FCJD-1Q機電一體化綜合實訓考核設(shè)備

一、產(chǎn)品概述

本裝置是面向高端裝備制造行業(yè)的機電類智能產(chǎn)品，產(chǎn)品技術(shù)對接機電一體化技術(shù)國家專業(yè)教學標準，適合職業(yè)院校機電類專業(yè)人才培養(yǎng)，為國家智能制造人才培養(yǎng)服務(wù)。

本裝置是一種典型的機電一體化產(chǎn)品，涉及專業(yè)的崗位面向包括電氣控制系統(tǒng)安裝、調(diào)試、維護崗位，所針對的職業(yè)工種為維修電工、裝配鉗工、機械設(shè)備安裝工等。設(shè)備綜合運用工業(yè)機器人應(yīng)用技術(shù)、PLC控制技術(shù)、機器視覺技術(shù)、射頻識別技術(shù)、觸摸屏應(yīng)用技術(shù)、通信應(yīng)用技術(shù)、交流伺服應(yīng)用技術(shù)、交流變頻應(yīng)用技術(shù)、傳感器應(yīng)用技術(shù)、氣動控制技術(shù)、機械裝調(diào)技術(shù)及機電一體化高新技術(shù)的綜合應(yīng)用。通過模塊化的設(shè)計，每個單元可以單獨安裝、調(diào)試、運行、教學、實訓，學員可以從模塊化到整個單元、從單機到聯(lián)機、從簡單到復(fù)雜得學習各種機電一體化技術(shù)。整個設(shè)備共有多個單元，通過不同單元配置形式可以得到多種不同功能設(shè)備，從而實現(xiàn)不同的教學內(nèi)容。適合于各類職業(yè)院校、技工院校用于機電一體化、工業(yè)自動化及維修電工高級技術(shù)的實訓考核，可完成單站和整個生產(chǎn)線的安裝、編程、調(diào)試、故障排查及生產(chǎn)線優(yōu)化設(shè)計等完整的綜合工作任務(wù)。

該設(shè)備由顆粒上料單元、加蓋擰蓋單元、檢測分揀單元、工業(yè)機器人搬運單元和智能碼垛單元組成，包括了智能裝配、自動包裝、自動化立體轉(zhuǎn)儲及智能物流、自動檢測質(zhì)量控制、生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)等，是一個完整的智能工廠模擬裝置。應(yīng)用了工業(yè)機器人技術(shù)、PLC控制技術(shù)、機器視覺技術(shù)、射頻識別技術(shù)、變頻控制技術(shù)、伺服控制技術(shù)、工業(yè)傳感器技術(shù)、電機驅(qū)動技術(shù)等工業(yè)自動化相關(guān)技術(shù)，可實現(xiàn)空瓶上料、顆粒物料上料、顆粒填裝、加蓋、擰蓋、物料檢測、瓶蓋檢測、成品分揀、機器人抓取入盒、盒蓋包裝、貼標、搬運等智能生產(chǎn)全過程。

二、技術(shù)性能

1.交流電源：單相三線～220 V±10% 50Hz

2.工作環(huán)境：溫度-10～50℃ 環(huán)境濕度≤90% 無水珠凝結(jié)

3.整體外形尺寸約：5200mm×1040mm×1600mm（長×寬×高）

4.裝置容量：≤3.0kVA

5.安全保護功能：急停按鈕，漏電保護，過流保護。

三、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及功能組成

產(chǎn)品主要由顆粒上料單元、加蓋擰蓋單元、檢測分揀單元、工業(yè)機器人搬運單元、智能碼垛單元、裝配工作臺、電腦桌組成。各單元都具有獨立的PLC控制、有獨立的按鈕輸入與指示燈輸出，各單元既可以獨立運行、又可以通過通信進行聯(lián)機控制。

技術(shù)參數(shù)

