中职-机器人技术应用赛项样题.doc

２018年湖南省职业院校技能大赛
机器人技术应用（中职组）
竞赛任务书样题
选手须知：
1. 任务书共22页,如出现任务书缺页、字迹不清等问题,请及时向裁判示意更换.
2. 竞赛任务过程配有1台计算机，安装有竞赛任务要求得“RoｂoｔArt竞赛版”软件（任务书中所述离线编程软件均指RoboｔArt).
3. 竞赛用参考资料(ABB机器人编程手册、Omｒoｎ视觉操作手册等）放置在“D:\参考资料”文件夹中。
4. 参赛队应在４小时内完成任务书规定得所有内容，选手在竞赛过程中创建得软件程序文件务必存储到“D:\技能竞赛”文件夹中,未存储到指定位置得运行记录或程序文件均不予给分.
5. 选手提交得竞赛任务书仅可用竞赛场次与赛位号进行标识,不得出现学校、姓名等与身份有关得信息或与竞赛过程无关得内容，否则成绩无效。
6. 由于参赛队人为原因导致竞赛设备损坏，以致无法正常继续比赛,将取消参赛队竞赛资格。
竞赛场次：第 　　场 　 　　 　 　 　　 　 　 　　 　 　赛位号：第 　号ﻬ
竞赛平台简介
“机器人应用技术”赛项（中职组)得竞赛平台为“CHＬ－DS－０１型工业机器人ＰＣＢ异形插件工作站”，如Error! Reference source not found.所示,该设备以桌面式关节型六轴串联工业机器人为核心,在操作平台得四周合理分布有4种不同工艺应用得工艺工具以及涂胶单元、搬运码垛单元、异形芯片原料单元、异形芯片装配单元、视觉检测单元、PLC总控系统、安全光栅及操作面板等组件，如Error! Reference source not found.所示，同时螺丝供料机、供气系统与电源组件布置于工作站台架内部。

图 Error! Bookmark not defined. 工业机器人ＰCB异形插件工作站

图 1　 工作站布局
工业机器人PＣB异形插件工作站以3Ｃ典型产品得生产装配过程为主线，包含了涂胶、搬运码垛、视觉分拣、装配、锁螺丝、检测等工艺过程,所有涉及设备均合理布置在工作站台面上,方便查瞧设备状态与操作编程.工作站以３C行业最典型得异形芯片插件工艺过程为任务主线，产品由异形芯片零件、ＰＣB电路板及盖板构成，如Error! Reference source not found.所示.

图　2 电子产品PCB异形芯片插片产品
竞赛时所提供得芯片共有4类，每类两种颜色,如Error! Reference source not found.所示,按照芯片料库中得指定料槽摆放,如Error! Reference source not found.所示。

