ZR-ISFTP03型 智能制造单元系统集成应用平台

一、平台功能
ZR-ISFTP03型 智能制造单元系统包括应用平台能完成工业机器人与 PLC 控制的综合实训，应用模型块化组装，便利教师教学， 可以完成工业机器人的基础实操，同时完成工业机器人搬运、码垛、装配、涂胶、数控机床上下料等经典型任务，还可以完成视觉检验测试，PLC 编程，通信、工控组态等自动化控制项目；可以完成作业站系统故障诊断及常见故障排除、作业站系统方案设计等综合实训内容。

二、设备构成
ZR-ISFTP03型 智能制造单元系统包括应用平台由执行单元、工量具单元、仓储单元、加工单元、打磨单元、检验测试单元、分拣单元、总控单元及系统构成。
（一）执行单元 1 套
1、工业机器人 1 台：
（1）六自由度串联关节桌面型工业机器人；
（2）作业界限 580mm；
（3）有效荷重 3kg，手臂荷重 0.3kg；
（4）手腕设定有10 路包括信号源，4 路包括气源；
（5）重复定位精确度 0.01mm；
（6）防护等级 IP30；
（7）本体重量（kg） 25kg；
（8）在作业台台面上布置有手动 /自动模式变换旋钮、电动机开启按钮及示教器接线连接口，便利接线。
2、工业机器人拓展 IO 模型块 1 个:
（1）支持 DeviceNet 总线通讯；
（2）支持适配 IO 模型块数量最多 32 个；
（3）传输距离最大 5000 米，总线速率最大 500kbps；
（4）附带数字量写入模型块2个，单模型块 8 通 道，写入信号类型 PNP，写入电流（A）经典型值 3mA，隔离耐压 500V，隔离方法光耦隔离；
（5）附带数字量输出模型块4个，单模型块8通道 ，输出信号类型源型， 驱动能力 500mA/通道，隔离耐压 500V，隔 离方法光耦隔离；
（6）附带模仿量输出模型块 1 个，单模型块 4 通道， 输出电压（V） 0V~10V，负载能力>5kΩ， 负载类型为阻性负载、容性 负载，分辨率 12 位；
（7）在作业台台面上布置有远程 IO 适配器的 互联网通信连接口，便利接线。
3、工量具快换模型块1个：
（1）针对多关节机器人设计，使气管、信号确认线一次性自动装卸；
（2）超硬铝材料，装配位置为机器手侧 ；
（3）可搬重量（kg） 3kg；锁紧力 123N，张开力 63N；
（4）支持9路电信号(2A，DC 24V)、6 路气路连接。
4、平移滑台 1 个：
（1）有效作业行程 700mm，有效负载重量（kg） 50kg ，规格限定运行速度 15mm/s；
（2）驱动方法为伺服电动机经减慢速度机减慢速度后 ，经过同步带带动滚珠丝杠完成旋转动作变换到直线动作，由滚 珠导轨导向滑动；
（3）伺服电动机规格限定输出 400W，规格限定转矩 1.3Nm，规格限定转动速度 3000r/min，增量式 17bit 编码器，配套同品牌伺服放大器，输出规格限定电压（V）三相 AC170V/规格限定电流（A） 2.8A，电源写入电压（V） 三相或一相 AC200V~240V/规格限定电流（A） 2.6A，控制方法为正弦波 PWM 控制/电流（A）控制方法， 配套精密减慢速度机，减慢速度比 1:3；
（4）滚珠丝杠 直径 25mm，导程 5mm，全长 990mm，配套自润滑螺母；
（5）滚珠导 轨共 2 个，宽度 20mm，全长 1240mm，每个导轨配套 2 个滑块；
（6）直线导轨装配备有防护罩，保护导轨和丝杠等零件，保证运行安全，配备有拖链系统便利工业机器人线缆及其他连接线布线，外侧安 装备有长度标尺，可指示滑台当前位置。
5、PLC 控制器 1 个：
（1）作业存储器 75KB，装载存储器 2MB，保持性存储器 10KB；
（2）本体包括 I/O，数字量 8 点写入/6 点输出， 模仿量 2 路写入；
（3）过程映像大小为 1024 字节写入(I)和 1024 字节输出(Q)；
（4）位存储器为 4096 字节(M)；
（5）具备 1 个以太 网通信端口，支持 PROFINET 通信；
（6）实数数学运算执行速度 2.3μs/指令，布尔运算执行速度 0.08μs/指令；
（7）拓展 IO 模型块， 数字量写入模型块 1 个，写入点数 16 位，类型为源型/漏型，规格限定 电压（V） 24V DC (4mA)；
（8）在作业台台面上布置有 PLC 的互联网通信 连接口，便利接线。
6、远程 IO 模型块 1 个：
（1）支持 ProfiNet 总线通讯；