四、 顆粒上料單元

1 、單元組成介紹

顆粒上料單元主要由工作實訓平臺、圓盤輸送機構(gòu)模塊、主輸送機構(gòu)模塊、顆粒上料機構(gòu)模塊、顆粒裝填機構(gòu)模塊及其控制系統(tǒng)等組成。工作實訓平臺整體采用鋁型材框架結(jié)構(gòu)，尺寸約800mm×1040mm×850mm，桌體封板采用1.5mm厚的優(yōu)質(zhì)鋼板，經(jīng)過機械加工成型，外表面噴涂環(huán)氧聚塑，整機既堅固耐用，又美觀大方，桌面采用20×80mm優(yōu)質(zhì)專業(yè)鋁型材拼接成型，可根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)的聯(lián)機情況隨意調(diào)整安裝位置；圓盤輸送機構(gòu)模塊有料盤、導(dǎo)向機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)電機等組成，實現(xiàn)瓶身的自動供給；顆粒上料機構(gòu)模塊由兩條皮帶組成，兩條皮帶不同方向運行，通過導(dǎo)向機構(gòu)實現(xiàn)顆粒物料定向選料，將顆粒輸送到料槽；顆粒裝填機構(gòu)底部裝有0-180度可調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)氣缸，上部裝有升降氣缸，通過前部吸盤吸取物料到物料瓶；控制系統(tǒng)布置于電氣控制掛板上，配置有PLC系統(tǒng)、交流變頻系統(tǒng)以及與控制要求配套的低壓控制器件，按鈕操作面板采用鋁板噴繪，控制按鈕采用方型按鍵設(shè)計，設(shè)置有“啟動、停止、復(fù)位、單機、聯(lián)機、急?！钡瓤刂乒δ堋?/font>

顆粒上料單元

2、 單元功能介紹

通過圓盤輸送機構(gòu)將空瓶逐個輸送到填裝輸送帶上；同時顆粒上料機構(gòu)中料筒推出物料，將物料輸送至取料槽；當空瓶到達填裝位后，定位夾緊機構(gòu)將空瓶固定；吸取機構(gòu)將分揀到的顆粒物料吸取并放到空瓶內(nèi)；瓶內(nèi)顆料物料達到設(shè)定的數(shù)量后，定位夾緊機構(gòu)松開，皮帶啟動，將瓶子輸送到下一個工位。本單元可選擇多樣化的填裝方式，可根據(jù)物料顏色進行不通方式的組合（最多裝填4顆）。

五、加蓋擰蓋單元

1、 單元組成介紹

加蓋擰蓋單元主要由工作實訓平臺、加蓋執(zhí)行機構(gòu)、擰蓋執(zhí)行機構(gòu)、物料傳輸皮帶、備用瓶蓋料倉及其控制系統(tǒng)等組成。工作實訓平臺整體采用鋁型材框架結(jié)構(gòu)，尺寸約800mm×1040mm×850mm，桌體封板采用1.5mm厚的優(yōu)質(zhì)鋼板，經(jīng)過機械加工成型，外表面噴涂環(huán)氧聚塑，整機既堅固耐用，又美觀大方，桌面采用20×80mm優(yōu)質(zhì)專業(yè)鋁型材拼接成型，可根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)的聯(lián)機情況隨意調(diào)整安裝位置；加蓋執(zhí)行機構(gòu)由推料氣缸、加蓋升降氣缸、壓料氣缸、取料吸盤、料筒組成，自動完成對瓶子的加蓋；擰蓋執(zhí)行機構(gòu)由擰蓋電機、擰蓋升降氣缸組成，自動完成對瓶子的擰蓋；備用瓶蓋料倉可進行插拔式快速更換；控制系統(tǒng)布置于電氣控制掛板上，配置有PLC系統(tǒng)以及與控制要求配套的低壓控制器件，按鈕操作面板采用鋁板噴繪，控制按鈕采用方型按鍵設(shè)計，設(shè)置有“啟動、停止、復(fù)位、單機、聯(lián)機、急?！钡瓤刂乒δ堋?/font>

