第六届江苏技能状元大赛技术文件-工业机器人系统运维员

第六届江苏技能状元大赛工业机器人系统运维员项目技术文件（职工组）2022年1月Time\@"yyyy年M月d日"2022年1月24日Time\@"yyyy年M月d日"2022年1月24日目录一、本项目技术描述 -13-一、本项目技术描述工业机器人系统运维员竞赛是为深入贯彻落实习近平总书记对技能人才工作的重要指示精神，深入实施人才强国战略，推进“十四五”时期新职业领域技术技能人才队伍建设，增强工业机器人从业人员社会认同度，改善工业机器人人才供给质量结构，提升人才的创新能力和核心竞争力，促进就业和经济发展。（一）竞赛内容本次大赛为综合实操。（详见本文件第2页具体说明）（二）竞赛日程本项目竞赛分为两天，采取两个阶段的方式完成综合实操竞赛任务。（三）配分比例模块综合实操配分100*100%总分100（四）考核方式工业机器人系统运维员竞赛项目遵循公平、公正原则，竞赛样题参照技术文件中的竞赛内容。最终竞赛赛题在实际公布的竞赛内容基础上，赛前由专家组进行完善和优化，形成A、B卷。开赛前，在督导组监督下，由裁判长现场抽取一份，作为正式赛卷。本项目为单人赛项。二、选手应具备的能力参赛选手在规定时间内，以现场实际操作的方式，根据赛场提供的有关资料和赛项任务书，完成基本赛项任务及综合赛项任务，主要考核对工业机器人基础知识应用、工业机器人典型应用编程、RFID模块调试、工业智能相机进行现场调试、PLC编程调试、触摸屏组态编程及工业机器人离线编程等方面技术。三、竞赛内容（一）具体内容（1）按任务要求完成对比赛系统的机器人相关设备进行机械和电气安装调试，完成工业机器人应用领域一体化教学创新平台安装布局及运行。（2）按任务要求完成智能视觉系统的配置及编程，实现装配流水线上的工件形状、位置、颜色的识别。（3）按任务要求完成工业机器人参数设定、零点恢复及与PLC通信线路的建立及测试。（4）对竞赛设备进行整体操作、编程和调试，达到任务书规定综合任务（包括工件上料、检测、装配、搬运等）的工作要求和技术要求。（5）按任务要求运用工业机器人配套仿真软件进行离线编程，将仿真软件中的离线程序导入示教盒，进行功能验证。（6）职业素养与安全意识。竞赛现场考察参赛队组织管理、工作效率、质量与成本控制及安全意识等职业素养。（二）试题样题（以下样题仅供参考，最终以现场下发的赛题为准）比赛任务描述：现有一套谐波减速器的工业机器人装配生产智能工作站，要求您作为生产调试工程师，完成包括工业机器人、PLC、HMI、RFID、远程I/O、外部轴、工业智能相机等多种设备共同组成的谐波减速器装配生产线的调试工作，生产线的工作流程有以下要求：1.设备具有手动和自动两种工作模式（通过人机交互模块上的“手/自动”旋钮切换）；2.对工业机器人进行现场编程，能够实现在“自动”模式下，脱离操作人员安全有效地执行装配任务，包括自动更换不同的末端工具，自动上下料，自动分拣等；3.对PLC进行编程调试，实现PLC与机器人及外围设备的通信组态，处理各类输入输出信号，达到设备之间协同工作的目的；4.对HMI进行画面绘制，能够实现在“手动”模式下对旋转供料模块、皮带输送模块、伺服变位模块、RFID模块进行调试，在“自动”模式下监控产线运行状态；5.对工业智能相机进行现场调试，添加算法实现对物料的颜色、形状、位置及角度的识别，完成与机器人的通信。6.运用工业机器人配套仿真软件ER-Factory，导入仿真模型，搭建工业机器人工作站进行仿真及验证。第一阶段比赛任务任务一：谐波减速器装配工作站的安装调试维护1.