图 Error! Bookmark not defined.　 芯片种类与颜色

图 3　　芯片料库料槽区域分布
请选手根据竞赛任务书,在４个小时内，完成以下所有竞赛任务,详细图纸及资料见附件。
任务一 机械及电气安装调试
安装工艺要求:
1、电缆与气管分开绑扎，第一根绑扎带距离接头处 60±５mm,其余两个绑扎带之间得距离不超过 50±5ｍm,绑扎带切割不能留余太长，必须小于 1mm,美观安全。气路捆扎不影响工业机器人正常动作，不会与周边设备发生刮擦勾连。
２、电缆与气管分开走线槽,气管在型材支架上可用线夹子绑扎带固定,两个线夹子之间得距离不超过 １2０ｍm.走线槽得气管长度应合适,不能折弯缠绕与绑扎变形现象，不允许出现漏气。
3、机械安装需选择合适工具，按提供模块零件完成单元装配，安装完毕后机械单元部分没有晃动与松动.执行元器件气缸动作平缓，无强烈碰撞。ﻫ(一）工业机器人工具快换系统得安装及接线
1. 将工具快换系统得法兰端快换模块安装到工业机器人得第六轴法兰盘上,销钉孔对齐;
2. 将快换工具涂胶笔与夹爪组装完成。
3. 根据附件资料与现场提供得工业机器人工具功能要求，完成法兰端快换模块气路接线，包括锁定气路与工具控制气路。要求正压气路用蓝色气管，负压气路用透明气管.
4. 通过工作站侧面气路调压阀，将气路压力调整到0、４～０、6MPa，并打开过滤器末端开关,测试气路连接得正确性,要求：DO信号HandＣhaｎge_Stａｒt为0时快换工具上钢珠为顶出状态,DO信号Grip为０时夹爪为松开状态.
5. 根据功能要求，使用手动工具完成装配检测单元得1号与３号装配检测工位；
6. 根据功能要求，将１号与3号工位得推动气缸与升降气缸位置传感器、检测 ＬＥD 灯、检测指示灯全部连接到端子排上，要求连接可靠,不允许出现短路与断路问题。
7. 要求附件资料中电磁阀功能定义及编号，完成1号与3号检测单元各气缸到阀岛得气路连接，阀岛部分得所有气管均要按工艺要求绑扎。设备原2号与4号检测单元得电气线路与气路不需要选手重新绑扎。
(二）PＬC控制系统得IO接线
1. 将工作站切换到手动模式；
2. 通过气动电磁阀上得手动调试按钮，确定每个电磁阀得控制逻辑(填入Ｘ号工位升降气缸或X号工位推动气缸）；
表　1 　电磁阀控制逻辑
序号
电磁阀编号
控制逻辑
1
Y1

２
Ｙ２

3
Ｙ3

4
Y4

5
Ｙ５

6
Y6

７
Ｙ７

8
Ｙ８

3. 根据附件提供得ＰＬC控制系统IO信号表,完成PLC控制线路接线,接线区域如Error! Reference source not found.所示;
图 Error! Bookmark not defined. PＬC控制线路接线区域
4. 利用操作面板上得触摸屏得手动界面，对接线进行测试，确认功能正确。
注意:竞赛开始满 ２ 小时后，可举手示意现场裁判,申请放弃该任务中“工业机器人工具快换系统得安装及接线”内容得得分,由现场技术人员辅助完成该部分内容。从技术人员操作，开始秒表计时;如果技术员十分钟内完成,不予以补时;如果技术员超过十分钟完成，超出时间根据实际情况酌情予以补时。
任务二 工业机器人维护及操作
通过示教器操作工业机器人完成工具定义及TCＰ标定。
(一)工具TCP标定
利用竞赛现场工具箱中提供得涂胶工具,更换为实体尖点(工具箱内）后，手动安装到工业机器人得工具快换系统得法兰端模块上,如Error! Reference source not found.所示；

图7 尖点工具
1. 创建名称为“ｔTCP”得工具；
2. 设定其masｓ值为1;
3. 通过工作站提供得ＴCP标定尖点，定义该工具得ＴCP参数,要求:
a) ｔTＣＰ坐标系X轴方向与基坐标系得X轴平行,方向相反;
b) ｔTCP坐标系Ｙ轴方向与基坐标系得Y轴平行，方向相反；
c) ｔＴＣP坐标系Ｚ轴方向与基坐标系得Z轴平行，方向相同;
4. ＴCP标定后工业机器人系统计算得平均误差不可大于0、1mm，其值将影响得分;
5. 完成标定后，手动取下涂胶工具并恢复原状，放回工作台得指定工具支架上。
注意:TCP标定完成后，在示教器界面出现平均误差界面时，参赛队必须举手示意现场裁判,展示平均误差值，并由裁判当时记录并留存,参赛队签字（场次＋赛位号)确认，否则该项不得分。比赛开始3个小时后不再接受该任务得评分申请。
表 Error! Bookmark not defined.　 工具TＣP标定信息
序号
项目名称
数值
1
X

