程中的人因工程解析，经过参照标准人体动作库对人体视线、部位姿态、工量具实操、作业动作空间等解析，完成作业中人员舒适度解析、疲劳强度解析、生产安全性解析、关键实操力量解析等深入量化解析，准确计算人员实操时间和效率， 解析人员作业以及人机协同作业的效率和安全性。

（三）云智能实训室安全管理系统
本平台将无线传输、信息处置整理等物联网技术应用用来自动化远程控制。设备端运行状态、数值功能数值等上传至云平台。物联网系统的传感层、传输层和应用层关联掌控把握数值与解析数值。
(1)★电压（V）、电流（A）等模仿量数值显露
(2)写入开关监控，输出开关等数字量控制。
(3)★远程控制启停状态，给定输出电压（V）值的。
(4)显露写入输出电压（V）值的历史数值
(5)可按照日期、日间实行查询历史数实行查询。
(6)★报警信号为PLC主机模仿量收集数值或者开关量可以自由设定，如当模仿量写入超过设定电压（V）时产生报警，经过物联网自动化应用系统将报警信号上传到云平台，经过云平台向设定的终端推送报警信号，每台设备可对应多个终端设备。
(7)★经过手机端可以完成远程控制PLC的输出及监视PLC的写入状态改变。
(8)数值显露画面：画面显露写入电压（V）数值，输出电压（V）监控，开关状态写入，开关控制输出，以及云端连接二维码。
(9)联网设定界面：设定现场数值连接云平台后台数值库管理。
★投标时提供云智能实训室安全管理系统系统著作权证书原件备查并现场演示带★项功能。
（四）工业机器人离线编程系统：
（1）拟真系统支持ABB、KUKA，Fanuc、安川、新松、埃夫特、广州数控、熊猫、斯陶比尔、UR（优傲）、傲博等多种机器人，提供50种以上的各品牌机器人模型和大量生产线结合套件库；
（2）支持多种格式的三维（3D）CAD模型，可导入拓展名为step、igs、stl等格式；
（3）可经过导入CAD模型快速生成动作结合套件，并对结合套件特征树实行实操和修改;
（4）支持关节型机器人、Delta（空间三自由度并联机构机器人）、SCARA（平面关节型机器人）、直角坐标等各种构造的机器人；
（5）允许经过专用的模板和程序语言定制各种机器人和自动化工量具的动作控制。算法支持含有3-5轴的通用机床、3-6个旋转轴的串联，并联，双臂，AGV小车，等机器人及生产线上对应的工装夹具，传送带，变位机，导轨等辅助设备；
（6）提供工业机器人虚拟教学模型块，能够经过虚拟示教器对机器人的手动实操以及程序代码的自动运行，也能直连客户指定的实际示教器；
（7）提供强大的API功能支持，允许开展大量机器人机构的自动化应用。可实行拟真和应用来程序机器人取放物体和应用来复杂的多机器人同步动作等；
（8）含有丰富的轨迹调节优化工量具包，如碰撞查验、工业机器人可达性、姿态奇异点、轴超限等；
（9）支持多机器人同步动作拟真，能够完成5个及以上机器人与外部轴的同步 动作；
（10）设定有自动化生产线拟真功能，含有码垛机、AGV小车、串联机器人在内的功能模型块；
（11）真实的模仿效果（如焊接火花效果、喷漆上色效果、雕刻效果）；
（12）提供多视角的查看，并可完成动作视角镜头追踪；
（13）支持虚拟传感器的建模与拟真，支持视觉，激光距离，力传感等传感器的拟真，效果接近真实传感器的效果；
（14）场景中的物理实体设定有真实世界中的物体的物理效果，可以实行碰撞检验测试并具备刚体动作的效果，具备设定重力，摩擦系数等功能数值能力，并能按照这些功能数值模仿物体的真实动作效果，用户可以按照真实世界中的逻辑对场景实行建模，减少了建模的复杂性。
（15）设定有离线编程功能，支持ABB，三菱，Fanuc，安川，川崎等品牌机器人的代码；
（16）可生成拟真动作视频（AVI或者Mp4格式）并导出。
正版系统，需提供工业机器人离线编程系统著作权证书原件备查，并提供不少于十张的系统截图。