加蓋擰蓋單元

2、 單元功能介紹

瓶子被輸送到加蓋機構(gòu)后，夾蓋定位夾緊機構(gòu)將瓶子固定，加蓋機構(gòu)啟動加蓋程序，將蓋子加到瓶子上；加上蓋子的瓶子繼續(xù)被送往擰蓋機構(gòu)，到擰蓋機構(gòu)下方，擰蓋定位夾緊機構(gòu)將瓶子固定，擰蓋機構(gòu)啟動，將瓶蓋擰緊。瓶蓋分為白色和藍色兩種。

六、檢測分揀單元

1、 單元組成介紹

檢測分揀單元由工作實訓平臺、檢測機構(gòu)、物料傳輸皮帶、不合格品分揀機構(gòu)、RFID識別機構(gòu)、視覺檢測機構(gòu)及其控制系統(tǒng)等部分組成，工作實訓平臺整體采用鋁型材框架結(jié)構(gòu)，尺寸約800mm×1040mm×850mm，桌體封板采用1.5mm厚的優(yōu)質(zhì)鋼板，經(jīng)過機械加工成型，外表面噴涂環(huán)氧聚塑，整機既堅固耐用，又美觀大方，桌面采用20×80mm優(yōu)質(zhì)專業(yè)鋁型材拼接成型，可根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)的聯(lián)機情況隨意調(diào)整安裝位置；檢測機構(gòu)采用一體式結(jié)構(gòu)，裝置有反射式傳感器和光纖式傳感器，能進行物料有無、瓶蓋擰緊與否等工況的檢測，檢測機構(gòu)還裝置有反應(yīng)檢測合格與否信號的彩燈，能根據(jù)物料的合格情況進行不同顯示；單元還包括RFID讀寫器和機器視覺，其中RFID能對每個瓶子內(nèi)的電子標簽進行識別讀取，視覺傳感器可以對瓶蓋進行顏色或內(nèi)容的識別；控制系統(tǒng)布置于電氣控制掛板上，配置有PLC系統(tǒng)以及與控制要求配套的低壓控制器件，按鈕操作面板采用鋁板噴繪，印有安全注意事項信息，控制按鈕采用方型按鍵設(shè)計，設(shè)置有“啟動、停止、復(fù)位、單機、聯(lián)機、急?！钡瓤刂乒δ?。

檢測分揀單元

2、 單元功能介紹

擰蓋后的瓶子經(jīng)過此單元進行檢測，進料傳感器檢測是否有物料進入，回歸反射傳感器檢測瓶蓋是否擰緊；檢測機構(gòu)檢測瓶子內(nèi)部顆粒是否符合要求，并進行瓶蓋顏色判別區(qū)分；擰蓋或顆粒不合格的瓶子被分揀機構(gòu)推送到廢品皮帶上（短皮帶）；廢品皮帶上又包含3個分揀機構(gòu)，可以分別對顆粒數(shù)量不合格、瓶蓋未擰緊、顆粒和瓶蓋均不合格的物料進行分揀；擰蓋與顆粒均合格的瓶子被輸送到皮帶末端，等待機器人搬運；配有彩色指示燈，可根據(jù)物料情況進行不同顯示。

七、工業(yè)機器人搬運單元

1、 單元組成介紹

工業(yè)機器人搬運單元主要由工作實訓平臺、6軸工業(yè)機器人、物料提升機構(gòu)、裝配臺、標簽庫及其控制系統(tǒng)等組成。工作實訓平臺整體采用鋁型材框架結(jié)構(gòu)，尺寸約800mm×1040mm×850mm，桌體封板采用1.5mm厚的優(yōu)質(zhì)鋼板，經(jīng)過機械加工成型，外表面噴涂環(huán)氧聚塑，整機既堅固耐用，又美觀大方，桌面采用20×80mm優(yōu)質(zhì)專業(yè)鋁型材拼接成型，可根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)的聯(lián)機情況隨意調(diào)整安裝位置；6軸工業(yè)機器人，載重量≥2Kg，工業(yè)機器人配置有氣動手抓＋真空吸盤復(fù)合夾具，可實現(xiàn)搬運、裝配、貼標等功能；物料提升機構(gòu)采用步進電機控制，可同時儲放三個物料，能根據(jù)使用情況實現(xiàn)自動提升；擋料機構(gòu)和定位機構(gòu)裝在裝配臺上，供物料盒的準確定位裝盒；控制系統(tǒng)布置于電氣控制掛板上，配置有PLC系統(tǒng)、步進驅(qū)動以及與控制要求配套的低壓控制器件，按鈕操作面板采用鋁板噴繪，印有安全注意事項信息，控制按鈕采用方型按鍵設(shè)計，設(shè)置有“啟動、停止、復(fù)位、單機、聯(lián)機、急?！钡瓤刂乒δ?。

