LGX-B03型工業機器人運用與維護實訓平臺

一、總體概述
1、LGX-B03型 工業機器人運用與維護實訓平臺是工業機器人專業教學訓練綜合實訓設備，采用模塊化配置思路，主要包括機器人單元、裝配單元、視覺單元、碼垛單元、快換工具單元、倉庫單元、人機交互單元、PLC 單元、離線編程單元、桌面平臺單元以及氣泵等。根據訓練及考核任務，可快速更換不同模塊，實現不同難度不同技能點的考核。系統深度集成了離線編程技術，軟件不僅包含硬件平臺的三維模型資源，還大大簡化了工藝實現的編程過程、提高軌跡復現精度、避免發生碰撞干涉。該工作站不僅滿足了職業院校不同專業學生針對工業機器人的操作和編程的教學需求，任務源于工業的特征也使其更加適于作為訓考平臺。工業機器人操作與運維工作站展示了工業自動化、生產數字化、控制網絡化、系統集成化等思想，涉及智能控制技術、工業機器人技術、機電一體化技術、計算機應用技術、軟件技術、相機測量技術等領域的知識和技能。
2、LGX-B03型 工業機器人運用與維護實訓平臺用于中級到高級工以上的高技能人才在工業機器人相關專業技術應用方面的培訓課程的教學、訓練和工程實踐，包括從單項技術(技能)到綜合技術（技能）培訓，滿足學生動手能力的強化，為解決在工作崗位所遇到的技術問題提供有建設性的解決方案。
二、系統功能
1、突出高（高端職業技能）、新（新興職業技能）、長（長周期技能開發）、前（前瞻性技能開發）；
2、在自控產品結構上包含典型品牌產品；
3. 模塊化設計，實訓功能可有學員自主搭配；
4. PLC與機器人系統配合使用，實現生產過程的協調運作。
三、技術參數
1. 交流電源：單相 AC 220V±10% 50 Hz；
2. 溫度：-10～40 ℃；環境濕度：≤90%（25℃）；
3. 整機功耗：≤1.5 kW；
4. 安全保護措施：具有接地保護、漏電保護功能，安全性符合相關的國家標準。采用高絕緣的安全型插座及帶絕緣護套的高強度安全型實驗導線
5.實驗室智能電源安全管理系統：系統由主電路、控制電路、檢測保護電路、顯示電路、語音報警電路等組成，整個實訓室配置一套。主要功能：
★（1）上電前合閘條件檢測：輸入過壓、欠壓、對地漏電、過流、任一故障存在不合閘；并且進行語音報警；
★（2）運行檢測保護：輸入過壓、欠壓、輸出過流、漏電，任一故障出現將自動跳閘，實施保護，并且進行語音報警；保護閥值現場可設置；
★（3）漏電功能測試：按下漏電測試按鈕，裝置會自動提供一個漏電測試信號，使保護器跳閘，重新進行上電合閘條件檢測，語音提示“開機自檢中”，故障消除后，實訓室總體智能電源管理系統自動合閘，恢復供電。
（4）過壓保護：運行中，出現輸入過壓，實訓室總體智能電源管理系統將跳閘，并且對應的“過壓”指示燈以紅綠色交替顯示進行提醒，語音播報“電源過壓，請注意”；
（5）過流保護：運行中，三相電流中任一相出現過流，實訓室總體智能電源管理系統將跳閘，且對應的“過流”指示燈以紅綠色交替顯示進行提醒，語音播報“過流，請注意”；
（6）漏電保護：運行中，三相中任一相發生漏電，實訓室總體智能電源管理系統將跳閘，并且對應的“漏電”指示燈以紅綠色交替顯示進行提醒，語音播報“有漏電，請注意”。投標時現場演示帶★功能。
6.外形尺寸長寬高：2100*1200*800mm。
四、實訓內容
1.工業機器人安裝、初始化與備份恢復考核項目
2.工業機器人手動控制及基本參數設置
3.工業機器人 IO通信及總線通信
4.工業機器人單軸運動與線性運動控制
5.工業機器人工具 TCP參數標定
