TC-AFS物聯(lián)網(wǎng)智慧工廠系統(tǒng)方案

一、平臺(tái)概述及優(yōu)勢：

本系統(tǒng)將機(jī)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(jì)算機(jī)信息技術(shù)、PLC控制技術(shù)、機(jī)械制造和系統(tǒng)工程有機(jī)的融于一起，是現(xiàn)今工業(yè)自動(dòng)化柔性系統(tǒng)的縮影，它既符合工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)實(shí)際又能滿足高校自動(dòng)化控制、機(jī)器人技術(shù)、機(jī)器視覺技術(shù)等專業(yè)創(chuàng)新、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)等的教學(xué)需要。

系統(tǒng)包含六軸工業(yè)機(jī)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(kuò)展）、二維碼識(shí)別系統(tǒng)（可擴(kuò)展）、材質(zhì)檢測系統(tǒng)（可擴(kuò)展）、激光打標(biāo)系統(tǒng)（可擴(kuò)展）、多軸加工系統(tǒng)（可擴(kuò)展）、自動(dòng)化輸送系統(tǒng)、自動(dòng)化倉儲(chǔ)系統(tǒng)及碼垛機(jī)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的識(shí)別、加工、搬運(yùn)、裝配、檢測、分揀、存儲(chǔ)、信息采集管理與追溯等操作實(shí)訓(xùn)。系統(tǒng)各組件均安裝在鋁合金框架上，機(jī)械結(jié)構(gòu)、電氣控制回路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)相對(duì)獨(dú)立。

基于“中國制造2025”，運(yùn)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(jì)每個(gè)單元模塊控制部分既可以獨(dú)立控制又可以聯(lián)機(jī)控制。

此平臺(tái)可以進(jìn)行以下內(nèi)容的訓(xùn)練：

1、機(jī)械設(shè)計(jì)及機(jī)械單元部件組裝；

2、電氣線路設(shè)計(jì)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(shí)別；

5、機(jī)器視覺檢測的應(yīng)用；

6、工業(yè)機(jī)器人編程、調(diào)試與應(yīng)用。

平臺(tái)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(jī)電自主開發(fā)的視覺處理軟件、輸送機(jī)跟蹤模塊（后續(xù)擴(kuò)展）等豐富的選件，不僅能在軟件、硬件方面與后續(xù)擴(kuò)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(qiáng)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(hào)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(jī)；

7、 支持標(biāo)準(zhǔn)分辨率和高分辨率相機(jī)。

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(diǎn)擊用戶界面，適用于從初學(xué)者到高級(jí)用戶的各個(gè)人群；

4、使用固定或手臂安裝相機(jī)，以及向上或側(cè)指相機(jī)。

適用于眾多應(yīng)用及行業(yè)：

1、汽車；

2、硬驅(qū)動(dòng)；

3、醫(yī)療；

4、實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化；

5、消費(fèi)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(jī)器人

機(jī)器人基本參數(shù):

②六軸工業(yè)機(jī)器人移動(dòng)軌道

有效行程：約800mm；

承載能力：80Kg以上；

定位精度：0.02mm；

運(yùn)行速度：約80mm/s；

驅(qū)動(dòng)方式：伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)；

控制方式：PLC控制，單機(jī)獨(dú)立控制及聯(lián)機(jī)控制，兩種控制模式可以選擇。

③機(jī)器人控制器

控制器技術(shù)參數(shù)

④機(jī)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(jì)算機(jī)上，包含多個(gè)組件具備模擬仿真功能，能夠控制整個(gè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)工作單元；具體功能包括機(jī)器人動(dòng)作三維顯示、干涉檢查、機(jī)器人操作時(shí)間預(yù)測、程序的執(zhí)行等功能，可以很容易地在個(gè)人電腦上檢查機(jī)器人的動(dòng)作，并能靈活地考慮系統(tǒng)布局，測量操作時(shí)間并創(chuàng)建機(jī)器人程序。

功能特點(diǎn)：

1、SPEL+語言，采用通俗易懂、形象生動(dòng)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(shí)間，超精密短程移動(dòng)的3DJump命令和可變拱形動(dòng)作，高速高效率的并行處理能力，掣肘點(diǎn)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(duì)象的點(diǎn)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(shí)間。

