2023年成都市职业院校技能大赛智能制造设备技术应用赛项——任务书（教师赛样题）

4.选手在比赛过程中利用电脑创建的软件程序文件必须存储到“D:\技能比赛”文件夹中，其中PLC文件的命名格式为“PLC+场次号+位号”，触摸屏文件的命名格式为“HMI+场次号+位号”，离线仿真文件的命名格式为“FZ+场次号+位号”。未按要求保存的文件不予以评分。计算机编辑文件请实时存盘，建议10-15分钟存盘一次，客观原因断电情况下，酌情补时不超过15分钟。

5.任务书中只得填写比赛相关信息，不得出现学校、姓名等与身份有关的信息或与比赛过程无关的内容，否则成绩无效。

6.由于参赛选手人为原因导致比赛设备损坏，以致无法正常继续比赛，将取消参赛队比赛资格。

模块一智能制造设备安装与调试

安装工艺要求：

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的距离不超过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。

1.电缆和气管分开走线槽，气管在型材支架上可用线夹子绑扎带固定，两个线夹子之间的距离不超过120mm。走线槽的气管长度应合适，不能出现折弯缠绕和绑扎变形现象，不允许出现漏气现象。

2.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和松动。执行元器件气缸动作平缓，无强烈碰撞。

任务1-1智能制造设备的机械装调

（一）工作站台面单元布局

工作站台面单元布局要求：注意料仓单元、涂胶单元、码垛单元、废品单元、工具等的布局方向和安装形式，工作站台面布局图随任务书发放，具体位置尺寸满足子模块三中工业机器人工作半径范围即可。

（二）工具快换模块法兰端安装及气路连接

1.将工具快换模块法兰端已经安装到工业机器人第6轴法兰盘上。要求检查工具快换模块法兰端和工业机器人第6轴法兰盘的销钉孔对齐，螺钉紧固。

2.完成工具快换模块的气路连接，可使工具快换模块法兰端与工具端正常锁定和释放，并实现对夹爪工具和吸盘工具的动作控制。要求：正压气路用蓝色气管，负压气路用透明气管，法兰端气路图可参考D盘中参考资料。

3.将气路压力调整到0.4MPa~0.6MPa，打开过滤器末端开关，测试气路连接的正确性。

（三）单元机械装配

1.利用比赛位所提供的工具和零件，完成涂胶单元的结构件零件的安装，涂胶单元装配图可参考D盘中参考资料。

2.利用比赛位所提供的工具和零件，完成码垛单元的结构件零件的安装，码垛平台装配图可参考D盘中参考资料。

3.利用比赛位所提供的工具和零件，完成料仓单元结构件零件的安装，料仓单元装配图可参考D盘中参考资料。

4.利用比赛位所提供的工具和零件，完成废品单元结构件零件的安装，废品单元装配图可参考D盘中参考资料。

5.利用比赛位所提供的工具和零件，完成安全光栅单元的安装，安全光栅单元装配图可参考D盘中参考资料。

（四）机械安装及气路连接

1.利用比赛位所提供的工具和零件，完成部件1、部件2的机械结构件安装，位装配图可参考D盘中参考资料。

2.利用比赛位所提供的工具和零件，完成部件1、部件2的气路连接，气动原理图可参考D盘中参考资料。

任务1-2智能制造设备的电气装调

（一）位电气接线

1.利用比赛位所提供的工具和零件，完成部件1、部件2电气接线，信号对照表可参考D盘中参考资料。

2.利用比赛位所提供的工具和零件，完成光栅的电路接线，光栅电气接线信号对照表可参考D盘中参考资料。

（二）PLC的I/O信号连接

根据D盘中参考资料提供的PLC输入输出信号表，完成PLC控制线路接线。

（三）工业机器人I/O信号配置

在工业机器人示教器中，根据D盘中参考资料提供的工业机器人数字量输入、输出信号接线图，来完成工业机器人I/O信号与PLC、视觉控制器等终端的实际接线，定义各信号的类型和功能。