6.工業機器人工件坐標系參數標定及多坐標系切換
7.工業機器人多類型工具快速更換
8.工業機器人RFID應用考核項目
9.工業機器人與變位機聯合運動控制考核項目
10.視覺傳感器的安裝、通訊與檢測考核項目
11.工業機器人快換工具的技術選型與應用考核項目
12.CCD相機與光源的組成和工作原理考核項目
13.工業視覺顏色識別、尺寸識別、形狀識別案例實操考核項目
14.工業機器人與 CCD視覺系統數據通訊應用考核項目
15.系統單元 HMI觸摸屏基本編程與調試考核項目
16.組態軟件的安裝與通信設置考核項目
17.PLC基本編程與調試考核項目
18.PLC與工業機器人網絡通訊應用考核項目
19.PLC伺服電機速度位置控制功能的應用考核項目
20.PLC程序故障的設置與排除考核項目
21.PLC程序故障的設置與排除考核項目
22.系統參數故障的設置排除、電氣接線故障的設置排除考核項目
23.傳感器信號故障的設置排除等考核項目
24.行走軸應用考核項目
五、工作流程
1、本設備其中幾個模塊可以組合成自動模式，另外的模塊為單獨訓練模式。
2、搬運模塊、碼垛模塊、為單獨訓練模塊。
3、機器人快換裝置及機器人家具為輔助模塊。
4、送料、輸送帶模塊、倉儲模塊、裝配模配、視覺檢測模塊，即可單獨實訓也可組合成一套自動運行程序，完成一套完整的運行動作。
六、模塊配置

序號	模塊單元	數量	單位
1	機器人單元	1	套
2	裝配單元	1	套
3	供料單元	1	套
4	視覺檢測單元	1	套
5	軌跡單元	1	套
6	倉庫單元	1	套
7	碼垛單元	1	套
8	快換工具單元	1	套
9	編程軟件單元	1	套
10	皮帶運輸單元	1	套
11	標準實訓臺單元	1	套
12	HMI人機交負單元	1	套
13	PLC控制單元	1	套
14	供氣單元	1	套
15	云智能實驗室安全管理系統	1	套

七、設備各模塊主要技術參數

序號	名稱	規格參數	數量	單位
1	標準實訓臺	1、2100mm×1200mm×800mm工業鋁型材搭建，鈑金表面噴塑處理,帶腳輪、腳杯。 2、三色報警燈 1個 3、三聯件油水分離器AFC-2000 1套 4、機器人固定座 5、安全光柵 6、電磁閥若干	1	臺
2	機器人單元	???????1、工業機器人本體（1）型號：ABB IRB1200-5/0.9 （2）自由度：6；（3）負載能力：不小于3kg；（4）位置重復精度：0.02mm；（5）垂直工作距離：不小于900mm；（6）水平工作距離：不小于545mm；（7）六軸立式多關節機器人，球形工作范圍、開鏈式結構；（8）六軸采用絕對值伺服電機；（9）J1-J6軸采用諧波減速機；（10）防護等級: IP45；（11）安裝方式：任意角度； 2、控制器機器人控制器采用 ABB IRC5 緊湊型控制器。IRC5 以先進的動態建模技術為基礎，對機器人性能實現自動優化，縮短節拍時間、提高路徑效率。其編程方式采用靈活的 PAPID 高級語言編程，無論簡單還是復雜的程序，都能很快、很簡潔的完成。IRC5 還自帶診斷功能，一旦發生意外停產，可根據提示迅速解決。（1）型號：IRC5 緊湊型控制器；（2）尺寸：258×450×565mm；（3）結構：獨立全封閉間接冷卻方式；控制軸數：標準 6 軸（最大支持擴展 16 軸）；（4）電源要求：AC200-220V±10% 50/60Hz、3φ、5.6KVA。 3、示教器配套 FlexPendant 機器人示教器，7 寸彩色觸摸式顯示，具備中英文菜單選項；便攜式示教盒，具備操縱桿和鍵盤、緊急停止等功能。（1）型號：FlexPendant 示教器（2）特點：TFT 彩色液晶觸摸屏、具備中英文菜單選項；（3）緊急停止開關、示教鎖定開關、握桿觸發開關；（4）支持慣用左/右手切換（5）支持 U 盤（6）維護：診斷軟件；恢復程序；帶時間標記登錄；支持遠程服務。	1	套