（2）支持适配 IO 模型块数量最多 32 个；
（3）传输距离最大 100 米(站站距离)， 总线速率最大 100Mbps；
（4）附带数字量写入模型块4个，单模型块8通道，写入信号类型 PNP，写入电流（A）经典型值 3mA，隔离耐压 500V，隔离方法光耦隔离；
（5）附带数字量输出模型块 2个，单模型块 8 通 道，输出信号类型源型，驱动能力 500mA/通道，隔离耐压 500V ，隔离方法光耦隔离；
（6）附带模仿量写入模型块 1个，单模型块 4 通 道，写入电压（V） 0V~10V，写入滤波可配备(1ms~10ms) ，写入阻抗 >500kΩ， 分辨率 12 位；
（7）在作业台台面上布置有远程 IO 适配器 的互联网通信连接口，便利接线。
7、作业台 1 个：
（1）铝制型材构造，作业台式设计，台面可安 装功能模型块，下部储物柜体内可装配电气设备；
（2）下部储物柜体四角装配 有脚轮，轮片直径 50mm，轮片宽度 25mm，可调高度 10mm；
（3）作业台面合理布置有线槽，便利控制信号线和气路布线，而且电、气分开；
（4）下部储物柜体上端和下端四周装配备有线槽，可便利电源线、气管和通信线布线；
（5）下部储物柜体门板为快捷可拆卸设计，每个门板完全相同可互换装配。
（二）工量具单元 1 套
1、轮辋外圈夹爪 1 个：
（1）两指夹爪，气动驱动，自动定心，可 针对零件轮辋外圈位置平稳夹持；
（2）配备有工量具快换模型块工量具端， 与工量具快换法兰端配套，自重 45g，装配后厚度 38mm。
2、吸盘夹爪 1 个：
（1）五位吸盘工量具，可对零件轮辐的正面、反 面表面平稳拾取；
（2）配备有工量具快换模型块工量具端， 与工量具快换法兰 端配套，自重 45g，装配后厚度 38mm。
3、端面打磨工量具 1 个：
（1）电动打磨工量具，配备有端面打磨头，可对零件表面实行打磨加工；
（2）配备有工量具快换模型块工量具端，与工量具快换法兰端配套，自重 45g，装配后厚度 38mm。
4、侧面打磨工量具 1 个：
（1）电动打磨工量具，配备有侧面打磨头，可对零件表面实行打磨加工；
（2）配备有工量具快换模型块工量具端，与工量具快换法兰端配套，自重45g，装配后厚度 38mm。
5、工量具支撑架 1 个：
（1）铝制构造，可平稳支撑并定位全部工量具；
（2）提供7个工量具摆放位置，位置标号清晰标示；
（3）全部工量具的 定位方法相同，可互换位置，不影响正常使用。
6、示教器支撑架× 1：
与工业机器人示教器配套，可平稳安放，不易滑落；配套线缆悬挂支撑架，便利线缆收放。
（三）仓储单元一套
1、立体仓库 1 个：
双层共 6 仓位，应用铝型材作为构造支撑； 每个仓位可存储 1 个轮毂零件；仓位托盘可由气动推杆驱动推出 缩回；仓位托盘下部设定有传感器可检验测试当前仓位是否存有零件 ；每个仓位设定有红绿指示灯表明当前仓位仓储状态，并有明确标 识仓位编号。
2、轮毂零件 6 件：
铝制材料，五幅轮毂缩比零件；正面设计 有可更换的数控加工耗材装配板，直径 37mm，厚度 8mm，塑料材 质；零件正面、反面均设计有定位槽、视觉检验测试区域、打磨加工区域和二维码标签位置。
（四）加工单元一套
1、数控机床 1 台：
（1）经典型三轴立式铣床构造，加工台面不动，主轴可完成 XYZ 三轴加工动作；
（2）主轴为风冷电主轴，转动速度 24000r/min，规格限定功率（W） 0.8kW，轴端连接为 ER11，可夹持 3mm 直 径刀柄的刀具；
（3）X 轴有效行程 240mm，Y 轴有效行程 250mm，Z 轴有效行程 180mm；
（4）夹具应用气动驱动夹紧，缸径 32mm，夹具可有气动驱动前后两端定位，便利上下料；
（5）数控机床配备有安全 护栏，铝制框体结构透明隔断，正面、背面均配备有安全门， 由气动 驱动完成开启关闭。
2、模仿刀库 1 件：
模仿刀库应用虚拟化设计，由显露屏显露当 前使用刀具信息和刀库作业状态；显露屏尺寸 9 英寸， TFT 真彩 液晶屏， 64K 色，分辨率 800×480，背光平均无故障时间 20000 小时，可用内部存储 10MB，支持 ProfiNet 通讯；侧面配装备有数控机 床作业指示灯，可指示当前作业状态。
3、数控系统 1 件：
