工业机器人生产线智能加工单元

智能加工单元
设备描述：智能加工单元包含带第七轴的工业机器人，工业机器人夹具及快换装置，机器人夹爪快换工作台，能存放不少于三种毛坯且仓储格为30位的立体仓库，显示加工统计数据、实时加工视频和MES投屏数据的可视化终端，智能产线总控系统，安全围栏，RFID读写系统及电子芯片，MES主控计算机及主控mes软件，主控程序编程计算机及编程软件，CAD/CAM软件及计算机，配套桌椅等。
二、工业机器人
本项目中根据工件加工流程、加工机床及设备功能和布局选择负载不小于20kg六关节工业机器人，工作范围不小于1848mm。
（1）自由度：6；最大负载：20kg；最大工作半径：不小于1848；重复定位精度：±0.06mm；
（2）运动范围J1：±160°，J2：-175°-+175°，J3：+40°-+265°，J4：±180°，J5：±125°，J6：±360°；
（3）额定速度不小于：J1:99°/S，J2:87°/S，J3：144°/S，J4：180°/S，J5：180°/S，J6：225°/S；
（4）手腕容许惯性矩不小于：J4：10kgm2，J5：3kgm2，J6：0.8kgm2；
（5）手腕容许扭矩不小于：J4：140nm，J5：70nm，J6：30nm；
（6）温度：0-45℃；湿度：20-80%；
（7）防护等级：IP54；安装方式：
（8）基台；本体重量：不大于305kg。
二、第七轴
（1）尺寸：不低于900mm，工作面高度:不大于350mm,有效长度不大于5m；
（2）驱动方式:伺服电机+减速机高精密行星减速机驱动，控制方式:机器人示教器控制,线速度:最大速度大于1.5m/s，重复定位精度:±0.2mm；
（3）传动方式:齿轮齿条，高强度传动，为工业机器人的定位提供更精准定位；
（4）直线导轨组：重载行导轨组可使行走精度得到更有效控制行程不小于3.8m，安装后导轨平面度:±0.3mm；
（5）润滑方式:润滑泵脂润滑；
（6）负载:不小于500kg；
（7）线缆拖链：将工业机器人动力线、编码器线、信号线等集中保护；
（8）防护罩：工业机器人安装滑板或风琴罩，保护导轨。
三、机器人夹具及快换装置
（1）机器人侧气动快换夹持系统，带检测装置，实现夹持与松开信号检测。
（2）工具侧气动快换夹持手爪3套，带检测装置实现有物料及夹紧与松开到位检测，实现不小于Φ50大圆料，不小于Φ30小圆料及配合治具实现不小于80X80方料的夹持。
（3）卡爪上安装RFID一体式读写器，可读写加工信息和加工状态。
四、快换工作台
（1）快换夹具工作台放置于料仓侧并和第七轴本体固定连接；
（2）快换夹具工作台满足三款手爪的放置功能，保证快换抓的放置重复定位精度±0.2mm，
（3）每个位置配置手爪放置到位传感器。
五、立体仓库
（1）立体仓库带有安全防护外罩及安全门，安全门设置工业标准的安全电磁锁；
（2）操作面板配备急停开关、解锁许可（绿色灯）、门锁解除（绿色按钮）、运行（绿色按钮灯）；
（3）立体料仓工位设置30个，每层6个仓位，共5层，每个仓位配置RFID芯片，其中RFID读写头安装在工业机器人夹具上；
（4）立体料仓每个仓位需要设置传感器和状态指示灯，传感器用于检测该位置是否有工件，状态指示灯分别用不同的颜色指示毛坯、车床加工完成、加工中心加工完成、合格、不合格五种状态；485数据通讯；
（5）底层仓格放置方料治具，方料规格为不小于80X80mm2，中间两层放不小于Φ50的园料，上方两层放置不小于Φ30的园料；
（6）尺寸：长x宽x高约为：不小于1300mm x450mm x1700mm；
（7）和方料治具配合的零点夹具放置在加工中心工作台上，采用气动方式夹紧松开，最大夹紧力不小于10000KN，定位精度不大于0.005mm。
六、可视终端
功能：实时呈现加工中心、数控车床的运行状态，工件加工情况（加工前、加工中、加工后）、加工效果（合格、不合格），加工日志，数据统计等，加工区域视频显示。
（1）品牌：国产名牌；如海信、TCL、康佳、长虹等
（2）总终端显示采用3台不低于55英寸； 
七、智能产线总控系统
智能产线总控系统包含PLC电气控制及I/O通讯系统，主要负责周边设备及机器人控制，实现智能制造单元的流程和逻辑总控，负责整个产线的逻辑动作控制，机器人与机床、数字化料仓、检测设备、RFID读写位等设备的生产协调控制及时序安排，是生产线安全防护、故障诊断与处理的重要组成部分。主控程序编程计算机及编程环境。（1）主控PLC采用S7-1215，并配有Modbus TC/IP通信模块;
（2）配有16口工业交换机，包含无线路由器；
（3）外部配线接口采用航空插头，方便设备拆装移动；
（4）工控机采用PLC配套的不小于10寸的工触摸屏的工控终端，包含产线启动、产线复位，单机、联机等物理按键。
（5）总控系统尺寸：不小于600mmx700mmx1400mm。
八、安全围栏
设置安全围栏及带工业标准安全插销的安全门，用来防止出现工业机器人在自动运动过程中由于人员意外闯入而造成的安全事故。
（1）自动线外围防护设计参赛选手出入的安全门，配备安全开关，安全门打开时，除CNC外的所有设备处于下电状态；
（2）尺寸：高1.2m，总长9m，模块组合式结构网；
（3）将学校现有同类设备围栏进行一致化处理。
九、RFID读写装置及电子标签