（四）工业机器人Home点

工业机器人Home点姿态为本体的1轴、2轴、3轴、4轴、6轴的关节为0°，5轴为90°。

任务1-3智能制造设备的建模仿真

（一）三维布局搭建

1.利用现场提供的测量工具，完成对工作站台面上所有单元组件实际安装位置的布局尺寸测量。

2.在离线仿真软件中，根据实际测量结果，对三维环境中的单元组件进行位置调整，使其与本赛位比赛平台一致，要求比赛平台台面上所有单元均安放到位。

（二）智能制造设备仿真

1.涂胶仿真

要求：完成涂胶任务仿真，具体工艺过程要求参照模块三中任务3-1的基础涂胶任务。

2.码垛仿真

要求：完成码垛任务仿真，具体工艺过程要求参照模块三中任务3-2的基础码垛任务。

模块二智能制造设备的维护及维修

任务2-1智能制造设备维修测试

（一）机器人设备的维修

1.正确完成机器人线缆连接。

2.正确完成机器人末端设备的维修。

（二）机器人的参数标定

1.正确完成机器人的参数设置。

2.使用提供的尖点工具，利用机器人完成夹爪工具坐标系的标定。

要求：为工具坐标系命名，完成后举手示意裁判，由裁判记录误差值。

任务2-2智能制造设备维护验证

智能制造设备维护验证任务主要考核学生验证机器人力控功能、视觉分拣以及输送线跟踪等功能的能力。

（一）力控装配功能验证

使用机器人，通过装配减速机的行星齿轮机构，验证其力控装配功能。具体要求如下：

1.机器人安装合适的快换工具；

2.编写力控指令，将3个行星齿轮安装至轮架中。安装时每个行星齿轮仅允许安装一次，安装后齿轮之间必须可以实现啮合旋转运动。

3.机器人放回快换工具。

（二）视觉分拣功能验证

通过机器人配合视觉，完成料盘零件的抓取任务，具体工艺过程要求如下：

1.使用提供的校准板，完成机器人与视觉的校准；

2.编写视觉检测模板；

3.编写机器人与视觉通信程序；

4.编写机器人动作程序，要求完成以下动作流程：

（1）机器人从安全点出发，拾取吸盘工具；

（2）机器人运动到料盘进行拍照，获取视觉坐标；

（3）机器人从料盘抓取蓝色零件1至零件暂存区（共需抓取两块，料盘内零件由裁判按随机放置），如无满足的零件，可通过料盘震动后，重新视觉检测，抓取零件；

（4）机器人放回吸盘工具。

（三）输送线跟踪功能验证

通过机器人配合输送线，完成输送线运动过程中中转盘的抓取任务，具体工艺过程要求如下：

1.机器人从安全点出发，拾取吸盘工具；

2.裁判手动将中转盘放置于输送线前端；

3.机器人控制输送线运转；

4.机器人从输送线上抓取中转盘；

5.机器人控制输送线停止；

6.机器人将中转盘放回料库（任意空位均可）；

7.机器人放回吸盘工具。

模块三智能制造设备的程序编制与运行

设计触摸屏功能主画面，点击对应的按钮可以进入相应的画面。

任务3-1产品的外壳涂胶

要求：将控制面板的“模式开关”切换到“自动”模式，将触摸屏从主画面切换至产品的外壳涂胶画面。若触发安全光栅，则报警（报警相关要求参照任务3-5）。完成基础涂胶和定制涂胶两项任务，涂胶单元A、B、C、D轨迹编号可参考D盘参考资料，具体工艺过程要求如下：

（一）基础涂胶

1.按下触摸屏产品涂胶画面中的“运行”按钮，涂胶计时开始，工业机器人回到Home点，拾取涂胶工具。

2.默认情况下涂胶工具位于涂胶单元上方、工具Z轴垂直于涂胶表面，按照如下步骤完成基础涂胶工艺：

（1）工业机器人完成A轨迹基础涂胶，轨迹速度为130mm/s。完成该轨迹后，机器人回Home点。

（2）工业机器人完成B轨迹基础涂胶，轨迹速度为800mm/s。完成该轨迹后，机器人回Home点。

（二）定制涂胶

完成基础涂胶工艺之后，开始定制涂胶工艺。在涂胶功能画面中，参照表3-1对所有定制轨迹参数进行设定，完成定制轨迹涂胶流程。默认情况下，涂胶工具的TCP位于涂胶单元轨迹线槽的中心线偏离涂胶单元平面上方6mm，轨迹速度为800mm/s，工具Z轴垂直于涂胶表面。

