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2025年6月13日智能制造虛擬調(diào)試與生產(chǎn)管控實訓(xùn)創(chuàng)新開發(fā)平臺

SBZZX-02智能制造虛擬調(diào)試與生產(chǎn)管控實訓(xùn)創(chuàng)新開發(fā)平臺

一、平臺功能

智能制造虛擬調(diào)試與生產(chǎn)管控實訓(xùn)創(chuàng)新開發(fā)平臺、智能制造技術(shù)應(yīng)用一體化學(xué)習(xí)工作站能完成工業(yè)機(jī)器人與 PLC 控制的綜合實訓(xùn)，采用模塊化組裝，方便教師教學(xué)，可以實現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的基本操作，同時實現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)、碼垛、裝配、涂膠、數(shù)控機(jī)床上下料等典型任務(wù)，還可以完成視覺檢測，PLC 編程，通信、工控組態(tài)等自動化控制項目；可以完成工作站系統(tǒng)故障診斷及常見故障排除、工作站系統(tǒng)方案設(shè)計等綜合實訓(xùn)項目。

二、設(shè)備組成

智能制造技術(shù)應(yīng)用一體化學(xué)習(xí)工作站由執(zhí)行單元、工具單元、倉儲單元、加工單元、打磨單元、檢測單元、分揀單元、總控單元及軟件組成。

（一）執(zhí)行單元 1 套

1、工業(yè)機(jī)器人 1 臺：

（1）六自由度串聯(lián)關(guān)節(jié)桌面型工業(yè)機(jī)器人；

（2）工作范圍 580mm；

（3）有效荷重 3kg，手臂荷重 0.3kg；

（4）手腕設(shè)有10 路集成信號源，4 路集成氣源；

（5）重復(fù)定位精度 0.01mm；

（6）防護(hù)等級 IP30；

（7）本體重量 25kg；

（8）在工作臺臺面上布置有手動 /自動模式切換旋鈕、電機(jī)開啟按鈕及示教器接線接口，方便接線。

2、工業(yè)機(jī)器人擴(kuò)展 IO 模塊 1 個:

（1）支持 DeviceNet 總線通訊；

（2）支持適配 IO 模塊數(shù)量最多 32 個；

（3）傳輸距離最大 5000 米，總線速率最大 500kbps；

（4）附帶數(shù)字量輸入模塊2個，單模塊 8 通道，輸入信號類型 PNP，輸入電流典型值 3mA，隔離耐壓 500V，隔離方式光耦隔離；

（5）附帶數(shù)字量輸出模塊4個，單模塊8通道，輸出信號類型源型，驅(qū)動能力 500mA/通道，隔離耐壓 500V，隔離方式光耦隔離；

（6）附帶模擬量輸出模塊 1 個，單模塊 4 通道，輸出電壓 0V~10V，負(fù)載能力>5kΩ，負(fù)載類型為阻性負(fù)載、容性負(fù)載，分辨率 12 位；

（7）在工作臺臺面上布置有遠(yuǎn)程 IO 適配器的網(wǎng)絡(luò)通信接口，方便接線。

3、工具快換模塊1個：

（1）針對多關(guān)節(jié)機(jī)器人設(shè)計，使氣管、信號確認(rèn)線一次性自動裝卸；

（2）超硬鋁材質(zhì)，安裝位置為機(jī)器手側(cè) ；

（3）可搬重量 3kg；鎖緊力 123N，張開力 63N；

（4）支持9路電信號(2A，DC 24V)、6 路氣路連接。

4、平移滑臺 1 個：

（1）有效工作行程 700mm，有效負(fù)載重量 50kg ，額定運(yùn)行速度 15mm/s；

（2）驅(qū)動方式為伺服電機(jī)經(jīng)減速機(jī)減速后，通過同步帶帶動滾珠絲杠實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變換到直線運(yùn)動，由滾珠導(dǎo)軌導(dǎo)向滑動；

