2023 年山东省职业院校技能大赛 智能制造设备技术应用赛项任 务 书学生赛题 A比赛场次：第 场 赛位号：第 号1选手须知：1.如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，并 进行任务书的更换。2.比赛时间4.5小时，共有三个模块，采用结果评分。3.参考资料（工业机器人操作手册、视觉控制器操作手册、PLC 控制器操作手册、HMI操作手册、平台简介、设备附件等资料）放置 在“D:参考资料”文件夹中。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”， 例如：PLC-1-03，触摸屏文件的命名格式为“HMI+场次号 +位号”，例如：HMI-1-03，离线仿真文件的命名格式为“FZ+场次号 +位号”，例如FZ-1-03。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如表 1 所示。表 1 安装工艺表序号工艺要求1严格按照装配图的要求，将明细栏中的零件装配到对应位置。2各装配组件机构运行顺畅，不得有卡滞、异响现象。3装配过程中不可造成各零部件损伤。4模型组件固定牢靠、不得有松动现象。5部件安装不可有歪斜现象。6选手安装的机构组件定位尺寸与布局图尺寸保持一致，误差不超过 2mm。7气路连接正确。8气管端口剪切平齐，与气管接头连接紧固，所有的气动连接处不得 发生泄漏。9所有气管都必须使用线缆托架进行固定。10气管绑扎每隔 605mm 间距，绑扎电缆和气管必须分开绑扎，间 隔均匀，整体美观。11气管不得因为折弯、扎带太紧等原因造成气流受阻。12气管不得从线槽中穿过（气管不可放入线槽内）。13气管长度适中。运行期间， 不允许气管与驱动器、线缆或工件间发 生接触。14工作区域内工作台面和地面进行清理，无跌倒和绊倒的可能性。2任务 1-1 智能制造设备的机械装调（一）整体布局安装根据提供的工作台面布局图（见附件 1），按照图纸尺寸和工 艺要求，将装配检测单元、码垛单元、涂胶单元、打磨单元、料仓 单元、输送线等安装固定在工作台上， 并能满足工业机器人工作半 径范围。 （图纸实际尺寸不做考量）（二）单元机械装配根据提供的机械装配图（见附件 2），按照图纸要求完成装配检 测、视觉相机、安全光栅、打磨单元、料仓单元、码垛单元等机械安 装与调试，要求安装牢固， 单元机械功能正常。（三）单元气路安装根据提供的气动原理图（见附件 3），按照图纸要求完成工业机 器人快换气路、装配检测工位的气动回路安装与调试，安装完成后将 工作气压调整到 0.5Mpa，要求气路安装牢固、不漏气、工艺符合要求， 气路功能正常。任务 1-2 智能制造设备的电气装调（一）单元电气接线根据提供的电气原理图（见附件 4），按照图纸要求完成安全光 栅、装配检测工位的电气线路的连接，要求连接牢固、不松动、工艺 符合要求，电路功能正常。（二）PLC 的 I/O 信号连接根据提供的电气原理图（见附件 4）及 PLC 输入输出信号表，完 成 PLC 控制线路接线，要求连接牢固、不松动、工艺符合要求，电路 功能正常。选手需编制 PLC 程序、触摸屏界面完成 PLC 的 I/O 手动测试功3能，触摸屏页面参考下图 1 所示。要求能控制对应气缸、灯的动作， 监控限位开关的状态有无。图 1 装调测试页面参考图（三）工业机器人 I/O 信号配置在工业机器人示教器中，根据提供的电气原理图（见附件 4）及 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 等终端的实际接线，定义各信号的类型和功能。（四）工业机器人安全点设定工业机器人安全点，姿态为本体的 1 轴、2 轴、4 轴、6 轴关 节为 0, 3 轴关节为 0或 90, 5 轴关节为 90 或-90（即工业 机器人法兰盘 Z 轴方向为竖直向下）。任务 1-3 智能制造设备的建模仿真（一）三维布局搭建在离线仿真软件中，根据提供的布局装配图尺寸，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4台台面上所有单元均安放到位。（二）智能制造设备仿真1.涂胶仿真要求完成指定轨迹的涂胶仿真运行，轨迹 1-轨迹 4 编号可参考 附件 5（涂胶单元轨迹图） ，具体工艺过程要求如下：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，按照如下步骤依次完成基础涂胶工艺：（1）工业机器人完成轨迹 1 基础涂胶，向上偏移距离 5mm，轨 迹速度为 10mm/s。完成该轨迹后，机器人回安全点。（2）工业机器人完成轨迹 2 基础涂胶，向上偏移距离 20mm，轨 迹速度为 25mm/s。完成该轨迹后，机器人回安全点。（3）工业机器人完成轨迹 3 基础涂胶，向上偏移距离 20mm，轨 迹速度为 25mm/s。完成该轨迹后，机器人回安全点。（4）工业机器人完成轨迹 4 基础涂胶，向上偏移距离 5mm，轨迹 速度为 10mm/s。完成该轨迹后，机器人回安全点。2.码垛仿真要求完成双层码垛仿真运行，码垛料块运动方式与实际设备一致， 码垛垛型可参考附件 6（码垛垛型示意图），具体工艺过程要求如下：（1）工业机器人回到安全点，拾取夹爪工具，码垛工艺开始。（2）工业机器人从码垛平台 A 依次抓取码垛料块，在码垛平台 B 底层码垛，使用垛型方式 1，码垛顺序为 3-2-1。