TC-AFS物聯(lián)網(wǎng)智慧工廠系統(tǒng)方案

一、平臺概述及優(yōu)勢：

本系統(tǒng)將機器人技術(shù)、視覺檢測技術(shù)、生產(chǎn)線技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計算機信息技術(shù)、PLC控制技術(shù)、機械制造和系統(tǒng)工程有機的融于一起，是現(xiàn)今工業(yè)自動化柔性系統(tǒng)的縮影，它既符合工業(yè)自動化生產(chǎn)實際又能滿足高校自動化控制、機器人技術(shù)、機器視覺技術(shù)等專業(yè)創(chuàng)新、實驗實訓(xùn)等的教學(xué)需要。

系統(tǒng)包含六軸工業(yè)機器人系統(tǒng)、視覺檢測系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、RFID信息管理系統(tǒng)（可擴展）、二維碼識別系統(tǒng)（可擴展）、材質(zhì)檢測系統(tǒng)（可擴展）、激光打標(biāo)系統(tǒng)（可擴展）、多軸加工系統(tǒng)（可擴展）、自動化輸送系統(tǒng)、自動化倉儲系統(tǒng)及碼垛機系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對工件的識別、加工、搬運、裝配、檢測、分揀、存儲、信息采集管理與追溯等操作實訓(xùn)。系統(tǒng)各組件均安裝在鋁合金框架上，機械結(jié)構(gòu)、電氣控制回路、執(zhí)行機構(gòu)相對獨立。

基于“中國制造2025”，運用PC+主站PLC+從站PLC的三層組網(wǎng)架構(gòu)，通過工業(yè)以太網(wǎng)及CC-LINK通訊使PC及PLC主、從站之間建立溝通，系統(tǒng)各單元采用模塊化設(shè)計每個單元模塊控制部分既可以獨立控制又可以聯(lián)機控制。

此平臺可以進(jìn)行以下內(nèi)容的訓(xùn)練：

1、機械設(shè)計及機械單元部件組裝；

2、電氣線路設(shè)計與接線；

3、PLC編程與調(diào)試；

4、智能視覺流程編輯、視覺檢測與識別；

5、機器視覺檢測的應(yīng)用；

6、工業(yè)機器人編程、調(diào)試與應(yīng)用。

平臺系統(tǒng)核心部件制造商為愛普生，使用業(yè)界領(lǐng)先的RC +開發(fā)環(huán)境，配套性能卓越的富東機電自主開發(fā)的視覺處理軟件、輸送機跟蹤模塊（后續(xù)擴展）等豐富的選件，不僅能在軟件、硬件方面與后續(xù)擴展設(shè)備無縫集成，更具高可靠性、開放性與易用性。

高性能：

1、強大的圖像處理工具每次均能提供可靠的結(jié)果；

2、快速的圖像處理器可確?？焖侔l(fā)現(xiàn)率；

3、高性能處理能力，處理速度比同類競爭型號快許多倍；

4、與愛普生 RC+ 緊密集成，確保最快的吞吐量；

5、即使在惡劣條件下也能找到工件；

6、支持使用數(shù)碼相機；

7、 支持標(biāo)準(zhǔn)分辨率和高分辨率相機。

易用性的領(lǐng)導(dǎo)者：

1、圖像處理易用性的業(yè)界領(lǐng)導(dǎo)者；

2、借助圖像處理向?qū)Э奢p松進(jìn)行校準(zhǔn)；

3、點擊用戶界面，適用于從初學(xué)者到高級用戶的各個人群；

4、使用固定或手臂安裝相機，以及向上或側(cè)指相機。

適用于眾多應(yīng)用及行業(yè)：

1、汽車；

2、硬驅(qū)動；

3、醫(yī)療；

4、實驗室自動化；

5、消費品；

6、工業(yè)；

7、電信；

8、制藥；

9、太陽能；

10、半導(dǎo)體；

11、電子。

二、總體布局圖：

   總體布局圖（一）

總體布局圖（二）

總體布局圖（三）

        平面布局圖（四）

三、關(guān)鍵設(shè)備介紹：

①六軸工業(yè)機器人

機器人基本參數(shù):