1.按下“运行”按钮，涂胶计时继续，以D1为起始点，D7为结束点，完成D轨迹的定制涂胶，在触摸屏设定的停留点按设定的停留时间停留，涂胶速度为90mm/s。到达特殊段时，按设定的模式对特殊段处理。完成涂胶特殊段后，机器人回Home点，继续完成剩余的轨迹涂胶。完成该轨迹后，机器人回Home点，暂停涂胶和计时。

2.按下“运行”按钮，涂胶计时继续，按照触摸屏设定的起点/终点1、起点/终点2和轨迹顺序，顺序连续完成B轨迹和C轨迹的涂胶。运行过程中，若裁判随机按下触摸屏上的“清理”按钮，机器人更换吸盘工具，利用小吸盘吹气功能对未完成的B、C轨迹进行吹气清理；运行过程中，若裁判随机按下“吹胶”按钮，吹胶计时开始，机器人更换吸盘工具，利用小吸盘吹气功能对已完成B、C轨迹进行干燥吹胶，吹胶计时暂停。吹胶或清理完成后，机器人更换涂胶工具完成剩余的轨迹涂胶。完成后，机器人回Home点。

3.工业机器人放回涂胶工具，工业机器人回到Home点，涂胶计时暂停，产品的外壳涂胶流程结束。

表3-1 定制涂胶工艺参数

轨迹编号	定制工艺参数	可选参数	参数说明
D轨迹涂胶	轨迹层数	1、2、3	1层：即从涂胶起始点开始，到涂胶结束点结束，单层涂胶； 2层：重复完成2次单层涂胶； 3层：重复完成3次单层涂胶。
	停留点	D2、D3、D4、D5、D6
	特殊段起点	D1、D2、D3、D4、D5、D6	起点编号小于终点编号
	特殊段终点	D2、D3、D4、D5、D6、D7	终点编号大于起点编号
	特殊段模式	模式一	跳过该段
	特殊段模式	模式二	每层中，该段完成2次单向涂胶（涂胶工具的TCP偏离涂胶单元平面20mm，轨迹速度为50mm/s，工具Z轴垂直于涂胶表面）
复合轨迹涂胶	起点/终点1；起点/终点2	B轨迹：B1、B2、B3、B4 C轨迹：C1、C2、C3、C4、C5、C6	起点与终点不能选择同一点
复合轨迹涂胶	轨迹顺序	1、2、3	选择“1”，B、C轨迹均按照编号从大到小的顺序顺时针涂胶；选择“2”，B、C轨迹均按照编号从小到大的顺序逆时针涂胶；选择“3”，B轨迹按照编号从小到大的顺序逆时针涂胶，C轨迹按照编号从大到小的顺序顺时针涂胶。

注意：如与工作站台面生产布局要求不一致，该模块不得分。

任务3-2产品的码垛

（一）基础码垛

具体工艺过程要求如下：

1.按下触摸屏的“运行”按钮，工业机器人回到Home点，拾取夹爪工具，码垛工艺开始。

2.工业机器人完成底层码垛，使用垛型方式1,码垛顺序1-2-3。

3.工业机器人完成顶层码垛，使用垛型方式2，码垛顺序3-2-1。

4.放回工具，工业机器人回到Home点。

（二）定制码垛

要求：将控制面板的“模式开关”切换到“自动”模式，将触摸屏从主画面切换至产品的码垛画面。若触发安全光栅，则会报警（报警相关要求参照任务3-5）。工艺流程起始状态为工业机器人在Home点，取垛单元中放置3~5个物料，码垛单元放置1~3个物料，初始垛型为垛型二。产品的定制码垛任务，具体工艺过程要求如下：

1.按下触摸屏的“定制码垛”按钮，开始定制码垛流程和码垛计时。选择合适工具探测出中物料数量。探测结束后，底层若缺物料，则由机器人补齐物料。回到Home点，暂停码垛和计时。

