工業機器人生產線智能加工單元

智能加工單元
設備描述：智能加工單元包含帶第七軸的工業機器人，工業機器人夾具及快換裝置，機器人夾爪快換工作臺，能存放不少于三種毛坯且倉儲格為30位的立體倉庫，顯示加工統計數據、實時加工視頻和MES投屏數據的可視化終端，智能產線總控系統，安全圍欄，RFID讀寫系統及電子芯片，MES主控計算機及主控mes軟件，主控程序編程計算機及編程軟件，CAD/CAM軟件及計算機，配套桌椅等。
二、工業機器人
本項目中根據工件加工流程、加工機床及設備功能和布局選擇負載不小于20kg六關節工業機器人，工作范圍不小于1848mm。
（1）自由度：6；最大負載：20kg；最大工作半徑：不小于1848；重復定位精度：±0.06mm；
（2）運動范圍J1：±160°，J2：-175°-+175°，J3：+40°-+265°，J4：±180°，J5：±125°，J6：±360°；
（3）額定速度不小于：J1:99°/S，J2:87°/S，J3：144°/S，J4：180°/S，J5：180°/S，J6：225°/S；
（4）手腕容許慣性矩不小于：J4：10kgm2，J5：3kgm2，J6：0.8kgm2；
（5）手腕容許扭矩不小于：J4：140nm，J5：70nm，J6：30nm；
（6）溫度：0-45℃；濕度：20-80%；
（7）防護等級：IP54；安裝方式：
（8）基臺；本體重量：不大于305kg。
二、第七軸
（1）尺寸：不低于900mm，工作面高度:不大于350mm,有效長度不大于5m；
（2）驅動方式:伺服電機+減速機高精密行星減速機驅動，控制方式:機器人示教器控制,線速度:最大速度大于1.5m/s，重復定位精度:±0.2mm；
（3）傳動方式:齒輪齒條，高強度傳動，為工業機器人的定位提供更精準定位；
（4）直線導軌組：重載行導軌組可使行走精度得到更有效控制行程不小于3.8m，安裝后導軌平面度:±0.3mm；
（5）潤滑方式:潤滑泵脂潤滑；
（6）負載:不小于500kg；
（7）線纜拖鏈：將工業機器人動力線、編碼器線、信號線等集中保護；
（8）防護罩：工業機器人安裝滑板或風琴罩，保護導軌。
三、機器人夾具及快換裝置
（1）機器人側氣動快換夾持系統，帶檢測裝置，實現夾持與松開信號檢測。
（2）工具側氣動快換夾持手爪3套，帶檢測裝置實現有物料及夾緊與松開到位檢測，實現不小于Φ50大圓料，不小于Φ30小圓料及配合治具實現不小于80X80方料的夾持。
（3）卡爪上安裝RFID一體式讀寫器，可讀寫加工信息和加工狀態。
四、快換工作臺
（1）快換夾具工作臺放置于料倉側并和第七軸本體固定連接；
（2）快換夾具工作臺滿足三款手爪的放置功能，保證快換抓的放置重復定位精度±0.2mm，
（3）每個位置配置手爪放置到位傳感器。
五、立體倉庫
（1）立體倉庫帶有安全防護外罩及安全門，安全門設置工業標準的安全電磁鎖；
（2）操作面板配備急停開關、解鎖許可（綠色燈）、門鎖解除（綠色按鈕）、運行（綠色按鈕燈）；
（3）立體料倉工位設置30個，每層6個倉位，共5層，每個倉位配置RFID芯片，其中RFID讀寫頭安裝在工業機器人夾具上；
（4）立體料倉每個倉位需要設置傳感器和狀態指示燈，傳感器用于檢測該位置是否有工件，狀態指示燈分別用不同的顏色指示毛坯、車床加工完成、加工中心加工完成、合格、不合格五種狀態；485數據通訊；
（5）底層倉格放置方料治具，方料規格為不小于80X80mm2，中間兩層放不小于Φ50的園料，上方兩層放置不小于Φ30的園料；
（6）尺寸：長x寬x高約為：不小于1300mm x450mm x1700mm；