2
Y

3
Z

4
平均误差

（二)工业机器人得工作原点设定
通过示教器手动操纵工业机器人，使其姿态处于安全工作初始姿态,即工作原点，如Error! Reference source not found.所示，并将此点命名为Home,具体要求如下:
1. 第１轴关节角度为０°；
2. 第２轴关节角度为0°;
3. 第3轴关节角度为0°；
4. 第4轴关节角度为0°；
5. 第5轴关节角度为+9０°；
6. 第６轴关节角度为０°;
7. 使用MｏveAbsｊ 指令记录Ｈｏｍe点到maｉn程序第一行.

图 4 　工业机器人本体得工作原点姿态
(三）离线编程三维环境搭建
1、利用现场提供得测量工具,完成对工作站台面上所有设备组件得布局尺寸测量；
2、利用竞赛现场提供得电脑,打开“ＲoboｔＡｒt 竞赛版”软件，根据实际测量结果，对三维环境中得设备组件进行位置调整，满足后续离线编程应用要求；
3、工作站原型文件可通过工具栏“工作站”按钮打开使用，通过工具栏“另存为”　按钮保存到“D：＼技能竞赛”文件夹中，文件重命名为“三维环境"，请勿擅自更改文件后缀。软件操作过程中注意随时保存比赛成果；
４、完成三维环境搭建并完成另存为操作后,将“三维环境”工程文件，再次通过工具栏“另存为"按钮,保存到“D：＼技能竞赛”文件夹中，文件分别重命名为“涂胶编程”、“拆垛编程”，请勿擅自更改文件后缀.
任务三 外壳涂胶及产品码垛
(一）外壳涂胶及产品码垛
利用竞赛现场提供得电脑,使用“RｏｂotＡrｔ 竞赛版"软件,打开任务一中保存得 “涂胶编程”工程文件,完成基于工作站得外壳涂胶工艺离线编程操作.软件操作过　程中注意随时通过工具栏中得“保存"按钮对工程文件进行保存。软件离线编程结果 与工作站实际运行结果均作为评分要求.
起点

图 Error! Bookmark not defined. 涂胶轨迹
涂胶工艺过程具体要求：
1. 在操作面板区域将工作站切换到手动模式；
2. 工艺过程得起始点为Hoｍe点；
3. 工业机器人自动完成涂胶工具得抓取动作;
4. 要求涂胶工具得尖点依次沿涂胶单元(图 ９)上得编号为、、、得轨迹完成涂胶连续动作;
5. 涂胶过程中，要求涂胶工具得尖点始终位于涂胶单元轨迹线槽得中心线,偏离涂胶单元平面上方 5mm　距离;
6. 涂胶工具在涂胶单元上沿涂胶轨迹运动时,要求到每条轨迹得末尾，做3s暂停等待,再继续后续动作；
7. 完成涂胶轨迹后,工业机器人自动完成涂胶工具得放回动作;
8. 工艺过程得结束点为Ｈomｅ点;
9. 涂胶过程中工具不可掉落,不得发生碰撞干涉；
10. 完成所有工业机器人得程序编制后,验证程序。
（二）产品码垛
利用竞赛现场提供得电脑,使用“RｏbotAｒｔ竞赛版”软件，在上一任务中保存在“D：＼技能竞赛”中得工程文件里,完成基于工作站得产品码垛工艺离线编程及后置程序在真机工作站上得验证应用，如Error! Reference source not found.所示.软件操作过程中注意随时通过工具栏中得“保存"按钮对工程文件进行保存。评分时打开工程文件,首先完成执行软件仿真，后完成工作站运行得演示,仅一次机会。指定得码垛姿态如Error! Reference source not found.所示.