3	裝配單元	功能：由井式送料模塊、輸送帶模塊、裝配固定模塊組成，配置可移動/固定式底板。將工件從送料模塊送出到輸送帶運行至末端由機器人夾取搬運至裝配固定氣缸上進行裝配操作。可實現送料、檢測、運輸、搬運、裝配等實訓操作。井式送料模塊有雙軸氣缸1只、電磁閥1個、磁開關1個、光纖傳感器1個。配置標準安裝機構。輸送帶模塊由三相異步電機1個、末端感應傳感器及輸送帶標準配置安裝機構組成。裝配固定模塊由指夾氣缸1只、電磁閥1個、磁開關1個及安裝支架組成，標準電氣接口。★投標時提供設計圖紙	1	套
4	原料單元	功能：放置裝配工件，由機器人將此工件原料搬運至裝配固定模塊上進行裝配操作。 M12圓柱形傳感器9只，配置標準安裝機構及移動式底板，標準電氣接口。	1	套
5	視覺檢測單元	配備一套海康智能視覺系統，由工業鏡頭、白色光源、工業相機及監視顯示器等組成。用于檢測工件的特性，如數字、顏色、形狀等，還可以對裝配效果進行實時檢測操作。通過I/O電纜連接到PLC或機器人控制器，也支持串行總線和以太網總線連接到PLC或機器人控制器，對檢測結果和檢測數據進行傳輸。。	1	套
6	軌跡單元	功能：可實現 TCP標定，坐標系建立，不同形狀軌跡的示教編程和離線編程。涂膠模塊是將工業機器人對產品裝配前的涂膠工藝進行功能抽象化，工業機器人抓持涂膠工具沿涂膠面板上不同輪廓軌跡運動，模擬涂膠工藝，保證工藝真實性同時增加教學可行性和趣味性。主要由軌跡板、安裝支架、移動式底板組成。	1	套
7	倉儲單元	功能：立柜式倉庫模塊可為碼垛模塊、裝配模塊成品工件或其他模塊工件提供放置空間。主要由移動式底板，安裝支架等組成。	1	套
8	碼垛單元	功能：由方形井式送料機構、碼垛底盤組成，工件由送料機構送出，機器人將工件搬運到碼垛底盤上進行碼垛操作。由雙軸氣缸1只、電磁閥1個、磁開關1個、光纖傳感器2個，并配置標準安裝機構，移動式底板，標準電氣接口。★投標時提供設計圖紙	1	套
9	快換工具單元	功能：由4種夾具組成，配合機器人使用作搬運、上料、倉儲、軌跡、碼垛等用途。配置快換公頭1個、快換母頭4個、夾具3套、電磁閥3個，并標準固定機構，移動式底板。★投標時提供設計圖紙	1	套
10	離線編程單元	PLC編程軟件組態軟件視覺組態軟件	1	套
11	皮帶運輸單元	3、流水線模塊（1）流水線應用場景與工廠實際物流情況相似；（2）可進行機器人點位示教編程與調試；（3）可根據學習內容不同而設置不同挑選形式；（4）可根據工件不同采用不同的夾取夾具。★投標時提供設計圖紙	1	套
12	HMI交互單元	功能：由觸摸屏及按鈕指示燈組成，對整套系統進行控制及指示作用。人機界面觸摸屏1臺、按鈕4只，及配備機構安裝支架。	1	套
13	PLC控制單元	功能：抽屜抽拉式安裝 1、三菱Q系列CPU模塊：Q03UDCPU 配電源模塊、QJ61BT11N通信模塊 2、開關電源 1個 3、單相漏電保護開關DZ47LE32 1個 4、交流接觸觸器CJX22510 1個 5、熔斷器RT18-32+3A溶體 1套 6、繼電器MY4N-J24DV+底座 4套 7、綠色接線端子 5個 8、編程線1套 9、變頻器1套 10、1-2個分布式I/O 11、支持ProfiNet總線 12、外部按鈕控制裝置	1	套