②六軸工業(yè)機器人移動軌道

有效行程：約800mm；

承載能力：80Kg以上；

定位精度：0.02mm；

運行速度：約80mm/s；

驅(qū)動方式：伺服電機驅(qū)動；

控制方式：PLC控制，單機獨立控制及聯(lián)機控制，兩種控制模式可以選擇。

③機器人控制器

控制器技術(shù)參數(shù)

④機器人控制軟件(RC+)

                                         系統(tǒng)集成開發(fā)軟件——界面介紹

系統(tǒng)集成開發(fā)軟件安裝在計算機上，包含多個組件具備模擬仿真功能，能夠控制整個機器人實訓(xùn)系統(tǒng)工作單元；具體功能包括機器人動作三維顯示、干涉檢查、機器人操作時間預(yù)測、程序的執(zhí)行等功能，可以很容易地在個人電腦上檢查機器人的動作，并能靈活地考慮系統(tǒng)布局，測量操作時間并創(chuàng)建機器人程序。

功能特點：

1、SPEL+語言，采用通俗易懂、形象生動的用戶界面，容易設(shè)置復(fù)雜的多任務(wù)工作流程；

2、具有不同有效載荷的高重復(fù)定位精度和手臂偏心設(shè)定，三維高速高精度軌跡控制，可設(shè)定定位完成時間，超精密短程移動的3DJump命令和可變拱形動作，高速高效率的并行處理能力，掣肘點回避功能等；

3、集成三維模擬功能：模擬中可包含托盤、手爪等其它數(shù)據(jù)，具備錄像和回放、碰撞檢測、生產(chǎn)效率預(yù)測、調(diào)試功能等。便于用于徹底地測試程序和操作空間，優(yōu)化工作單元的布局。

⑤視覺圖像處理軟件

                                               視覺圖像處理軟件界面

自主開發(fā)的視覺圖像處理軟件在易用性方面居業(yè)界領(lǐng)先地位，具有基于對象的點擊界面，還提供高性能圖像處理工具。從簡單到非常先進(jìn)的應(yīng)用，旨在不影響性能的前提下減少開發(fā)時間。

擁有獨特的、基于對象的點擊界面，支持開發(fā)人員在數(shù)小時而不是數(shù)周或更長的時間內(nèi)快速開發(fā)應(yīng)用。但是，請勿讓易于使用的界面欺騙了您。本軟件配備了強大的圖像處理工具，目的是幫助解決與圖像處理相關(guān)的應(yīng)用所面臨的最棘手的問題。包含的標(biāo)準(zhǔn)功能工具包括：圖像配準(zhǔn)、幾何搜索、區(qū)塊分析、極坐標(biāo)搜索、圖像加邊工具、圖框、線條、點、柱狀圖等。最大的優(yōu)點是能夠完全、無縫地集成到愛普生 RC+ 開發(fā)環(huán)境，從而有助于降低整體開發(fā)時間、節(jié)省金錢。

本軟件的核心是獨特的、基于對象的點擊界面，支持用戶通過簡單地將對象拖放到圖像顯示區(qū)域輕松地定義 ROI，并應(yīng)用圖像處理工具。對象按順序串在一起，讓您能夠輕松、快速地創(chuàng)建圖像處理應(yīng)用。例如，幾何搜索工具可用于在某個工件上尋找特定的相關(guān)點，然后線條工具可應(yīng)用于幾何搜索工具之上，再確定該工件上兩個相關(guān)點之間的距離。在選中了距離后，該工件將檢驗坐標(biāo)從發(fā)現(xiàn)位置進(jìn)行傳遞，然后自動將其轉(zhuǎn)換為機器人坐標(biāo)，告知機器人借助含有 X、Y 軸和旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)拿起該工件。

⑥相機系統(tǒng)

                                              相機系統(tǒng)——主要組成

組成配置

1）高分辨率相機（Camera）:500萬像素，C Mount,High Flex USB線纜（5米），感光芯片類型：CMOS；支持Ethernet，性能滿足高速運行時輸送機跟蹤的需要，并能與機器人控制器集成，連接方式見下圖所示：