（3）伺服電機(jī)額定輸出 400W，額定轉(zhuǎn)矩 1.3Nm，額定轉(zhuǎn)速 3000r/min，增量式 17bit 編碼器，配套同品牌伺服放大器，輸出額定電壓三相 AC170V/額定電流 2.8A，電源輸入電壓三相或單相 AC200V~240V/額定電流 2.6A，控制方式為正弦波 PWM 控制/電流控制方式，配套精密減速機(jī)，減速比 1:3；

（4）滾珠絲杠直徑 25mm，導(dǎo)程 5mm，全長 990mm，配套自潤滑螺母；

（5）滾珠導(dǎo) 軌共 2 個，寬度 20mm，全長 1240mm，每個導(dǎo)軌配套 2 個滑塊；

（6）直線導(dǎo)軌安裝有防護(hù)罩，保護(hù)導(dǎo)軌和絲杠等零件，確保運(yùn)行安全，配有拖鏈系統(tǒng)方便工業(yè)機(jī)器人線纜及其他連接線布線，外側(cè)安裝有長度標(biāo)尺，可指示滑臺當(dāng)前位置。

5、PLC 控制器 1 個：

（1）工作存儲器 75KB，裝載存儲器 2MB，保持性存儲器 10KB；

（2）本體集成 I/O，數(shù)字量 8 點輸入/6 點輸出，模擬量 2 路輸入；

（3）過程映像大小為 1024 字節(jié)輸入(I)和 1024 字節(jié)輸出(Q)；

（4）位存儲器為 4096 字節(jié)(M)；

（5）具備 1 個以太網(wǎng)通信端口，支持 PROFINET 通信；

（6）實數(shù)數(shù)學(xué)運(yùn)算執(zhí)行速度 2.3μs/指令，布爾運(yùn)算執(zhí)行速度 0.08μs/指令；

（7）擴(kuò)展 IO 模塊，數(shù)字量輸入模塊 1 個，輸入點數(shù) 16 位，類型為源型/漏型，額定電壓 24V DC (4mA)；

（8）在工作臺臺面上布置有 PLC 的網(wǎng)絡(luò)通信接口，方便接線。

6、遠(yuǎn)程 IO 模塊 1 個：

（1）支持 ProfiNet 總線通訊；

（2）支持適配 IO 模塊數(shù)量最多 32 個；

（3）傳輸距離最大 100 米(站站距離)，總線速率最大 100Mbps；

（4）附帶數(shù)字量輸入模塊4個，單模塊8通道，輸入信號類型 PNP，輸入電流典型值 3mA，隔離耐壓 500V，隔離方式光耦隔離；

（5）附帶數(shù)字量輸出模塊 2個，單模塊 8 通道，輸出信號類型源型，驅(qū)動能力 500mA/通道，隔離耐壓 500V ，隔離方式光耦隔離；

（6）附帶模擬量輸入模塊 1個，單模塊 4 通道，輸入電壓 0V~10V，輸入濾波可配置(1ms~10ms) ，輸入阻抗 >500kΩ，分辨率 12 位；

（7）在工作臺臺面上布置有遠(yuǎn)程 IO 適配器的網(wǎng)絡(luò)通信接口，方便接線。

7、工作臺 1 個：

（1）鋁合金型材結(jié)構(gòu)，工作臺式設(shè)計，臺面可安裝功能模塊，底部柜體內(nèi)可安裝電氣設(shè)備；

（2）底部柜體四角安裝有腳輪，輪片直徑 50mm，輪片寬度 25mm，可調(diào)高度 10mm；

（3）工作臺面合理布置有線槽，方便控制信號線和氣路布線，且電、氣分開；

（4）底部柜體上端和下端四周安裝有線槽，可方便電源線、氣管和通信線布線；

（5）底部柜體門板為快捷可拆卸設(shè)計，每個門板完全相同可互換安裝。