（3）工业机器人从码垛平台 A 依次抓取码垛料块，在码垛平台 B 顶层码垛，使用垛型方式 2，码垛顺序为 2-1-3。（4）放回工具， 工业机器人回到安全点。 3.装配仿真5要求完成装配任务仿真运行，零部件类型说明可参考附件7（企 业设备附件说明表），初始将.A1板放置在检测工位1上，零件B原料 盘放有不同类型零件B，具体工艺要求如下：（1）工业机器人回到安全点，拾取工具，装配工艺开始。（2）依次抓取B1、B3、B5、B7装配到零件A1对应装配位置上。（3）工业机器人选择合适工具，完成1个零件C（C1-C4任意1个 即可）的装配。（4）工业机器人选择合适工具，模拟拾取螺丝（在拾取螺丝位 置处机器人停留2s即可），完成4颗螺丝锁紧。（5）完成工位1的产品检测，要求工位1伸缩气缸缩回，缩回到 位后升降气缸下降，下降到位后等待3s，升降气缸上升，伸缩气缸回 位，绿色指示灯常亮。（6）检测完成，工业机器人放回工具， 回到安全点。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）智能制造设备维修1.正确完成工业机器人通信网线的连接。2.根据提供的气动原理图（见附件 3）和电气原理图（见附件 4）， 完成工业机器人的快换码垛夹爪工具和双吸盘工具的维修及手动功 能测试（快换工具能安装到工业机器人末端法兰上，且夹爪能实现夹 紧、松开动作，吸盘能实现打开关闭吸真空动作）。（二）工业机器人坐标系建立及测试1.完成工业机器人 6 个关节轴的零点标定。2.使用提供的尖点工具，操作工业机器人，完成 TCP 夹具工具坐 标系标定，手动操作工业机器人进行重定位运动，验证 TCP 准确性，6参照工具坐标系 XYZ 轴分别重定位旋转不低于 30 度，重定位完成后， 工具尖点与标定尖点间的偏移距离不超过 3mm。3.利用机器人完成码垛平台的工件坐标系标定，要求工件坐标系 的 X 轴与工业机器人基座标 X 轴相反，Y 轴与工业机器人基座标 Y 轴 相同。手动操作工业机器人进行线性运动，验证工件坐标系准确性， 参照工件坐标系 XY 轴正方向分别移动不少于 50mm，工业机器人移动 方向应与要求的工件坐标系标定方向一致。任务 2-2 智能制造设备维护验证完成主要功能部件的功能验证，选手需编制 PLC、触摸屏“功能 验证”页面（如图 2 所示）、机器人程序、视觉程序完成相关任务。图 2 功能验证页面参考图（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.在触摸屏功能验证页面，通过“力控功能验证”按钮启动工业 机器人运行；72.工业机器人拾取合适的快换工具；3.工业机器人依次抓取3个行星齿轮按力控方式，安装至轮架中， 安装时在触摸屏的“功能验证页面”实时显示XYZ三个方向的力控数 值，每个行星齿轮仅允许安装一次，且安装完成行星轮与太阳轮之间 可以实现啮合旋转运动；4.测试完成，工业机器人放回快换工具。（二）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物料的抓取任务， 具体工艺过程要求如下：1.手动将物料放置于输送线前端；2.在触摸屏功能验证页面，通过“跟踪功能验证”按钮启动工业 机器人运行；3.工业机器人从安全点出发，拾取合适快换工具； 4.工业机器人控制输送线运转；5.工业机器人从输送线上跟踪物料3s后抓取运动中的物料； 6.工业机器人控制输送线停止；7.工业机器人将物料放回料库； 7.工业机器人放回快换工具。（三）视觉分拣功能验证通过工业机器人与视觉系统配合，完成料盘中零件B1-B4的随机 抓取任务，具体工艺过程要求如下：1.使用提供的校准板，完成工业机器人与视觉的校准；2.编写视觉检测模板；3.编写工业机器人与视觉通信程序；4.编写工业机器人动作程序，要求完成以下动作流程：8（1）在触摸屏功能验证页面，通过“分拣功能验证”按钮启动工 业机器人运行；（2）工业机器人从安全点出发，拾取吸盘工具；（3）工业机器人运动到料盘进行拍照，获取视觉坐标；（4）工业机器人从料盘中分别拾取B1、B4零件各一个，并放置 到暂存区。 (工业机器人若检测不到合适的零件或出现重叠，可通过 料盘震动后，重新视觉检测，抓取零件)（5）机器人放回吸盘工具。注：评测时由裁判将 B1、B2、B3、B4 类型零件各 1 个随机放置 到料盘内，B1 零件被 B2 零件完全盖住，工业机器人若检测不到合适 的零件，可通过料盘振动动后，重新视觉检测，抓取零件。（四）RFID 功能验证1.选取一个带有 RFID 功能的零件，零件已预存生产工艺流程信 息 1、2、3、4 其中一个（评分时按裁判要求写入 1、2、3、4 其中的 1 个），编写 RFID 芯片手动读写测试程序，并在触摸屏的“功能验证 页面”显示对应手动读写以及读取信息呈现测试。2.编写自动化控制程序，实现 RFID 的自动读写，要求完成以下 动作流程：（1）在触摸屏功能验证页面，通过“RFID 功能验证”按钮启动 工业机器人运行；（2）工业机器人从安全点出发，拾取合适快换工具；（3）抓取带有 RFID 功能的零件到 RFID 读写器上读取数据；（4）若读出为 1，则移动至打磨单元对零件底部进行打磨，在底 部停留2s；若读出为 2，则移动至打磨单元对零件底部进行打磨，在 底部停留 5s；若读出为 3，则移动至打磨单元对