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（学生赛样题）

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。

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（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150mm/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90mm/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7mm，轨迹速度为60mm/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，按照触摸屏设定参数，以C6为起始点，C2为终止点按照逆时针方向完成C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，到达特殊段起点时，按设定的处理方式对特殊段进行单向或往复涂胶。完成特殊段涂胶后，机器人回Home点，继续完成剩余的C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，按照触摸屏设定参数完成复合轨迹定制涂胶，轨迹速度为30mm/s。复合轨迹构成为：B轨迹起点-B轨迹终点-D轨迹起点-D轨迹终点，B轨按设定方向涂胶，D轨迹在设定停留点停留2s。机器人到达离开点时途径计时开始，若途径设定为涂胶，机器人使用涂胶工具对途径起点至途径终点轨迹段按顺时针方向涂胶；若途径设定为吹胶，机器人更换吸盘工具，利用小吸盘吹气功能，对途径终点至途径起点轨迹段按逆时针方向吹气。完成后途径计时结束（计时值保留在触摸屏上），机器人使用涂胶工具继续到达离开点，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。

3.工业机器人完成顶层码垛，使用垛型方式2。

4.放回工具，工业机器人回到Home点。

（二）定制码垛

具体工艺过程要求如下：

1.按下触摸屏的“定制码垛”按钮，回到Home点，开始定制码垛流程和码垛计时。

2.在触摸屏上选择工具（夹爪或吸盘）和码垛顺序（A-B-C、C-B-A或者B-A-C）。按下“运行”按钮，开始码垛和计时。完成后机器人回到Home点，暂停码垛和计时。

3.在触摸屏设定画面中选择垛型（垛型1，垛型2或垛型3）和每个区域的物料块数（一块、两块或者无）。由裁判随机手动将物料取走m个（m：1~3）。按下“运行”按钮，开始码垛和计时，选择合适工具，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，工业机器人回到Home点，停止码垛和计时。

4.在触摸屏上选择码垛方式（按层数或按区域），按层数码垛则按照C-A-B的顺序先完成顶层码垛，再完成底层码垛；按区域码垛则按照A-C-B的顺序，A区域物料全部拆除再拆除C区域物料，以此类推。按下“运行”按钮，使用吸盘工具，开始码垛和计时，工业机器人按照触摸屏设定的要求将的物料拆除至码垛。完成后机器人放回工具回到Home点，停止码垛和计时。按照层数码垛，触摸屏红色指示灯常亮，蜂鸣器报警，否则绿色指示灯常亮。

任务3-3产品零件装配与仓储

根据任务书要求，对视觉检测组件进行设置实现对零件的颜色、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”。