2.在触摸屏上选择工具(夹爪或吸盘)、取料位置(从上至下或底部)和码垛顺序(A-B-C或者C-B-A)。按下“运行”按钮，开始码垛和计时，工业机器人按照触摸屏设定的要求从码垛中依次取出3个物料放置于码垛单元，完成码垛，垛型与底层垛型一致。完成后机器人回到Home点，暂停码垛和计时。

3.在触摸屏上选择方式(按层数或按区域)，按层数则按照C-B-A的顺序先完成顶层，再完成底层；按区域则按照A-B-C的顺序，A 区域物料全部拆除再拆除B区域物料，以此类推。按下“运行”按钮，开始和计时，工业机器人按照触摸屏设定的要求将的物料拆除至取垛单元。完成后机器人回到Home点，暂停和计时。

4.在触摸屏设定画面中选择垛型(垛型1，垛型2或垛型3)。由裁判随机手动将上的物料取走m个(m：1-3)。按下“运行”按钮，开始码垛和计时，使用吸盘工具，按照触摸屏设定的要求完成两层物料码垛，两层垛型一致。若中拾取不到物料时回到Home点等待人工补料，相关要求见备注。完成后，工业机器人放回工具回到Home点，停止码垛和计时。垛型若为垛型1，触摸屏红色指示灯常亮，蜂鸣器报警，否则绿色指示灯常亮。

注：在码垛过程中，如出现中的物料不足的现象，则在产品码(拆)垛画面中显示缺少物料的数量，机器人回到Home点等待人工补料，人工补料完成后，点击“补料”按钮，机器人继续完成当前任务。

注意：如与工作站台面生产布局要求不一致，该模块不得分。

任务3-3产品零件装配

形状等特征参数的识别和输出，对PLC、HMI和工业机器人进行编程实现产品供料、检测、加工、分拣、装配、装配及质量检测及出入库任务。评分时采用工作站“自动”模式，工业机器人“自动模式”连续运行程序完成整个过程的演示。

（一）注意事项

产品由零件A、B、C三部分组成，零件B位于零件A与零件C之间。

运行前，考生提前将4个零件A（2个金属、2个非金属）摆放到自动供料单元料仓内，将4个零件C（2个金属、2个非金属）放置到仓储单元1-4号仓位，将8个不同属性的零件B随机摆放到视觉检测模块A区。

（二）PLC程序编写与调试

根据任务描述完成PLC控制程序的编写与调试，与工业机器人、视觉系统及RFID等通讯，完成传输带供料、视觉检测、加工、分拣、装配、入库、出库等工作。

（三）工业机器人程序编写及位置示教

1.编写工业机器人程序，完成工业机器人与PLC及视觉通讯。

2.按照动作流程编写工业机器人控制程序。

工业机器人动作流程要求如下：

1.设定工业机器人Home点姿态为本体的1轴、2轴、3轴、4轴、6轴的关节角度均为0°，5轴的关节角度为+90°（或-90°），即工业机器人法兰盘轴线方向为竖直向下。

2.工业机器人从夹具库抓取夹爪夹具。

3.供料模块推出零件A，工业机器人完成零件A动态追踪抓取。

4.将零件A搬运到检测单元，检测零件A的颜色及材质。

5.将零件A搬运到加工单元，完零件A加工（金属加工2S，非金属加工1S）。

6.加工完成后，对零件A去毛刺处理（机器人抓取圆柱体工件靠近但不接触去毛刺头，围绕工件轴线旋转 365°完成去毛刺作业。工件轴线与去毛刺工具轴线夹具基本在 45°附近）。

7.将零件A搬运到装配单元并定位。

8.工业机器人更换夹具，与视觉系统配合，抓取需要的零件B装配到零件A上。

9.工业机器人更换夹具，从1-4号仓位抓取零件C，装配到零件B上，完成装配。

10.将装配完成后的成品放置到RFID读写区，将成品信息（如零件A类型、零件B图案、入库号等）写入RFID芯片

11.机器人将成品入库到仓储1-4号工位槽内。

12.入库完成后，工业机器人将成品出库到暂存区1-4号位。

13.出库完成后，工业机器人将夹具放回夹具库。

（四）触摸屏程序编写与调试

触摸屏能设定自动仓储模块1-4号仓位零件A的类型（如金属、非金属等）、零件B的图案、零件C的类型、出库仓位号（成品出库到暂存区1-4号工位）；能控制设备启动、停止、机器人启动、机器人复位；能实时显示仓位状态（有无）、运行状态（运行灯、停止灯指示）、RFID读取的实时数据状态（如零件A类型、零件B图案、零件C类型、入库号等）；并以文字形式实时显示生产流程（至少包括供料中、检测中、装配中、入库中、出库中等）。