擁有獨(dú)特的、基于對(duì)象的點(diǎn)擊界面，支持開發(fā)人員在數(shù)小時(shí)而不是數(shù)周或更長的時(shí)間內(nèi)快速開發(fā)應(yīng)用。但是，請(qǐng)勿讓易于使用的界面欺騙了您。本軟件配備了強(qiáng)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(diǎn)、柱狀圖等。最大的優(yōu)點(diǎn)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(shí)間、節(jié)省金錢。

本軟件的核心是獨(dú)特的、基于對(duì)象的點(diǎn)擊界面，支持用戶通過簡單地將對(duì)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(duì)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(gè)工件上尋找特定的相關(guān)點(diǎn)，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(gè)相關(guān)點(diǎn)之間的距離。在選中了距離后，該工件將檢驗(yàn)坐標(biāo)從發(fā)現(xiàn)位置進(jìn)行傳遞，然后自動(dòng)將其轉(zhuǎn)換為機(jī)器人坐標(biāo)，告知機(jī)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(jī)系統(tǒng)

                                              相機(jī)系統(tǒng)——主要組成

組成配置

1）高分辨率相機(jī)（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(yùn)行時(shí)輸送機(jī)跟蹤的需要，并能與機(jī)器人控制器集成，連接方式見下圖所示：

                                         相機(jī)系統(tǒng)與機(jī)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(jī)固定支架等。

⑦自動(dòng)化輸送機(jī)

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

詳細(xì)配置如下：

1）輸送機(jī)由鋁合金框架、皮帶、輥筒、電機(jī)與變頻器組成；

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

3）輸送機(jī)長度不低于2500mm,高度約為750mm；

4）控制方式：單機(jī)獨(dú)立控制及聯(lián)機(jī)控制，兩種控制模式可以選擇；

5）外接輔助功能：支持“輸送機(jī)實(shí)訓(xùn)掛板”控制功能。

⑧碼垛機(jī)及立體化倉庫

四自由度碼垛機(jī)：

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(dòng)模塊和θZ旋轉(zhuǎn)電動(dòng)模塊、Y向伸縮雙軸氣缸搭建而成。末端安裝氣動(dòng)手爪。X軸直線模塊鋁型材支架，采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)，支撐型直線導(dǎo)軌支撐，活動(dòng)平臺(tái)上方安裝Z向電動(dòng)直線臺(tái)，Z向直線臺(tái)采用鋁料板材支架，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)，直線軸與直線軸承支撐，Z軸活動(dòng)平臺(tái)通過連接板水平安裝θZ電動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)，旋轉(zhuǎn)模塊采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，高精度蝸輪蝸桿減速傳動(dòng)。旋轉(zhuǎn)平臺(tái)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(dòng)方式：伺服+步進(jìn)+氣缸；

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

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

6.軸電動(dòng)（步進(jìn)）10o/s；

7.控制方式：單機(jī)獨(dú)立控制及聯(lián)機(jī)控制，兩種控制模式可以選擇。

外接輔助功能：支持“碼垛機(jī)實(shí)訓(xùn)掛板”控制。

四自由度碼垛機(jī)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(gè)；

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(jì)算機(jī)、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(dòng)按鈕、系統(tǒng)停止按鈕、系統(tǒng)復(fù)位按鈕、單機(jī)聯(lián)機(jī)模式選擇按鈕、運(yùn)行指示燈、故障指示燈以及急停按鈕等，對(duì)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(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視等。

系統(tǒng)總體控制柜面板圖：

功能：

1.實(shí)現(xiàn)PC控制面板實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)器人、相機(jī)運(yùn)行狀態(tài)；

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

3.滿足聯(lián)機(jī)運(yùn)行的功能一站式操作，高度集成自動(dòng)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(dòng)化功能演示等。

⑩鋁合金工作臺(tái)

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(tái)長度：1200mm；

工作臺(tái)寬度：840mm；

工作臺(tái)高度：750mm；

工作臺(tái)承重：200Kg。