14	氣泵單元	空氣壓縮機1臺、氣動三聯件1套及各單元氣動回路。	1	臺
15	工件	圓柱形外裝配工件9個、圓柱形內裝配工件9個、方形碼垛工件12個、焊接/打磨工件10個	1	套
16	氣電快插模塊	配置航空插1個，氣動快換插頭1個，安裝在各單元模塊上方便快速對接。	5	套
17	通用電氣接口套件	電氣接口模塊、數字量擴展模塊、模擬量擴展模塊	1	套

八、配套軟件及管理系統
（一）云智能實驗室安全管理系統
本平臺將無線傳輸、信息處理等物聯網技術應用用于自動化遠程控制。設備端運行狀態、數據參數等上傳至云平臺。物聯網系統的傳感層、傳輸層和應用層關聯掌握數據與分析數據。
(1)電壓、電流等模擬量數據顯示
(2)輸入開關監控，輸出開關等數字量控制。
(3)遠程控制啟停狀態，給定輸出電壓值的。
(4)顯示輸入輸出電壓值的歷史數據
(5)可按照日期、日間進行查詢歷史數進行查詢。
(6)報警信號為PLC主機模擬量采集數值或者開關量可以自由設定，如當模擬量輸入超過設定電壓時產生報警，通過物聯網自動化應用軟件將報警信號上傳到云平臺，通過云平臺向設置的終端推送報警信號，每臺設備可對應多個終端設備。
(7)通過手機端可以實現遠程控制PLC的輸出及監視PLC的輸入狀態變化。
(8)數據顯示畫面：畫面顯示輸入電壓數值，輸出電壓監控，開關狀態輸入，開關控制輸出，以及云端連接二維碼。
(9)聯網設置界面：設置現場數據連接云平臺后臺數據庫管理。
★為保證軟件正版，投標時提供云智能實驗室安全管理系統軟件著作權證書原件備。
（二）三維設計軟件系統
通過本系統軟件了解組成智能制造生產線的電氣、氣動、PLC等元件的工作原理并對機電系統的設計、分析進行虛擬仿真。通過選擇元件利用符合繪制二維回路圖或利用三維模型在系統內實現智能制造的動作而進行虛擬仿真。本系統不僅實現工廠的三維仿真使虛擬現實仿真更加逼真，而且把通過仿真驗證的控制邏輯單元可用作監視及控制模塊，使能夠實現并行工程及軟件、硬件的并行設計。
仿真基本模塊包括：
1、反饋控制和順序控制系統
2、指示燈的與門(AND)控制
3、物品傳送裝置
4、單向氣缸控制
5、雙缸聯動控制
6、帶式輸送裝置系統
7、滾筒式輸送裝置系統
8、指示燈順序閃爍回路
9、自動控制標記打印操作控制
10、電梯控制
11、氣壓控制移動裝置
12、工業機器人控制
13、帶式傳送帶實習裝置
14、氣壓傳動流水線實驗裝置
★正版軟件，投標時提供智能制造生產線虛擬仿真系統軟件著作權證書原件備查并現場演示。
（三）教學課件資源
1、工業機器人課程資源
（1）工業機器人的概述：工業機器人的定義、發展與應用、基本組成及技術參數、工業機器人的分類；
（2）工業機器人的機械系統：工業機器人的1軸結構、工業機器人的2軸結構、工業機器人的3軸結構、工業機器人的4軸結構、工業機器人的5軸結構、工業機器人的6軸結構、工業機器人的機身結構、工業機器人的行走結構、工業機器人的驅動裝置和傳動單元；
（3）工業機器人的運動學與動力學：工業機器人的連桿參數和齊次坐標變換矩陣。
（4）工業機器人的控制系統：工業機器人控制裝置、工業機器人驅動裝置、工業機器人檢測裝置；
（5）工業機器人的編程：工業機器人的編程方式、工業機器人的示教編程、工業機器人的編程語言、工業機器人的語言系統結構和基本功能、常用工業機器人編程語言、工業機器人的離線編程、工業機器人的離線編程仿真軟件及編程示例；
（6）工業機器人的典型應用：焊接機器人的應用、搬運機器人的應用、碼垛機器人的應用、涂裝機器人的應用、裝配機器人的應用；