机械安装及电气连接根据安装要求规范，将立体仓储模块（如图2所示）、旋转供料模块（如图3所示）、井式供料模块（如图4所示）、皮带输送模块（如图5所示）、伺服变位模块（如图6所示）和末端快换模块（如图7所示）等功能模块正确的安装在工作台面上，并完成电气的连接，完成安装后的谐波减速器装配生产线如图8所示。安装过程中需注意（如因选手操作引起的损坏将被扣除相应分数）：1）安装过程中不能划伤工作台面；2）安装过程中不可用力敲击、锤击等粗暴安装。图1安装前工作台效果图图2立体仓储模块图3旋转供料模块图4井式供料模块图5皮带输送模块图6伺服变位模块图7末端快换模块图8完成安装的谐波减速器装配生产线效果图2.气动回路的连接和调试结合谐波减速器装配的功能要求，完成井式供料模块、伺服变位模块、末端执行工具、油水分离器等气路的连接和调试，合理使用有限的气管，气管扎带要整齐、均匀。气动回路的连接和调试如图9所示。图9气动回路的连接和调试3.机器人本体调试维护机器人开始工作前需进行日常维护，请选用合适的工具，按照正确的操作规范，拆卸下机械臂第五轴的保护盖板，利用皮带张力仪（如图10所示）检测第五轴同步带的张紧力，填写维护记录表。测量完毕以后请将盖板装回，工具放回原处。图10皮带张力仪任务二谐波减速器装配生产线的故障排除谐波减速器装配生产线上设有5处（实际比赛时设置的故障数量由专家组现场确定）故障，根据原理图及现场设备呈现的故障现象，将故障进行排除并将故障位置（线号）及故障现象记录在表1中。可能出现故障范围例如：传感器IO与实际IO不对应；电气通路断路；通信断路。说明：故障设置不会出现短路故障。注：选手如不能排除故障，可在比赛开始1小时后至比赛结束前30分钟时间段内申请技术人员指导将故障排除，但该项不得分。表1故障现象记录表序号故障位置描述故障现象描述12345完成任务一和任务二后，举手示意裁判进行评分。任务三工业机器人外部轴现场调试绘制HMI画面，要求在“手动”模式下能显示外部轴的工作状态，同时可以通过HMI控制外部轴的正向和反向运动，能够实现各轴参数调节。完成任务三后，举手示意裁判进行评判！任务四RFID模块调试在“手动”模式下，通过HMI测试RFID模块功能状态，要求根据比赛时所提供的钢轮组件的颜色，通过机器人示教器将颜色信息写入钢轮内部RFID芯片。完成任务四后，举手示意裁判进行评判！任务五综合应用编程生产流程：1.在“自动”模式下，通过HMI控制机器人开始执行任务，要求自动更换末端执行器，完成上下料及装配过程，HMI上显示立体仓库模块及末端快换模块库位状态。2.装配任务要求在变位机上完成，通过气缸固定物料，如图11所示。图11变位机3.旋转供料模块用于将柔轮组件输送到上料点，如图12所示。图12旋转供料上料点4.中间法兰与输出法兰存放于井式供料仓中，传送带用于输送法兰物料，传送带末端为图像采集区，编辑算法利用工业智能相机识别物料颜色及位置信息使工业机器人实现物料分拣功能，同时在HMI上显示视觉采集信息。任务说明：1.任务六演示开始时，要求工业机器人回到工作原点，旋转供料盘、伺服变位机回原点，将工业机器人切换到自动运行模式，“手/自动”旋钮切换到自动档。之后将示教器放回支架上，未经裁判允许选手禁止操作示教器，否则一律按违规处理。2.演示过程中注意自身及设备安全，发生意外情况要及时按下“急停”按钮，因选手处置不当而引发事故，将视情节严重程度予以相应处理。完成任务五后，举手示意裁判进行评判！第二阶段比赛任务任务六工业机器人离线编程及验证打开工业机器人配套仿真软件ER-Factory，导入工业机器人考核平台、工业机器人、雕刻工具和雕刻模块等仿真模型，根据现场下发的任务要求搭建工业机器人雕刻工作站。将雕刻工具安装到工业机器人上，创建雕刻工具坐标系。工业机器人须从工作原点开始运行，雕刻完成后返回工作原点。雕刻模块如图13所示。