图 5 平台A、平台B及物料
图 Error! Bookmark not defined. 码垛姿态
码垛工艺过程具体要求：
1. 工艺过程得起始点为Home点；
2. 工业机器人自动完成夹爪工具得抓取动作;
3. 工业机器人由平台A拾取物料时，需从平台A底部拾取，不得从平台A顶部拾取；
4. 工业机器人在平台Ｂ码垛物料时,底层物料摆放姿态需与图11左侧图要求相同,上层物料摆放姿态需与图11右侧图要求相同；
5. 码垛过程中物料不可掉落；
6. 工业机器人自动完成夹爪工具得放回动作;
7. 码垛工序仿真过程中，仿真过程中所有设备未发生干涉碰撞报警（安装工具与抓取物料放置物料发生得碰撞报警除外），工业机器人运行轨迹中不出现奇异点、轴限位点及不可达点;
8. 工艺过程得结束点为Home点。
任务四 异型芯片分拣与插件
结合视觉检测组件,通过示教器操作工业机器人编程,利用吸盘工具，先拆除产品上得芯片,然后再从原料料盘中选取相反颜色得芯片,并安插到安装检测平台得安装工位上得电子产品PCB板中,其中产品一A04放置在安装检测工装1号工位,产品二Ａ03放置在安装检测工装２号工位,产品三Ａ06放置在安装检测工装3号工位,程序模块保存为FｅnJｉａn，评分时由现场裁判随机摆放不同颜色得异形芯片，按照指定位置摆放电子产品PCＢ板与盖板,采用工作站手动模式、工业机器人手动模式连续运行程序完成整个过程得演示，仅一次机会。指定得电子产品ＰCB板芯片要求如Error! Reference source not found.所示。