（7）和方料治具配合的零點夾具放置在加工中心工作臺上，采用氣動方式夾緊松開，最大夾緊力不小于10000KN，定位精度不大于0.005mm。
六、可視終端
功能：實時呈現加工中心、數控車床的運行狀態，工件加工情況（加工前、加工中、加工后）、加工效果（合格、不合格），加工日志，數據統計等，加工區域視頻顯示。
（1）品牌：國產名牌；如海信、TCL、康佳、長虹等
（2）總終端顯示采用3臺不低于55英寸；
七、智能產線總控系統
智能產線總控系統包含PLC電氣控制及I/O通訊系統，主要負責周邊設備及機器人控制，實現智能制造單元的流程和邏輯總控，負責整個產線的邏輯動作控制，機器人與機床、數字化料倉、檢測設備、RFID讀寫位等設備的生產協調控制及時序安排，是生產線安全防護、故障診斷與處理的重要組成部分。主控程序編程計算機及編程環境。（1）主控PLC采用S7-1215，并配有Modbus TC/IP通信模塊;
（2）配有16口工業交換機，包含無線路由器；
（3）外部配線接口采用航空插頭，方便設備拆裝移動；
（4）工控機采用PLC配套的不小于10寸的工觸摸屏的工控終端，包含產線啟動、產線復位，單機、聯機等物理按鍵。
（5）總控系統尺寸：不小于600mmx700mmx1400mm。
八、安全圍欄
設置安全圍欄及帶工業標準安全插銷的安全門，用來防止出現工業機器人在自動運動過程中由于人員意外闖入而造成的安全事故。
（1）自動線外圍防護設計參賽選手出入的安全門，配備安全開關，安全門打開時，除CNC外的所有設備處于下電狀態；
（2）尺寸：高1.2m，總長9m，模塊組合式結構網；
（3）將學校現有同類設備圍欄進行一致化處理。
九、RFID讀寫裝置及電子標簽
（1）RFID讀寫器采用高頻一體式讀寫頭,裝在機器人夾具上，RFID讀寫器參數:無線協議：ISO-15693，工作頻率：不低于13.56MHZ，輸出功率：不小于23dBm，無線速率：不低于26.5kb/s，讀寫距離：0-60mm，通信接口：RS232\RS485，通訊速率：不低于115200b/s，電源電壓：DC24，平均電流：0.05A，指示燈：2個LED，工作溫度：-25oc-70oc，工作濕度：5%-90%，防水防塵等級：IP67，耐沖擊性：GB/T2423.10-2008/IEC；
（2）RFID芯片采用載碼體，裝在立體料架上，便于信息跟蹤與追溯。RFID電子標簽參數：ISO-15693，工作頻率：不低于13.56MHZ，讀寫距離：0-45mm，工作模式：可讀可寫，數據保存時間：10年以上，重復擦寫次數：不小于10萬次，工作溫度：-25oc-70oc，4.工作濕度：5%-90%，防水防塵等級：IP67；
（3）立體倉庫每個倉格應配置1枚電子芯片，RFID讀寫器配置兩個，一個安裝與工業機器人末端，一個用于檢驗芯片讀寫的實時性。
十、計算機及軟件平臺
1.CAD/CAM平臺
（1）CAD/CAM采用MASTERCAM2022、安裝中機賽德VisualOne2022
（2）CAD/CAM用計算機，處理器：不低于i7-7700（3）內存：≥16GB；硬盤：≥1T可用空間；顯卡：不低于獨立顯卡，顯存2GB；系統不低于windows10 64位版本；不小于21寸液晶顯示器；
2.MES系統計平臺
（1）安裝最新版本MES系統、安裝伺服性能優化調整軟件、加工工藝優化軟件。
（2）處理器：不低于i7-7700（3）內存：≥16GB；硬盤：≥1T可用空間；顯卡：不低于獨立顯卡，顯存2GB；系統不低于windows10 64位版本；不小于21寸液晶顯示器。
3.主控PLC編程平臺