（7）提供汽車生產線工業機器人應用的高清視頻。

（四）機器人離線編程教學軟件（選配）
1、軟件簡介：
該軟件是針對我國機器人教育市場推出的一款離線編程軟件，自主研發軟件的核心技術，匯集了各個應用領域功能，功能更全面更強大。在工廠企業大量使用的離線編程軟件，在國內處于領先水平。
2、產品功能
功能   描述   具體描述   說明
(1)多種模式編程   示教編程和自動生成切割、搬運   教育版
(2)常見不同格式文件支持   可支持常見軟件三維數據格式，包括STEP、IGES、X_T 、prt(UG)、prt(pro-E)、CATpart(CATIA)和sldpart(Solid-works)等格式   教育版
(3)生成運動軌跡   根據實體模型中的曲線或曲面生成軌跡   教育版
(4)軌跡優化、調整   可對軌跡進行碰撞、可達性和軸限位檢查并顯示。可對工作過程進行仿真運行，以便于估算工作節拍。開放圖標功能，實現姿態奇異點檢測并顯示。但對可輸出執行代碼的機器人模型僅可使用和仿真，對輸出的執行代碼不起作用。   教育版
(5)標準機器人模型庫   具有ABB/Fanuc/Kuka/Yaskawa/Staubli/廣數六種品牌常用型號機器人模型   教育版
(5)標準機器人模型庫   具有切割、焊接、雕刻常用工具   教育版
(7)六種機器人程序輸出   后置程序支持ABB/Fanuc/Kuka/Yaskawa/Staubli/廣數六種品牌機器人程序輸出   教育版
(8)CAD特征關聯   可支持。但僅僅支持可參數化的CAD模型。   教育版
(9)新建工具   支持新建工具功能   教育版
(10)新建機器人   支持新建機器人功能，可仿真自定義機器人的軌跡運動   教育版
(11)碼垛工藝支持   可實現物料搬運碼垛工藝仿真，即通過設置工藝過程機器人可抓取模擬物料，從A點抓取后搬運到B點并放下   教育版
(12)機器人工作方式   可抓持工具，也可抓持工件。   教育版
3、產品特色
(1)基于成熟的CAD/CAM軟件
基于UG NX，對于已安裝了UG的客戶，無需安裝本軟件直接即可打開使用。對于學員，在使用本軟件時也可以學習UG三維軟件的安裝和操作技能。軟件界面簡單友好，全中文顯示，如圖2所示。在主菜單、資源列表區和工作區可以完成整個工程的新建、編輯和保存。
(2)工作站資源列表詳盡
和工作站相關的機器人、工件和工具等機械布局可以在列表框中顯示，路徑、目標點、工具TCP等數據全部詳細顯示在工作區域。
(3)良好的動態交互界面
環境使用戶能夠輕松、直觀地控制機器人。用戶可以通過拖動關機角度條設置關節運動，也可以利用虛擬示教器實現直角坐標系運動，也可以拖動機器人三維TCP框架實現復合運動。完美地結合了NX的CAD/CAM編程工具以及敏越科技獨特的機器人優化控制算法，能迅速創優質建機器人軌跡，消除了耗時的手動示教過程。
(4)虛擬運動控制
獨具特色的虛擬示教器，簡潔小巧，功能強大，可實現關節運動和笛卡爾直角坐標系運動，具有點動和連續運動的功能，可實現超限報警顯示。能完美地實現ABB、KUKA、Motoman、Fanuc、Staubli、廣數機器人真實示教器不同的顯示方式，便于虛擬操作和新手入門學習。三維TCP框架，實現機器人任意位置拖動，方便客戶編程示教。
(5)位姿點編輯功能直觀
直觀、靈活的位姿修改功能。實現了軌跡中任意點的旋轉和偏移操作，可實時預覽顯示修改后的機器人姿態和工具方向，直觀明了，易于控制。