工業(yè)機器人單元

2、 單元功能介紹

工業(yè)機器人搬運單元，A料盒補給升降機構(gòu)平臺與B料蓋補給升降平臺分別將料盒與料蓋提升起來，裝配臺擋料氣缸伸出，并A料盒補給升降機構(gòu)平臺將料盒推出至裝配臺上，裝配臺夾緊氣缸將物料盒固定定位，工業(yè)機器人前往前站搬運瓶子至裝配臺物料盒內(nèi)，待工業(yè)機器人將四個瓶子放滿后，工業(yè)機器人將料盒蓋吸取并將前往裝配臺進行裝配，工業(yè)機器人前往標簽?zāi)K，吸取對應(yīng)的標簽并依次按照瓶蓋上的顏色對應(yīng)的依次貼標。

八、智能碼垛單元

1、 單元組成介紹

智能碼垛單元主要由工作實訓平臺、工作平臺、堆垛機構(gòu)、觸摸屏及其控制系統(tǒng)等組成，工作實訓平臺整體采用鋁型材框架結(jié)構(gòu)，尺寸約800mm×1040mm×850mm，桌體封板采用1.5mm厚的優(yōu)質(zhì)鋼板，經(jīng)過機械加工成型，外表面噴涂環(huán)氧聚塑，整機既堅固耐用，又美觀大方，桌面采用20×80mm優(yōu)質(zhì)專業(yè)鋁型材拼接成型，可根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)的聯(lián)機情況隨意調(diào)整安裝位置；可實現(xiàn)2*3*3共18件物料的堆垛，堆垛機構(gòu)X\Y\Z軸為直線模組機構(gòu)，實現(xiàn)貨物的3維空間的定位，貨叉機構(gòu)為氣缸結(jié)構(gòu)，由2個精密伺服電機，2個步進電機共同進行高精度控制；控制系統(tǒng)布置于電氣控制掛板上，配置有PLC系統(tǒng)、交流伺服系統(tǒng)以及與控制要求配套的低壓控制器件，按鈕操作面板采用鋁板噴繪，控制按鈕采用方型按鍵設(shè)計，設(shè)置有“啟動、停止、復(fù)位、單機、聯(lián)機、急?！钡瓤刂乒δ堋?/font>

智能倉庫單元

2、 單元功能介紹

堆垛機構(gòu)把機器人單元物料臺上的包裝盒體叉取出來，然后按要求依次放入相應(yīng)位置，可進行產(chǎn)品的碼垛、移位等操作。

九、裝配工作臺

由臺身、臺面和工具柜三大部分組成。臺身用鈑金折彎焊接噴塑后組裝連接，臺面用高密度中纖板，表面貼壓防火板，耐腐蝕、防靜電。插座不占用臺面空間；帶一體化存儲式工具柜，2層抽屜式，帶管理功能。尺寸：1200mm×750mm×800mm(長×寬×高)。