（二）工具單元 1 套

1、輪輞外圈夾爪 1 個：

（1）兩指夾爪，氣動驅(qū)動，自動定心，可針對零件輪輞外圈位置穩(wěn)定夾持；

（2）配有工具快換模塊工具端，與工具快換法蘭端配套，自重 45g，安裝后厚度 38mm。

2、吸盤夾爪 1 個：

（1）五位吸盤工具，可對零件輪輻的正面、反面表面穩(wěn)定拾��；

（2）配有工具快換模塊工具端，與工具快換法蘭端配套，自重 45g，安裝后厚度 38mm。

3、端面打磨工具 1 個：

（1）電動打磨工具，配有端面打磨頭，可對零件表面進(jìn)行打磨加工；

（2）配有工具快換模塊工具端，與工具快換法蘭端配套，自重 45g，安裝后厚度 38mm。

4、側(cè)面打磨工具 1 個：

（1）電動打磨工具，配有側(cè)面打磨頭，可對零件表面進(jìn)行打磨加工；

（2）配有工具快換模塊工具端，與工具快換法蘭端配套，自重45g，安裝后厚度 38mm。

5、工具支架 1 個：

（1）鋁合金結(jié)構(gòu)，可穩(wěn)定支撐并定位所有工具；

（2）提供7個工具擺放位置，位置標(biāo)號清晰標(biāo)示；

（3）所有工具的定位方式相同，可互換位置，不影響正常使用。

6、示教器支架× 1：

與工業(yè)機(jī)器人示教器配套，可穩(wěn)定安放，不易滑落；配套線纜懸掛支架，方便線纜收放。

（三）倉儲單元一套

1、立體倉庫 1 個：

雙層共 6 倉位，采用鋁型材作為結(jié)構(gòu)支撐；每個倉位可存儲 1 個輪轂零件；倉位托盤可由氣動推桿驅(qū)動推出縮回；倉位托盤底部設(shè)置有傳感器可檢測當(dāng)前倉位是否存有零件；每個倉位具有紅綠指示燈表明當(dāng)前倉位倉儲狀態(tài)，并有明確標(biāo) 識倉位編號。

2、輪轂零件 6 件：

鋁合金材質(zhì)，五幅輪轂縮比零件；正面設(shè)計有可更換的數(shù)控加工耗材安裝板，直徑 37mm，厚度 8mm，塑料材質(zhì)；零件正面、反面均設(shè)計有定位槽、視覺檢測區(qū)域、打磨加工區(qū)域和二維碼標(biāo)簽位置。

（四）加工單元一套

1、數(shù)控機(jī)床 1 臺：

（1）典型三軸立式銑床結(jié)構(gòu)，加工臺面不動，主軸可實現(xiàn) XYZ 三軸加工運(yùn)動；

（2）主軸為風(fēng)冷電主軸，轉(zhuǎn)速 24000r/min，額定功率 0.8kW，軸端連接為 ER11，可夾持 3mm 直徑刀柄的刀具；

（3）X 軸有效行程 240mm，Y 軸有效行程 250mm，Z 軸有效行程 180mm；

（4）夾具采用氣動驅(qū)動夾緊，缸徑 32mm，夾具可有氣動驅(qū)動前后兩端定位，方便上下料；

（5）數(shù)控機(jī)床配有安全護(hù)欄，鋁合金框架透明隔斷，正面、背面均配有安全門，由氣動驅(qū)動實現(xiàn)開啟關(guān)閉。

2、模擬刀庫 1 件：

模擬刀庫采用虛擬化設(shè)計，由顯示屏顯示當(dāng)前使用刀具信息和刀庫工作狀態(tài)；顯示屏尺寸 9 英寸， TFT 真彩液晶屏， 64K 色，分辨率 800×480，背光平均無故障時間 20000 小時，可用內(nèi)存 10MB，支持 ProfiNet 通訊；側(cè)面配裝有數(shù)控機(jī) 床工作指示燈，可指示當(dāng)前工作狀態(tài)。