（6)曲線編輯功能豐富
豐富的曲線編輯功能。借助NX CAD/CAM模塊無可比擬的曲線和曲面編輯功能，完美支持復雜三維曲線和曲面加工工藝。一鍵生成軌跡和添加軌跡，可自動設置法向量和插補距離，并可對軌跡進行局部或整體平滑過渡。
（7)圖像處理自動編程，可以拍照、導入圖像，設置好參數，軟件自動處理生成軌跡。注：教育包只有主控電腦能出程序。
4、技術參數
（1）該軟件是一款工業級機器人離線編程軟件，它能實現不同型號工業機器人的離線編程和仿真，支持切割、噴涂和雕刻三種工藝。可完美的兼容UG、Soliodworks和Catia等主流三維軟件，支持常用的二維和三維數據格式。具有完善的曲線和曲面編輯功能，適合生成和編輯復雜的三維曲線和曲面軌跡，保證在各工業應用領域進行安全可靠地生產制造。
（2）界面簡單友好，全中文界面與菜單顯示，完美兼容UG NX界面，符合用戶使用習慣。在主菜單、資源列表區和工作區可以完成整個工程的新建、編輯和保存。
（3）能滿足如ABB、KUKA、FANUC、YASKAWA、GSK、KAWASAKI等不少于6種品牌機器人，同時可擴展其他品牌機器人，亦可以根據客戶的需求進行定制化開發。軟件支持變位機和水平導軌，能支持至少三個外部聯動軸。
（4）良好的動態交互界面。RobotSmart環境使用戶能夠輕松、直觀地控制機器人。用戶可以通過拖動關節角度條設置關節運動，也可以利用虛擬示教器實現直角坐標系運動，也可以拖動機器人三維TCP框架實現復合運動。RobotSmart實美地結合了廣泛流行使用的CAD/CAM編程工具以及敏越科技獨特的機器人優化控制算法，能迅速優質建機器人軌跡，消除了耗時的手動示教過程。
（5）軟件支持虛擬運動控制。軟件配備虛擬示教器，簡潔小巧，功能強大，可實現關節運動和笛卡爾直角坐標系運動，具有點動和連續運動的功能，可實現超限報警顯示。能完美地實現如ABB、KUKA、FANUC、YASKAWA、GSK、KAWASAKI等不少于6種機器人真實示教器不同的顯示方式，便于虛擬操作和新手入門學習。三維TCP框架，實現機器人任意位置拖動，方便用戶編程示教。
（6）多種工件標定方式。具有單點標定、兩點標定和三點標定方式，實現實際工件和虛擬工作站中完美對應。同時支持三點新建工作坐標系的標定方式，和其他主流軟件和機器人主機廠家兼容，符合客戶操作習慣。
（7）直觀、靈活的位姿修改功能。實現了軌跡中任意點的旋轉和偏移操作，可實時預覽顯示修改后的機器人姿態和工具方向，直觀明了，易于控制。多種編輯方式，虛擬示教器、三維TCP框架拖動、對話框手動輸入。
（8）豐富的曲線編輯功能。借助廣泛流行使用的 CAD/CAM軟件強大的曲線和曲面編輯功能，完美支持復雜三維曲線和曲面加工工藝。一鍵生成軌跡和添加軌跡，可自動設置法向量和插補距離，并可對軌跡進行局部或整體平滑過渡。
（9）完善的外部軸控制功能。支持水平導軌和外部旋轉軸，最多同時支持一個導軌和兩個變位機的外部三軸聯動控制。
（10）支持三維曲線切割、三維工件表面處理、雕刻、噴涂等工藝。
（11）可實現工業機器人物聯網，具備信息化通訊模塊，實時獲取工業機器人運動參數；
（12）軟件提供強大的二次開發接口和個性化定制功能，支持用戶個性化定制軟件運行界面信息。
（13）具有圖像處理自動編程功能；可以通過拍照導入圖像，設置好參數，軟件自動處理生成軌跡。
★為保證軟件正版，投標時提供機器人離線編程教學軟件著作權證書原件備查。

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