                                         相機系統(tǒng)與機器人控制器的集成方式

2）攝像頭：與Camera配套；

3）配件：光源，電源，相機固定支架等。

⑦自動化輸送機

                                    輸送機整體外觀圖（含輸送機、傳感器）

詳細(xì)配置如下：

1）輸送機由鋁合金框架、皮帶、輥筒、電機與變頻器組成；

2）輸送機工作寬度約400mm（有效寬度約300mm），輸送機速度最大可達(dá)100mm/s，性能滿足機器人視覺跟蹤工作的需要；

3）輸送機長度不低于2500mm,高度約為750mm；

4）控制方式：單機獨立控制及聯(lián)機控制，兩種控制模式可以選擇；

5）外接輔助功能：支持“輸送機實訓(xùn)掛板”控制功能。

⑧碼垛機及立體化倉庫

四自由度碼垛機：

采用4自由度直角坐標(biāo)結(jié)構(gòu)形式，尺寸和行程與鋁合金立體化倉庫相匹配，總體由X/Z二組直線電動模塊和θZ旋轉(zhuǎn)電動模塊、Y向伸縮雙軸氣缸搭建而成。末端安裝氣動手爪。X軸直線模塊鋁型材支架，采用伺服電機驅(qū)動，滾珠絲杠螺母副傳動，支撐型直線導(dǎo)軌支撐，活動平臺上方安裝Z向電動直線臺，Z向直線臺采用鋁料板材支架，步進(jìn)電機驅(qū)動，滾珠絲杠螺母副傳動，直線軸與直線軸承支撐，Z軸活動平臺通過連接板水平安裝θZ電動旋轉(zhuǎn)臺，旋轉(zhuǎn)模塊采用步進(jìn)電機驅(qū)動，高精度蝸輪蝸桿減速傳動。旋轉(zhuǎn)平臺上水平安裝Y向伸縮雙軸氣缸，氣缸前方水平安裝手爪氣缸，各軸間鋪設(shè)坦克鏈行走電纜。

1.負(fù)載重量：約6Kg；

2.重復(fù)定位精度：±0.5mm；

3.驅(qū)動方式：伺服+步進(jìn)+氣缸；

4.各軸行程：X軸電動1250mm，Z軸電動850mm，Y軸氣缸65mm，θZ軸電動±90o；

5.各軸速度：X軸（伺服）50mm/s，Z軸電動（步進(jìn)）20mm/s，Y軸由氣壓大小決定，θZ

6.軸電動（步進(jìn)）10o/s；

7.控制方式：單機獨立控制及聯(lián)機控制，兩種控制模式可以選擇。

外接輔助功能：支持“碼垛機實訓(xùn)掛板”控制。

四自由度碼垛機底座：

由鋼制材料焊接而成，表面烤漆處理。

承載能力：約500Kg；

長度：約1500mm；

寬度：約300mm；

高度：約300mm。

立體化倉庫：

立體化倉庫，由鋁合金型材與優(yōu)質(zhì)鋁合金加工而成，采用5層5列16倉位。

倉位尺寸：約長400mm×寬400mm×高400mm；

倉位數(shù)量：5層5列25個；

倉位承重：≥30Kg；

外形尺寸：約2000mm×400mm×2200mm。

⑨系統(tǒng)總體控制柜

總控制柜上安裝有系統(tǒng)總控計算機、系統(tǒng)總控觸摸屏、電壓表、電流表及漏電保護(hù)裝置，電源開關(guān)、系統(tǒng)啟動按鈕、系統(tǒng)停止按鈕、系統(tǒng)復(fù)位按鈕、單機聯(lián)機模式選擇按鈕、運行指示燈、故障指示燈以及急停按鈕等，對系統(tǒng)總體進(jìn)行控制，系統(tǒng)電源的通斷控制，電壓及電流的指示，系統(tǒng)運行狀態(tài)監(jiān)視等。

系統(tǒng)總體控制柜面板圖：

功能：

1.實現(xiàn)PC控制面板實時監(jiān)控機器人、相機運行狀態(tài)；

2.通過觸摸屏對從站權(quán)限控制，滿足教學(xué)實訓(xùn)監(jiān)控要求，增加學(xué)生實訓(xùn)安全性能；

3.滿足聯(lián)機運行的功能一站式操作，高度集成自動化；

4.本系統(tǒng)注重開放式教學(xué)模式、科研開發(fā)及智慧工廠自動化功能演示等。

⑩鋁合金工作臺

采用優(yōu)質(zhì)鋁型材、腳輪（含支撐座及連接板）以及角件等連接而成。

工作臺長度：1200mm；

工作臺寬度：840mm；

工作臺高度：750mm；

工作臺承重：200Kg。