（1）處理器：不低于i7-7700（3）內存：≥16GB；硬盤：≥1T可用空間；顯卡：不低于獨立顯卡，顯存2GB；系統不低于windows10 64位版本；不小于21寸液晶顯示器；
（2）編程環境：博圖V16帶仿真模塊。
十一、智能產線MES系統
（1）智能產線MES系統軟件安裝于主控計算機端支持機床加工狀態加工實時數據監視，以類數控系統的界面顯示機床關鍵數據。
（2）支持訂單管理，用戶自定義生成訂單、訂單跟蹤、工序返修。
（3）支持加工程序管理，加工程序派發，一次派發多個加工程序。
（4）支持料倉管理，料倉盤點，五色燈通信，料位初始化，物料狀態實時跟蹤。
（5）支持在線監測，檢測數據設定，自動執行檢測程序，檢測結果顯示和檢測記錄保存。
（6）支持刀具管理，實時采集機床刀具數據，用戶可設定刀具補償參數。
（7）支持網絡攝像頭通信，攝像頭視頻播放、畫面抓取功能。
（8）支持機床、機器人、料倉、測頭單設備測試。
（9）支持故障診斷，數控系統實時報警監控，支持系統日志記錄。
（10）通過網絡連接數控系統，獲取數控系統軸的采樣數據。
（11）以波形的方式顯示軸的速度、位置、角度、負載等實時數據。
（12）通過對軟件采集和顯示數據的分析可以分析伺服性能，便于優化伺服參數。
采集加工過程的實時數據，獲取加工過程“心電圖”，建立實時數據和加工程序行之間的對應關系。
（13）基于實測數據優化進給速度，均衡刀具切削負荷和的同時，有效、安全的提高加工效率。
十二、伺服性能優化調整軟件
（1）通過總控端顯示終端連接連接車床、加工中心數控系統，實時獲取數控系統軸的采樣數據。
（2）對于實時采樣的機床數據以波形的方式顯示進給軸、主軸的速度、位置、負載等實時數據。
（3）通過對軟件采集和顯示數據的分析和標準值進行比較，分析伺服性能，形成調整優化建議。
十三、加工工藝優化軟件
（1）工藝優化軟件采集加工過程的實時數據，獲取加工過程“心電圖”，建立實時數據和加工程序行之間的對應關系。
（2）建立實時數據、材料去除率和加工程序行之間的對應關系，通過智能數據處理與分析，自動定位高負荷區和低負荷區的位置，通過時域和指令域的分析，建立不同負荷區與程序行間的映射關系。
（3）基于實測數據優化進給速度，均衡刀具切削負荷和的同時，有效、安全的提高加工效率。
十四、總控PLC軟件
（1）總控PLC負責整個產線的邏輯動作控制，協調產線的啟動、復位、倉庫的盤點。
（2）RFID數據的讀寫與生產環節相適應的RFID數據更新與顯示。
（3）控制機器人與數控車床、加工中心、料倉、快換夾具臺間的換爪，取放料，單一物料流加工和車銑混流加工。
（4）實現設備層故障檢測，流程中斷（暫停），電子圍欄監控與實時中斷等安全防護。
十五、資料及設備配套（根據院長辦公會議新增）
（1）標準技術文件：機床操作說明書、系統連接調試說明書、PLC編程說明書、參數說明書等、機床電氣說明書、機床機械說明書、機床精度檢驗表。
（2）車床配套：軟爪，硬爪至少各1副，鏜刀座4個，外圓刀壓刀塊8副，端面刀壓刀塊 4副，32、25、20、16、；12、10、8鏜刀套各1個，，安裝推料裝置的鏜刀座。
（3）料倉方形治具壓板及頂絲10套；和零點夾具配合的方形治具可拆卸定位銷5個。
（4）網線10米長3根、系統用數據總線0.5m2條、1米2條，5米2條。
（5）RFID電子芯片5個，RFID讀寫器及電纜1套。6.智能產線仿真軟件：SAIDE VisualOne（單機版最新版本）并配加密狗。

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工業機器人生產線智能加工單元