应用西门子808D数控系统，功能平稳，10.4 英寸 TFT 彩色显露屏，具备 铣削工序技艺，进给轴具备进给平滑控制、力矩前馈控制功能、支持 各轴自动优化和轨迹插补功能；插补轴数最大 4 轴，支持直线插补、圆弧插补、螺旋线插补、精优曲面功能、高速高精设定、程 序段预读功能、压缩器功能； 具备刀具管理功能， 刀具数最大 256 ，刀刃数最大 256，支持刀具重量、刀具寿命检验测试功能， 带替换刀具管理功能； 具备 OPC UA 通讯连接口， 可将数控系统中的运行数值传输到 MES 系统中；提供手轮对各轴手动实操。
（五）打磨单元一套
1、打磨工位 1 个：
铝制框体结构构造，可平稳支撑零件加工；四 爪夹具由气动驱动，可对零件轮毂位置实行平稳夹持，自动对心 定位；下部配备有传感器可检验测试当前工位是否存有零件。
2、旋转工位 1 个：
铝制框体结构构造，可平稳支撑零件加工；四 爪夹具由气动驱动，可对零件轮辋内圈实行平稳夹持，自动对心 定位；下部配备有传感器可检验测试当前工位是否存有零件；旋转气缸 可带动旋转工位整体 180°旋转，完成零件沿轴线旋转。
3、翻转工装 1 个：
双指夹具对零件轮辋外圈平稳夹持，自动对 心定位，翻转过程无位移；旋转气缸可驱动双指夹具完成所夹持 的零件在打磨工位和旋转工位间翻转；升降气缸可完成翻转后的 零件在小距离内垂直放入取出工位，保证定位准确。
4、吹屑工位 1 个：
不锈钢材料，两侧布置了吹气口，可将打磨 后粘附在零件表面上的碎屑清除。
（六）视觉系统检验测试单元一套
应用不小于 30W 像素 CCD 相机，彩色，电 子快门；控制器为箱型； 动作模式含有概括标准模式、倍速多通道输 入、不间断调节；支持 128 场景数；运用流程编辑功能制作处置整理 流程；支持 Ethernet 通信，应用无协议(TCP/UDP)；在作业台 台面上布置有互联网通信连接口，便利接线。配套漫反射环形光源， 白色，明亮度可调动；光源配备有保护支撑架，可有效防止零件掉落 损坏光源；配套视觉系统显露器和实操用鼠标。
（七）分拣单元一套
1、传送带 1 件：
调节速度电动机驱动， 配套 1:18 减慢速度比减慢速度器， 应用 变频器驱动；传送带起始端配备有传感器， 可检验测试当前位置是否有 零件。
2、分拣机构 3 个：
分拣机构配备有传感器，可检验测试当前分拣机构 前是否有零件；运用垂直气缸可完成阻挡片升降，将零件拦截在 指定分拣机构前； 运用推动气缸可完成将零件推入指定分拣工位。
3、分拣工位 3 个：
分拣工位末端配备有传感器，可检验测试当前分拣 工位是否存有零件；分拣工位末端为 V 型顶块，可协作顶紧气缸对零件精确定位；每个分拣工位均有明确标号。
（八）总控单元一套
1、PLC 控制器 2 个：
作业存储器 75KB，装载存储器 2MB，保持 性存储器 10KB；本体包括 I/O，数字量 8 点写入/6 点输出， 模仿 量 2 路写入； 具备 1 个以太网通信端口， 支持 PROFINET 通信； 实 数数学运算执行速度 2.3μs/指令，布尔运算执行速度 0.08 μs/ 指令。
2、交换机 1 个 ：
支持互联网标准 IEEE802.3、IEEE802.3u、IEEE802.3x；8个10/100/1000Mbps 自适应 RJ45 端口；全钢材壳 体，强劲散热功能保证机器平稳运行。
3、实操操作面板 1 个：
提供1个总电源写入开关，可控制写入电源的开启关闭；提供1个电源模型块急停按钮，可切断总控单元电源模型块向其他单元模型块的供电；提供4个自定义功能按钮，1个自复位绿色灯按钮，1个自复位红色灯按钮，1个自保持绿色灯按钮，1个自保持红色灯按钮。
4、显露终端 1 个：
屏幕尺寸大于 20 英寸；屏幕分辨率高清；屏 幕比例 16:9；视频连接口 HDMI1.4。
5、位移终端 1 个：屏幕尺寸大于 6 英寸，屏幕分辨率不低于 1280 ×800，IPS，处置整理器速度大于1.2GHz，存储容量（KV）不低于8GB，实操系统 Android，支持WiFi和蓝牙连接。
6、电源模型块 1 个：
写入电源为三相五线制， AC380V，50Hz，15kW，重载连接器插头，接线安全防触电；执行单元输出电源为一相 三线制，AC 220V，50Hz，7kW，重载连接器插头，接线安全防触 电，配空气开关和指示灯。
7、气泵 1 个：
功率（W） 600W，排气量 118L/min，最大压力 8bar，储气罐24L；提供8路气路供气连接口，每路空气连接口可单独开启关闭。
（九）工业机器人离线编程系统4节点
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。