（五）视觉检测程序编写与调试

根据任务描述完成视觉程序编写与调试任务。

1.设置视觉软件参数，能正确显示工件图像。

2.操作视觉软件，触发相机拍照。

3.分别显示任意位置不同零件B的像素坐标值。

（六）自动运行程序与调试

系统自动运行，完成零件A、零件B、零件C的个性化定制生产。

1.在触摸屏设定零件A类型、零件B图案、零件C类型、入库号（调试时，由选手随机设置；评判时，选手按裁判指示设定仓位内容）。

2.自动模式下运行编写好的工业机器人程序。

3.工业机器人回到Home点后停止，等待PLC发送启动信号。

4.运行灯1Hz闪烁。

5.按下启动按钮，运行灯常亮。

6.工业机器人自动运行，从夹具库抓取夹爪夹具。

7.自动供料模块推出零件A，工业机器人动态追踪抓取零件A。

8.工业机器人将零件A搬运到检测单元，检测其材质。

9.检测完成后，工业机器人将零件A放置到加工单元并定位。

10.工业机器人和视觉配合完成零件B定位抓取，将设定的零件B装配到零件A；

11.工业机器人更换夹具。

12.根据设定的入库号，从自动仓储模块的仓位中抓取零件C，装配到零件B，完成装配。

13.工业机器人将装配完成后的成品放置到RFID读写器，将零件A类型、零件B图案、零件C类型、入库号等写入RFID。

14.工业机器人将成品入库到设定的仓位中。

15.1-4号仓位入库完成后，工业机器人将夹具放回夹具库。

16.工业机器人回到Home点，运行灯闪烁。

17.在触摸屏“出库设定”处设定成品出库到对应的仓位号。

18.按下启动按钮，运行灯常亮。

19.工业机器人自动运行，从夹具库抓取夹具。

20.工业机器人将要出库的成品放置到RFID读写器，读取芯片信息，并在触摸屏上实时显示。

21.读取完成后，机器人将成品出库到暂存区对应的仓位内。

22.1-4号仓位出库完成后，工业机器人将夹具放回夹具库。

23.工业机器人回到Home点，运行灯熄灭，停止灯闪烁。

24.按下停止按钮，停止灯常亮，流程结束。

任务3-4产品生产优化与安全

(一)设备安全及注意事项

1.程序正常运行过程中，若触发安全光栅，则设备进入“报警确认状态”，工业机器人速度降至当前速度的10%运行，“停止”指示灯、“启动”指示灯以2Hz频率闪烁，触摸屏弹出报警确认画面，如触摸屏画面图3-1中（a）图所示，并从零开始确认计时。若为误触发，则点击报警确认画面中的“继续加工”按钮，机器人速度恢复正常，“停止”指示灯熄灭，“启动”指示灯恢复常亮，报警确认画面消失；若为故障，则点击报警确认画面中的“停机检修”按钮，工业机器人立即停止运行，三色灯红灯闪烁报警，“停止”指示灯常亮，“启动”指示灯熄灭，触摸屏弹出设备正在检修画面，如触摸屏画面图3-1中（b）图所示，直到按下“重新”按钮，“启动”指示灯恢复常亮，“停止”指示灯熄灭，机器人继续运行，报警画面消失。若“报警确认状态”下确认时间到达10s还没有进行选择，则视为无人处理事故性触发，机器人停止运行，三色灯红灯闪烁报警，“停止”指示灯常亮，“启动”指示灯熄灭，触摸屏弹出设备急停画面如触摸屏画面图3-1中（c）图所示，直到按下“返回”，再次进入“报警确认状态”。