图13雕刻模块根据仿真软件ER-Factory中模块布局，在工业机器人应用领域一体化教学创新平台上手动安装雕刻模块和雕刻工具，创建雕刻工具坐标系。将仿真软件中离线程序导入示教盒中并自动运行程序，验证离线编程程序功能。完成任务六后，举手示意裁判进行评分。1.竞赛赛室：综合实操竞赛室2.竞赛形式：现场综合实践操作3.综合实操考核要求：（1）考核总分值：100分，两个阶段的总分为选手最终成绩（2）竞赛时间：第一阶段240分钟，第二阶段90分钟四、评分标准及流程赛区赛项名称竞赛模块组别（批次）赛位号评分标准一级指标评分标准二级指标得分第一阶段一、谐波减速器装配工作站的装调及维护（15%）1.各模块放置到定位底座上并安装稳固，各电气、气路接头连接正确、到位，模块不晃动，接头不松脱2.各模块功能正常，通信组态正常3.按规范拆装机器人外壳，并在记录表上填写对应内容，机器人维护后能正常工作二、谐波减速器装配生产线的故障排除（10%）工作站组态通信正常，功能正常三、工业机器人外部轴现场调试（10%）1.外部轴通信正常，可按照任务书要求运行2.在HMI上显示外部轴参数，并能手动控制四、RFID模块调试（5%）RFID通信正常，能满足读写功能五、综合应用编程（35%）1.编写机器人、PLC、工业相机等程序，实现机器人自动更换工具、上下料、出入库、分拣、装配的任务2.通过HMI实时监控工作站运行状态第二阶段六、工业机器人离线编程及验证（20%）1.在软件中搭建虚拟雕刻工作站2.在虚拟工作站中完成雕刻任务仿真3.从软件中导出机器人程序，导入真实工作站，对机器人程序进行验证调试，完成真实雕刻任务七、职业素养（5%）1.遵守考场纪律，无安全事故2.工位保持清洁，物品整齐3.着装规范整洁，佩戴安全帽4.操作规范，爱护设备5.尊重裁判，服从安排注：最终的评分细则和流程由专家组根据最终命制的赛题确定。五、场地及设施设备场地在规定赛场内，布置设备场地。设备工位：每个工位占地15m2左右，标明工位号，布置大赛平台1套、计算机桌1张、计算机1台、座椅1把；赛场每工位提供独立控制220V单相三线交流电源（配套6位三孔10A插排）和压力0.6～0.8MPa的气源，供电和供气系统有必要的安全保护措施。场地还须设置：1.等候区包括检录室、候赛室。2.竞赛区包括综合实操竞赛室。3.工作区包括保密室、阅卷室、核分室、裁判专家工作室、工作人员休息室。监督室、仲裁室、医务室等由大赛组委会统一安排。参赛选手通道与工作人员通道、已参赛选手与未参赛选手进出赛场的通道分设。4.观摩区包括场内观摩区、媒体采访区，具体由竞赛现场的实际环境确定是否设立。设施设备1.竞赛设备设备示意图片功能说明工业机器人应用领域一体化教学创新平台以工业机器人典型应用为核心，富莱宁工业机器人平台配套丰富的功能模块，可满足工业机器人轨迹、搬运、码垛、分拣、涂胶、焊接、打磨、装配等典型应用场景的示教和离线编程、以及RFID、智能相机、行走轴、变位机、虚拟调试和二次开发等工业机器人系统技术的教学。采用模块化设计，集成了工业机器人示教编程、离线编程、虚拟调试、伺服驱动、PLC控制、变频控制、HMI、机器视觉、传感器应用、液压与气动、总线通信、数字孪生和二次开发等技术的应用。富莱宁Fly-R3型工业机器人：负载为3kg、6自由度，重复定位精度±0．02mm，采用工业以太网通信和周边设备进行数据交互。主控系统采用西门子S7-1200系列PLC，选配RFID通讯模块，使用博途软件进行编程，通过工业以太网通信配合工业机器人完成外围控制任务。人机交互系统选用西门子KTP700精简触摸屏，性能强大，完美兼容博途软件。快换工具模块由工业机器人夹具快换装置、支撑架、检测传感器、焊枪工具、喷涂笔、夹爪工具及吸附工具组成，可根据实训项目由机器人自动更换夹具，完成不同实训考核内容。