十、工業(yè)機器人配套軟件

1、仿真軟件支持新時達、匯博、abb、Kuka、Fanuc、安川、史陶比爾、UR等多種機器人

2、具有離線編程功能，能夠直接生成包括但不限于匯博、abb、Kuka、Fanuc、安川、史陶比爾、UR等15種品牌機器人的代碼。

3、支持關(guān)節(jié)型機器人、Delta、SCARA、直角坐標等不同構(gòu)型機器人。
4、支持多種格式的三維CAD模型，可導(dǎo)入擴展名為step、igs、stl等格式。
5、支持工件校準功能，能夠根據(jù)真實情況與理論模型的參數(shù)誤差自動調(diào)整軌跡參數(shù)。
6、可實現(xiàn)工業(yè)機器人多種編程模式選擇。如手持工具或手持工件。
7、對三維模型可通過三維球功能對模型進行平移、旋轉(zhuǎn)操作。
8、軌跡生成可基于CAD數(shù)據(jù)，簡化軌跡生成過程，提高精度，可利用實體模型、曲面或曲線直接生成運動軌跡。
9、包含豐富的工藝應(yīng)用工具包，包含打磨、噴涂、銑削、焊接等?？梢宰杂稍O(shè)計定義工具及其坐標信息，實際工件與模型工件的坐標準確保持軌跡精度，碼垛工藝包模擬真實物料抓取擺放過程，支持APT Source和NC格式G代碼的導(dǎo)入并自動轉(zhuǎn)化工業(yè)機器人運動軌跡等功能。
10、包含豐富的軌跡調(diào)整優(yōu)化工具包，如碰撞檢查、工業(yè)機器人可達性、姿態(tài)奇異點、軸超限、節(jié)拍估算、軌跡自動調(diào)整優(yōu)化等功能。
11、工業(yè)機器人虛擬教學模塊，如虛擬示教器、機器人部件裝配、自動生成仿真運動視頻。可以生成播放的視頻和生成三維操作。
12、提供強大的python API功能支持，集成所有離線編程軟件的離線編程功能，并允許開展大量機器人機構(gòu)的自動化應(yīng)用。

十一、工業(yè)4.0仿真實訓軟件采用三維建模基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的計算機仿真模擬技術(shù)，可以進行PLC電氣控制仿真、電工電子仿真、氣動仿真、液壓仿真、傳感器仿真等工業(yè)常用技術(shù)仿真

1）PLC仿真可以通過PLC編程控制模型的相應(yīng)動作從而完成工序動作包含機械手仿真、自動門仿真、升降機仿真、分揀仿真、正反轉(zhuǎn)仿真、郵件分揀、流水線、自動分揀等。

2）電工電子仿真

（1）接線仿真（2）電路仿真（3）排故仿真（4）原理仿真

（5）電機拆裝仿真，三相異步機拆分、單相異步機拆分等

（6）儀器儀表的使用仿真萬用表、雙蹤示波器、信號發(fā)生器、頻譜儀、鉗形表等

3）氣動回路仿真

（1）軟件以氣動經(jīng)典22回路為依據(jù)開發(fā)出28回路的在線及離線仿真

（2）軟件中設(shè)置的14路考核內(nèi)容表現(xiàn)為典型氣路設(shè)備故障。

（3）軟件狀態(tài)含“模擬運行”“聯(lián)機運行”即離線仿真、在線仿真。

4）液壓回路仿真其界面可清楚的展示液壓元器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及液壓回路的工作過程。液壓傳動原理的動態(tài)演示并不少于18種動態(tài)演示。