图 Error! Bookmark not defined. 电子产品PCB板要求
异形芯片分拣与插件得工艺过程要求如下：
1. 将工作站切换到手动模式，利用触摸屏得手动调试界面完成对工作站编程状态得初始化姿态确定,要求安装检测工装所有工位得安装平台全部处于伸出位置、检测器处于升起状态、检测器灯熄灭;
2. 工艺过程得起始点为Home点;
3. 将工作站切换到运行模式，按下启动与自动启动按钮后，先对设备进行自检，1、2、3、4号工作台缩回检测，检测灯闪烁3s,检测结果为红绿灯1ＨZ频率交替闪烁，5s后熄灭,设备恢复初始化姿态;
4. 工业机器人自动完成吸盘工具得抓取动作；
表 3ﻩ产品目标状态
产品
芯片位置
芯片类型
芯片颜色
A04
1
ＣPU
蓝色
２
集成电路
红色
３
电容
黄色
４
电容
蓝色
５
三极管
黄色
5. 利用吸盘工具中得单吸盘完成对异形芯片得拾取，将产品A０6上（由裁判随机摆放满）得芯片检测并记录该位置得芯片场景，然后将芯片放置到芯片回收料盘；
6. 将产品A０4、A０3上（由裁判随机摆放满)得芯片检测,然后将其中符合自身产品要求(产品A04需求如表3,产品A0３与A04需求颜色相反)得芯片放回原位上,不符合要求得芯片优先供应产品A06(芯片颜色与摆放得相反）,如产品Ａ0６不需要，将多余得芯片放置到芯片回收料盘；
7. 检测完PＣB板上得芯片后，再从原料料盘中拾取符合产品要求得芯片重新安装到产品A03、A０４、A06上,工业机器人得动作起始位置均为Hｏmｅ点;
8. 异形芯片在拾取与插件过程中，不得掉落;
9. 异形芯片得颜色检测通过视觉检测组件完成,工业机器人根据反馈结果将CＣD检测ＯK得芯片安装到ＰCＢ板得指定位置，CCＤ检测NG得芯片放回原处；
10. 完成所有满足要求得异形芯片得拾取插件工序，要求将异形芯片准确安插到指定电子产品得ＰＣB板得异形芯片位置，芯片方向不做要求，插件顺序可自行决定;
11. 利用吸盘工具得双吸盘完成对盖板得拾取；
12. 盖板在拾取与安装过程中,不得掉落；
13. 将盖板准确安装到所有已完成异形芯片插件得电子产品上，安装顺序可自行决定;
14. 工业机器人自动完成吸盘工具得放回动作；
15. 工艺过程得结束点为Home点；
16. 完成所有工业机器人得程序编制后,完成对系统及程序得联调验证。
任务五 电子产品装配及质量检测
通过示教器操作工业机器人编程,利用锁螺丝工具与吸盘工具,完成电子产品装配与质量检测,程序运行起始模块保存为ZhuaｎgPei,评分时采用工作站自动模式、工业机器人手动模式，连续运行程序完成整个过程得演示，仅一次机会。检测产品得成品区与回收区位置如Error! Reference source not found.所示。
图 Error! Bookmark not defined. 　成品区与回收区
电子产品装配及质量检测得工艺过程要求如下:
1. 将工作站切换到手动模式，利用触摸屏得手动调试界面完成对工作站编程状态得初始化姿态确定，要求安装检测工装所有工位得安装平台全部处于安装位置、检测器处于升起状态、检测器灯熄灭,工业机器人动作编程过程中,可以通过手动调试界面完成相关得配合动作；
2. 工艺过程得起始点为Home点；
3. 工业机器人自动完成锁螺丝工具得抓取动作；
4. 工业机器人返回工作原点，准备开始锁螺丝工序;
5. 完成对所有电子产品得四角螺丝锁紧动作,锁紧顺序可自行决定;
6. 螺丝锁紧过程中要求螺丝不得掉落，不得出现工业机器人运行错误或力矩报警,螺丝处于锁紧状态；
7. 工业机器人自动完成锁螺丝工具得放回动作、吸盘工具得拾取动作;
8. 产品完成安装后,通过工业机器人与ＰLC得信号通讯，依次逐个完成Ａ03、Ａ０4、Ａ06三个电子产品得检测工序,并且合格亮绿灯，不合格亮红灯(合格率5０％）；
9. 根据PLC返回得电子产品得检测结果,将检测为合格得电子产品放置于成品区，将检测为不合格得电子产品放置于回收区；在电子产品放置到相应位置后,清除工作台得检测结果。
10. 工业机器人自动完成吸盘工具得放回动作;
11. 工艺过程得结束点为Ｈome点；
12. 完成所有工业机器人得程序编制后，将工作站切换到自动模式，并自动启动，完成对系统得联调。
注意:工作站处于自动运行模式时,工作站正面得安全光栅启动，触发会报警。
附件 竞赛平台相关资料
竞赛平台工作台面左侧为电气接线区域,如图 1４所示,包括 PLＣ、继电器、公共端子台、电磁阀与线槽,涵盖了除供电及电源期间得所有控制设备、电气接线元件,选手需在此区域完成相关得电气接线操作.

图1４　 电气接线区域
为方便拆装操作,气路电磁阀集中布置在电气接线区域,紧密排列，各电磁阀得功能要求与编号如图15所示。
图15　 电磁阀功能定义及编号
换工具系统法兰端气路接线图纸

工具快换系统气路接线图
竞赛平台提供了 1 个整体料架，包括芯片原料料盘、盖板原料位、产品成品位与 芯片回收料盘，如图所示,其中产品原料料盘与芯片回收料盘对于不同类型得芯片得　位置序号如下图所示。

整体料架

芯片料盘芯片摆放位置编号
竞赛平台提供了 ４ 种模拟芯片,每种芯片分别用两种颜色加以区分，如下图所示。　竞赛评分时，根据任务书得初始状态要求摆放，颜色排列顺序由评分裁判演示前指定。