3、數(shù)控系統(tǒng) 1 件：

性能穩(wěn)定，10.4 英寸 TFT 彩色顯示屏，具備銑削工藝，進(jìn)給軸具備進(jìn)給平滑控制、力矩前饋控制功能、支持各軸自動優(yōu)化和軌跡插補(bǔ)功能；插補(bǔ)軸數(shù)最大 4 軸，支持直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、螺旋線插補(bǔ)、精優(yōu)曲面功能、高速高精設(shè)定、程序段預(yù)讀功能、壓縮器功能；具備刀具管理功能，刀具數(shù)最大 256 ，刀刃數(shù)最大 256，支持刀具質(zhì)量、刀具壽命檢測功能，帶替換刀具管理功能；具備 OPC UA 通訊接口，可將數(shù)控系統(tǒng)中的運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?span lang="EN-US"> MES 軟件中；提供手輪對各軸手動操作。

（五）打磨單元一套

1、打磨工位 1 個：

鋁合金框架結(jié)構(gòu)，可穩(wěn)定支撐零件加工；四爪夾具由氣動驅(qū)動，可對零件輪轂位置進(jìn)行穩(wěn)定夾持，自動對心定位；底部配有傳感器可檢測當(dāng)前工位是否存有零件。

2、旋轉(zhuǎn)工位 1 個：

鋁合金框架結(jié)構(gòu)，可穩(wěn)定支撐零件加工；四爪夾具由氣動驅(qū)動，可對零件輪輞內(nèi)圈進(jìn)行穩(wěn)定夾持，自動對心定位；底部配有傳感器可檢測當(dāng)前工位是否存有零件；旋轉(zhuǎn)氣缸可帶動旋轉(zhuǎn)工位整體 180°旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)零件沿軸線旋轉(zhuǎn)。

3、翻轉(zhuǎn)工裝 1 個：

雙指夾具對零件輪輞外圈穩(wěn)定夾持，自動對心定位，翻轉(zhuǎn)過程無位移；旋轉(zhuǎn)氣缸可驅(qū)動雙指夾具實現(xiàn)所夾持的零件在打磨工位和旋轉(zhuǎn)工位間翻轉(zhuǎn)；升降氣缸可實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)后的零件在小距離內(nèi)垂直放入取出工位，確保定位準(zhǔn)確。

4、吹屑工位 1 個：

不銹鋼材質(zhì)，兩側(cè)布置了吹氣口，可將打磨后粘附在零件表面上的碎屑清除。

（六）視覺系統(tǒng)檢測單元一套

采用不小于 30W 像素 CCD 相機(jī)，彩色，電子快門；控制器為箱型；動作模式包括標(biāo)準(zhǔn)模式、倍速多通道輸入、不間斷調(diào)整；支持 128 場景數(shù)；利用流程編輯功能制作處理流程；支持 Ethernet 通信，采用無協(xié)議(TCP/UDP)；在工作臺臺面上布置有網(wǎng)絡(luò)通信接口，方便接線。配套漫反射環(huán)形光源，白色，明亮度可調(diào)節(jié)；光源配有保護(hù)支架，可有效防止零件掉落損壞光源；配套視覺系統(tǒng)顯示器和操作用鼠標(biāo)。

（七）分揀單元一套

1、傳送帶 1 件：

調(diào)速電機(jī)驅(qū)動，配套 1:18 減速比減速器，采用變頻器驅(qū)動；傳送帶起始端配有傳感器，可檢測當(dāng)前位置是否有零件。

2、分揀機(jī)構(gòu) 3 個：

分揀機(jī)構(gòu)配有傳感器，可檢測當(dāng)前分揀機(jī)構(gòu)前是否有零件；利用垂直氣缸可實現(xiàn)阻擋片升降，將零件攔截在指定分揀機(jī)構(gòu)前；利用推動氣缸可實現(xiàn)將零件推入指定分揀工位。

3、分揀工位 3 個：

分揀工位末端配有傳感器，可檢測當(dāng)前分揀工位是否存有零件；分揀工位末端為 V 型頂塊，可配合頂緊氣缸對零件精確定位；每個分揀工位均有明確標(biāo)號。

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