（1）RFID读写器采用高频一体式读写头,装在机器人夹具上，RFID读写器参数:无线协议：ISO-15693，工作频率：不低于13.56MHZ，输出功率：不小于23dBm，无线速率：不低于26.5kb/s，读写距离：0-60mm，通信接口：RS232\RS485，通讯速率：不低于115200b/s，电源电压：DC24，平均电流：0.05A，指示灯：2个LED，工作温度：-25oc-70oc，工作湿度：5%-90%，防水防尘等级：IP67，耐冲击性：GB/T2423.10-2008/IEC；
（2）RFID芯片采用载码体，装在立体料架上，便于信息跟踪与追溯。RFID电子标签参数：ISO-15693，工作频率：不低于13.56MHZ，读写距离：0-45mm，工作模式：可读可写，数据保存时间：10年以上，重复擦写次数：不小于10万次，工作温度：-25oc-70oc，4.工作湿度：5%-90%，防水防尘等级：IP67；
（3）立体仓库每个仓格应配置1枚电子芯片，RFID读写器配置两个，一个安装与工业机器人末端，一个用于检验芯片读写的实时性。
十、计算机及软件平台
1.CAD/CAM平台
（1）CAD/CAM采用MASTERCAM2022、安装中机赛德VisualOne2022
（2）CAD/CAM用计算机，处理器：不低于i7-7700（3）内存：≥16GB；硬盘：≥1T可用空间；显卡：不低于独立显卡，显存2GB；系统不低于windows10 64位版本；不小于21寸液晶显示器；
2.MES系统计平台
（1）安装最新版本MES系统、安装伺服性能优化调整软件、加工工艺优化软件。
（2）处理器：不低于i7-7700（3）内存：≥16GB；硬盘：≥1T可用空间；显卡：不低于独立显卡，显存2GB；系统不低于windows10 64位版本；不小于21寸液晶显示器。
3.主控PLC编程平台
（1）处理器：不低于i7-7700（3）内存：≥16GB；硬盘：≥1T可用空间；显卡：不低于独立显卡，显存2GB；系统不低于windows10 64位版本；不小于21寸液晶显示器；
（2）编程环境：博图V16带仿真模块。
十一、智能产线MES系统
（1）智能产线MES系统软件安装于主控计算机端支持机床加工状态加工实时数据监视，以类数控系统的界面显示机床关键数据。
（2）支持订单管理，用户自定义生成订单、订单跟踪、工序返修。
（3）支持加工程序管理，加工程序派发，一次派发多个加工程序。
（4）支持料仓管理，料仓盘点，五色灯通信，料位初始化，物料状态实时跟踪。
（5）支持在线监测，检测数据设定，自动执行检测程序，检测结果显示和检测记录保存。
（6）支持刀具管理，实时采集机床刀具数据，用户可设定刀具补偿参数。
（7）支持网络摄像头通信，摄像头视频播放、画面抓取功能。
（8）支持机床、机器人、料仓、测头单设备测试。
（9）支持故障诊断，数控系统实时报警监控，支持系统日志记录。
（10）通过网络连接数控系统，获取数控系统轴的采样数据。
（11）以波形的方式显示轴的速度、位置、角度、负载等实时数据。
（12）通过对软件采集和显示数据的分析可以分析伺服性能，便于优化伺服参数。
采集加工过程的实时数据，获取加工过程“心电图”，建立实时数据和加工程序行之间的对应关系。
（13）基于实测数据优化进给速度，均衡刀具切削负荷和的同时，有效、安全的提高加工效率。
十二、伺服性能优化调整软件
（1）通过总控端显示终端连接连接车床、加工中心数控系统，实时获取数控系统轴的采样数据。
（2）对于实时采样的机床数据以波形的方式显示进给轴、主轴的速度、位置、负载等实时数据。
（3）通过对软件采集和显示数据的分析和标准值进行比较，分析伺服性能，形成调整优化建议。
十三、加工工艺优化软件
（1）工艺优化软件采集加工过程的实时数据，获取加工过程“心电图”，建立实时数据和加工程序行之间的对应关系。
（2）建立实时数据、材料去除率和加工程序行之间的对应关系，通过智能数据处理与分析，自动定位高负荷区和低负荷区的位置，通过时域和指令域的分析，建立不同负荷区与程序行间的映射关系。
（3）基于实测数据优化进给速度，均衡刀具切削负荷和的同时，有效、安全的提高加工效率。
十四、总控PLC软件
（1）总控PLC负责整个产线的逻辑动作控制，协调产线的启动、复位、仓库的盘点。
（2）RFID数据的读写与生产环节相适应的RFID数据更新与显示。
（3）控制机器人与数控车床、加工中心、料仓、快换夹具台间的换爪，取放料，单一物料流加工和车铣混流加工。
（4）实现设备层故障检测，流程中断（暂停），电子围栏监控与实时中断等安全防护。
十五、资料及设备配套（根据院长办公会议新增）
（1）标准技术文件：机床操作说明书、系统连接调试说明书、PLC编程说明书、参数说明书等、机床电气说明书、机床机械说明书、机床精度检验表。
（2）车床配套：软爪，硬爪至少各1副，镗刀座4个，外圆刀压刀块8副，端面刀压刀块 4副，32、25、20、16、；12、10、8镗刀套各1个，，安装推料装置的镗刀座。
（3）料仓方形治具压板及顶丝10套；和零点夹具配合的方形治具可拆卸定位销5个。
（4）网线10米长3根、系统用数据总线0.5m2条、1米2条，5米2条。
（5）RFID电子芯片5个，RFID读写器及电缆1套。6.智能产线仿真软件：SAIDE VisualOne（单机版最新版本）并配加密狗。