芯片种类及颜色
竞赛平台提供了 4 种电子产品底板用以表示不同产品型号与规格，每种型号各 1 个，每种产品所要求得芯片种类、数量、颜色及位置均有所区别，如图所示。每种产 品都可以安装统一尺寸得盖板并利用螺丝锁紧，产品编号　Ａ03、A０4、A05 与 A06。
竞赛平台提供了 4 工位得装配检测单元，如下图所示,可用于固定产品底板，在完成安装后,由 PLＣ　控制气缸与指示灯动作,实现产品得模拟检测工序。电子产品底板安装在每个工位得安装台上,由机器人侧向检测工位瞧去,底板上标识得型号文字正向为正确摆放姿态。

电子产品

安装检测工位
其中　1 号装配检测工位得装配爆炸如下图所示，所有紧固用螺丝与升降气缸得传感器并未在图中表示,1 号工位与 2 号工位得安装方式为镜像对称，１ 号工位与 3 号工位安装方式完全相同,2 号工位与 ４ 号工位安装方式完全相同.

装配检测工位机械装配爆炸图
工业机器人通信 ＩO 信号
表　3 工业机器人数字量输入信号表
IＯ 板地址
信号名称(ＤI)
功能描述
对应关系
对应　IＯ
０
Ａrｅa_1＿ｄetｅｃｔion_finisｈ
测试 1 区完成检测
PLC
Ｑ12、０
1
Ａreａ_２_deｔecｔｉoｎ_fｉnish
测试 2 区完成检测
PLC
Q1２、1
2
Arｅａ_3_ｄeｔectiｏｎ_fｉｎiｓh
测试 3 区完成检测
ＰLC
Q12、2
3
Aｒea_４_detｅctiｏn_finiｓh
测试 4 区完成检测
PLC
Q12、３
4
Contiｎuｅ
继续
ＰLC
Q12、4
5
Ｓtop
急停
PLＣ
Q1２、5
６
Ｍodｅ
模式切换
PLC
Q12、6
７
Ｒesulｔ
PLC 检测结果
PLC
Q12、7
8
ＶacSeｎ＿1
真空检知（双）
工具

９
VaｃＳen_2
真空检知（单）
工具

　 　10
Res
复位
PＬC
Q8、0
　 11
Ｓcrew_Arｒive
螺丝到位
工具

　 12
toｒqｕｅ
扭矩检知
工具

１3
CＣD_OK
视觉 OK 信号
CCD
OR
　　 1４
CCD_Finish
视觉完成
CＣD
GＡTE
　 1５
CCD_Runnｉng
视觉运行
CＣD
ＲUN
表 4　工业机器人数字量输出信号表
IＯ　板地址
信号名称(DＯ）
功能描述
对应关系
对应 IO
1
GO10_1＿２
放料完成组信号
(1）-PLC
I3、0
2
（2)－ＰLC
I3、1
3
ＰｕtFinish_Ａffirｍ
放料完成确认
ＰLC
Ｉ3、2
4
BVAC_1
破真空（单)
工具

5
Gｒｉp
码垛夹爪
工具

6
Screw_BVac
吹螺丝
工具

7
Screw_Hiｔ
打螺丝
工具

8
HandChange_Sｔart
快换裝置
工具

9
Ｖacunｍ_1
真空(双）
工具

10
Vacunｍ_2
真空（单）
工具

11
AllowＰhoto
允许拍照
CCD
STEP0
１2
GO１0＿１1_14
CCＤ 组信号
ＣCD
DI0
13
CＣD
DI1
14
ＣCD
DＩ2
1５
ＣＣＤ
ＤI3
１6
Scene＿Ａfｆｉrｍ
场景确认
ＣCD
DI7
PLC 控制系统与安装检测工装得 IO 信号
序号
IO 信号
功能注解
1
Q0、0
1 号工位顶升气缸
2
Q0、1
2　号工位顶升气缸
3
Q0、2
３ 号工位顶升气缸
４
Ｑ0、3
4　号工位顶升气缸
5
Q0、4
1 号工位推动气缸
６
Q0、5
2 号工位推动气缸
7
Q０、6
3 号工位推动气缸
8
Q0、７
４ 号工位推动气缸