旋转供料模块由安装底板、支撑架、步进电机、步进驱动器、传感器等组成。采用步进驱动旋转供料，用于机器人协同作业，完成待打磨物料的供料等任务。伺服变位模块由支撑架、安装底板、伺服驱动系统、气动工装、RFID模块等组成。变位机采用西门子V90系列伺服驱动，总线通信，全闭环控制，模拟工业机器人进行焊接和抛光作业。RFID模块用于物料内嵌芯片的读取与写入，并通过总控与机器人通信，可以与其他模块进行组合，完成不同的实训任务。RFID阅读器选用西门子品牌。循迹模块由立体轨迹示教面板、可变化角度支架、安装底板组成，工业机器人通过末端笔型工具进行轨迹示教任务，训练机器人基本的点、直线、曲线运动的循迹任务。码垛模块由工业机器人通过吸附工具按程序要求对码垛物料进行码垛实训，物料上下表面设有定位结构，可精确完成物料的码垛/解垛。打磨抛光模块通过直流调速电机控制打磨轮/抛光轮，通过主控与机器人进行通信，完成物料打磨及抛光任务。搬运模块用于存放减速器配件，机器人末端夹爪拾取至装配工位进行装配，将半成品抓放至旋转供料模块中。涂胶模块由工业机器人通过涂胶工具，完成物料涂胶任务。仓储模块由上下各三个库位、安装底板及铝合金支架等组成，用于存储物料，每个库位安装有检测传感器，实时掌握库位物料信息。井式供料模块由推料装置、井式落料装置、安装底板及检测传感器组成，完成轴承内圈自动落料及推料。皮带运输模块由铝合金框架、三相异步电机、皮带及安装底座组成，完成工件的输送任务，可与井式供料模块及视觉检测模块配合使用，共同完成轴承内圈的落料、传输及检测等任务。其中三相异步电机采用西门子V20系列变频器驱动。雕刻模块由工业机器人通过雕刻工具，完成工具雕刻任务。视觉检测模块由工业品牌相机、镜头、视觉处理软件、光源、连接电缆、铝材支架等组成，可与皮带运输模块配合使用，完成轴承内圈的缺陷检测。工业相机选用大华旗下华睿科技公司的的产品，配套MVP视觉算法平台。机器人第七轴由电缸滑台和伺服驱动系统组成，用于工业机器人配合第七轴的应用学习，可配合机器人完成多种综合实训任务。工作站配置无油静音气泵，排量大，噪音低。气泵额定压力：0.7Mpa压缩机为220V/50Hz、0.55kW。配有编程工作站一台，并配套有电脑桌，CPU:i7,运存：16G，硬盘：1T，独立显卡。2.系统配置工具清单序号零部件名称品牌型号数量1十字螺丝刀世达3*75mm12一字螺丝刀世达3*75mm13尖嘴钳世达6寸14万用表VICTORVC890D15压线钳世达911187寸16斜口钳世达70202A6寸17内六角扳手世达9件套18剥线钳世达751415寸0.8-2.6mm19皮带张力仪优霓塔U-50813、备品备件清单序号名称说明单位数量1导线单根多股/铜芯/塑料绝缘/0.75mm2米若干2线号管用于导线连接端子编号/1.0mm2米若干3气管Φ4、Φ6米若干4扎带根若干5PTL-M推锁型调速阀PTL4M5A-M个306PL-L型螺纹二通PL4M5个30六、赛事纪律本项目参照《第六届江苏技能状元大赛竞赛技术规则》，制定赛事纪律如下：1.参赛选手统一着装进入赛场。参赛选手必须着大赛统一提供的上衣制服，安全帽，选手需自备绝缘鞋及工作服，选手穿戴的衣着上不得出现任何表明自身身份的标识。进入赛场须携带身份证、参赛证，检录加密完成后，统一保管，比赛结束后发还参赛选手，选手不得携带其它任何物品（包含手机，智能手环，智能手表及石英表等），违规者取消本次比赛成绩。2.比赛前一天举行比赛场次号抽签，每一个阶段的比赛分别进行检录抽签。每一个阶段第二场次比赛的选手需要提前到指定地点接受封闭隔离，各参赛队在规定时间前30分钟到赛项指定地点集中，迟到10分钟视为放弃比赛。各参赛选手在工作人员的带领下进入候赛室，接到比赛的通知后，到