5）傳感器仿真

（1）溫度變送傳感器器仿真包含溫度變送傳感器模擬拆裝；溫度變送傳感器模擬接線；溫度變送傳感器模擬運行仿真

（2）液位傳感器仿真包含液位傳感器模擬拆裝；液位傳感器模擬接線；液位傳感器模擬運行仿真

（3）流量傳感器仿真包含流量傳感器模擬拆裝；流量傳感器模擬接線；流量傳感器模擬運行仿真

十二、綜合測評系統(tǒng)要求

1、設(shè)備硬件一套

（1）、設(shè)備電源控制功能

（2）、硬件設(shè)置功能，可完成范圍（1-30）

2、測評軟件一套

軟件自帶題庫，題庫總量為不少于1300題，題庫包含：判斷題、單選題、多選題，系統(tǒng)必須具有實際設(shè)備操作考核功能。老師能對題庫進行編輯或設(shè)計、編輯，系統(tǒng)可以輸入圖片，圖片可以進行縮放、要求具有設(shè)備聯(lián)機考試功能，具有修改及編輯考試規(guī)則的功能，如：分數(shù)、題目的最大數(shù)量、發(fā)題模式（手動或隨機）、控制設(shè)備電源等功能。要求系統(tǒng)具有隨機出題功能模式，能夠有效地防止作弊行為，學生答題完成后能夠?qū)崿F(xiàn)自動評分。系統(tǒng)必須具有學生自行注冊個人信息生及成考核功能，成績單可以打印保存等?？己隧椖咳缦拢?/font>

（1）實驗設(shè)備的安全操作及注意事項考核

（2）PLC的操作及使用考核

（3）自動化設(shè)備的日常維護考核

（4）運動控制技術(shù)知識考核

（5）變頻器的使用與維護知識考核

（6）低壓電器類使用與維護知識考核

（7）氣動技術(shù)知識考核

（8）傳感器技術(shù)知識考核

（9）工業(yè)機器人基礎(chǔ)知識考核

（10）工業(yè)機器人的日常維護考核

（11）工業(yè)機器人的裝調(diào)考核

（12）自動化組網(wǎng)知識考核

（13）電器設(shè)備接線知識考核

（14）設(shè)備類考核項目（根據(jù)老師設(shè)置的說明和圖紙，學員通過設(shè)備現(xiàn)象來答題。發(fā)題實現(xiàn)答完一題發(fā)一題的效果。出題分隨機出題和手動出題兩種方式）

3、遠程客戶端（主要便于教師遠程監(jiān)控）

系統(tǒng)要求具有遠程客戶端，老師能通過手機APP登錄，還可以通過網(wǎng)址、二維碼等形式登錄，在手機、PC等遠程登錄實現(xiàn)監(jiān)控功能。主要功能如下：

（1）、考核相關(guān)項目的設(shè)置

（2）、題庫的選擇

（3）、考核指令的下達

（4）、分數(shù)讀取，設(shè)備電源的控制等

十三、實驗室安全管理平臺

1）該系統(tǒng)集成無線遠程實驗臺電源管理系統(tǒng)，通過手機或其他移動終端系統(tǒng)監(jiān)控查詢學生實驗臺的電源開關(guān)狀態(tài)；單獨開啟關(guān)閉學生實驗臺電源；全部開啟或全部關(guān)閉實驗臺電源功能；定時預(yù)約實驗臺電源開啟關(guān)閉功能。

2）在WiFi連接狀態(tài)，教師通過手機APP，可實時高速讀取實訓臺的電流、電壓值、功率因數(shù)等參數(shù)；實時顯示設(shè)備使用功率和歷史曲線，實時監(jiān)控設(shè)備的運行狀態(tài)、故障預(yù)警和異常報警

3）可設(shè)置實驗臺保護電壓和電流，當輸入電壓或者電流超過保護電壓值或者保護電流值自動切斷實驗臺電源保護設(shè)備，并推送信息到教師控制端。

四、設(shè)備配置清單

五、設(shè)備實訓

1. 電氣線路的連接；

2. 電氣元件的布局與組裝；

3. 系統(tǒng)的設(shè)計；

4. 通過PLC編程對各控制單元的操作；

5. 電氣類部件及組件的安裝；

6. 氣動類元件的安裝；

7. 機械零件的組裝；

8. 用氣量統(tǒng)計與分析；

9. 系統(tǒng)故障分析與處理；

10. 上料檢測單元操作實訓

11. 加蓋擰蓋單元操作實訓

12. 檢測分揀單元操作實訓

13. 6軸機器人搬運單元操作實訓

14. 立體倉庫單元操作實訓

15. 系統(tǒng)聯(lián)機綜合實訓

16. 故障診斷與排除部分實訓

17. 網(wǎng)絡(luò)部分實訓等