工业机器人视觉实训室建设方案纯方案12页.docx
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工业机器人视觉实训室建设方案纯方案12页
工业机器人视觉实训室建设方案
一、建设背景
工业4.0是针对人类工业革命以来的重大发展阶段来定义的。
在工业革命以前,人类的生产活动主要依据工匠手工完成,虽然具备高度定制化的能力,但却无法实现高效大规模生产。
随着水力、蒸汽及电力等外界能源的运用,尤其是流水线生产模式的出现,使人类掌握了复杂产品的稳定及规模生产的能力。
尤其战后,基于电子控制系统的大规模应用,使人类的大规模生产能力得以进一步增强。
然而,不断提高的生产效率的同时,人类也牺牲了定制化生产的能力。
每一件不同的产品,甚至不同型号的产品,都需要专门有一条生产线进行生产。
生产线上的操作工、设备也都是为该产品该型号准备的。
一旦更换产品或型号,即意识了生产线的重新分布和调度。
传统的生产方式,越来越不适应人类对于个性化产品的不断追求。
制造业急需从现有的硬性生产方式,向柔性生产方式、混线生产方式发展,在保证大规模生产能力的前提下,提供定制化生产能力。
其次,全球市场竞争的不断白热化,除少数原材料生产外,大部分终端消费类的商品都成为快消品。
商品从入市到退出的生命期时间越来越短。
许多电子类产品的销售周期仅为一年,甚至更短。
迫使制造业不断加快产品研发和入市的迭代速度。
往往一个新产品刚入市,下一代替代产品就已经开始研发。
这就促使了研发过程与生产制造过程的不断融合。
数字化平台技术正是为这一需求应运而生。
只有研发部门与生产部门完全实现了数字化,信息与知识才能在这两个环节中形成顺畅的交流,才能最大程度地缩短产品研发到上市的时间。
由此形成的从产品创意、设计、研发到生产全生命周期内的数字化融合趋势。
其三,为了最大程度地追求生产效率,制造业正在不断地追求生产过程的透明化。
通过大量信息化技术与智能技术的运用,企业对于订单的处理,已经从过去有多少原料就生产多少产品的“PUSH推式生产”,正向基于有多少订单就生产多少产品的“PULL拉式生产”模式。
制造业大量运用ERP、MES、EMS及CPS物联网技术等数字化技术,使得原材料、设备、能源、人员等各个要素在生产过程中均得以最优化配置,从而提高制造业的竞争力水平。
在工业4.0时代,人的作用仍然是不可替换的。
工业4.0绝不是意味着无人工厂。
“4.0”只是说明生产制造方式的改进,而与实现生产的具体要素无关。
即使是完成一项具体生产任务的场合,用人还是用机器的选择,仍然会根据应用场合的灵活度、成本、负荷、频率、速度、品质要求等诸多要素来决定的。
只是,即使是由人完成的工作,在4.0时代下也将由大量信息化辅助工具、防呆系统等帮助人完成。
此外,随着工业4.0时代技术的演变,人与设备(工具)之间的关系也将从单向的使用到双向的交互,生产设备将越来越扮演人类的合作伙伴的角色而非被动接受指令的机器。
由于大量信息化技术的引入,对传统的自动化类工程教育也形成了较大的冲击。
二、建设内容
1、六工位桌工业机器人实训区域
六工位桌工业机器人实训系统以负载3Kg的六自由度工业机器人为实训对象,配置多种应用模块,在人才培养上负责完成机器人技术的基础性培训教学,完成机器人初级及中级实训目标,学习机器人的基本理论知识和基本操作技能,如机器人基本参数设置、轨迹规划、示教编程、基本调试、基本维护等基本技能。
该实训装置属于典型的机器人基础技能培训应用设备,以六自由度机器人为中心,根据任务要求配置不同任务载体,培养学生对机器人基础知识的认知。
该设备任务载体采用模块化设计,具备独立性、兼容性、可移植性等特点;并预留了扩展与升级的接口,根据市场需求进行不断的开发升级或者学校用户自行创新设计新的功能模块。
满足并不仅限于搬运、程序选择、装配、入库等典型工业应用功能;每个功能模块相对独立,各功能模块拥有独立的机电接口;各模块均可拆卸、方便更换,耐用性好,每年正常使用的损耗率不超过20%;各功能模块设计和制造符合工业化设计标准。
2.仿真系统应用
仿真技术功能简介:
虚拟仿真(VirtualSimulation)是智能制造领域的一门新兴技术,通过CAD/CAM/CAE等技术将产品信息集成到计算机提供的可视化虚拟环境,虚拟仿真是智能制造的重要环节,可应用于生产线节拍控制分析、机器人运动控制、动力学分析、轨迹和路径规划离线编程、机器人与工作环境的相互作用等方面。
仿真软件功能简介:
支持多种品牌工业机器人离线编程操作,控制各轴运动,根据设计轨迹仿真运行,可以通过CAD模型直接生成运动轨迹,能支持提取三维几何模型边线生成机器人加工轨迹。
在仿真过程中可以对工业机器人可达性、姿态奇异点、轴超限等进行检查并;具有工业机器人轨迹优化功能,支持多种品牌工业机器人控制代码导出,可供该品牌控制器直接运行;可以单独以及批量修改、编辑轨迹点;有CAD数模情况,可导入扩展名为step、igs、stl格式文件格式的3DCAD模型;无CAD模型情况,可以按加工样件扫描产生的三角网格或纯点云数据拓扑直接产生轨迹;支持自定义工业机器人,并可对工具TCP等参数进行编辑修改;支持工件三点校准功能,能够根据真实情况与理论模型的参数误差自动调整轨迹参数;提供工业机器人应用仿真教学资源,如包含:
搬运、激光切割、焊接、喷涂、抛光、打磨、去毛刺、激光融覆,3D打印等实际应用案例;支持三维模型或者扫描三角网格数据的分层切片功能,用于3D打印或者喷涂等加工工艺。
开放API,支持二次开发等。
软件操作界面示意图如下:
机器人技术仿真软件操作界面示意图
3.教学课程资源建设
随着信息技术的发展,现代职业教育教学模式与传统的教学模式有了根本的不同,对工业机器人专业职业教育教学过程中老师的的教学方法和操作实践提出了更高的需求,需要在智能化、信息化的教学环境中来实现老师的教学活动和学生的学习操作实践活动。
工业机器人专业课程建设以“促进职业院校教育信息化建设,提升整个职业教育的信息化水平”为核心指导思想,以工业机器人专业教学资源云平台为载体,以理实一体化课程体系中的课程包和教学资源包为理论教学基础,以教学级和应用级的实训教学设备为技能实践助手,并结合先进的VR技术打造创新性的数字化虚拟现实教学资源。
实现从理论教学到虚拟操作,再到技能实践的“理、虚、实”一体化教学过程。
工业机器人专业课程建设分为公共基础课程、专业基础课程、专业核心课程三部分内容,我们重点打造和工业机器人相关的专业基础课程和专业核心课程,共计10门课程,具体课程内容如下:
专业教学课程资源建设内容一览表
序号
课程名称
课程包素材内容
课程标准
教材
教学设计
教学课件
学习工作页
数字化教学资源
1
《工业机器人基础》
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2
《ABB工业机器人认知与操作实践》
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3
《工业机器人维护与保养》
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4
《工业机器人离线编程及仿真》
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5
《工业机器人高级编程语言》
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6
《工业机器人故障诊断技术》
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7
《现场总线技术及运用》
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8
《工业机器人工作站及其应用》
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9
《工业机器人现场管理技术》
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10
《自动生产线的集成与控制》
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3.1课程标准
课程标准是规定某一学科的课程性质、课程目标、内容目标、实施建议的教学指导性文件。
展示1个或多个WORD、PDF等格式的文档,打开后以文本的格式呈现;课程标准案例
3.2教材
教材根据职业教育理实一体化课程改革的指导思想,强调以实践为主,理论知识为辅。
筛选工业机器人行业典型的工作任务,取材最贴近实际岗位工作的案例设计课程内容,让学生在做中掌握解决问题的方法和技能,是工业机器人专业理实一体化课程教材。
3.3教学课件
教学课件是以教学设计的思路为基础,以丰富多样的多媒体的形式把教学内容呈现出来,使教学内容更加形象化、趣味化,课堂更加生动活泼,让老师易教,学生易学。
3.4学习工作页
学习工作页是指导学生进行技能实践过程的操作流程和方法,并记录相关维修数据的文档,对学生的整个学习实践过程进行有效的指导和评估。
3.5数字化教学资源
教学资源是以平面动画、三维动画、视频和VR技术等多种多媒体方法展现专业技术和技能。
教学资源包的研发以教学项目库为主线,坚持碎片化、系统化的原则,方便被用户获取和使用,极大丰富了教师的教学方法和教学手段。
4、虚拟焊接机器人三维显示模块
系统具有三维的虚拟焊接机器人显示模块,以显示虚拟的焊接机器人、训练所需的焊件、焊接模拟环境,并可同步对应机器人示教器所有功能操作,本系统的培训课程至少有:
直线板焊接在线编程训练、管管对接焊接在线编程训练、曲面构件在线编程训练。
焊接机器人具备智能视觉识别系统,可自动识别工件外观及焊接位置,自动生成三维模型及焊接轨迹,示教器可与实物智能视觉焊接机器人进行数据共享与控制。
具体参数如下:
识别范围
横向≥1.8m
纵向≥1.5m
定位识别精度
精度≤5mm
三维模型及焊接轨迹生成时间
t≤20s
三、报价单
项目整体配置清单一览表
单位:
万元
序号
项目属性
建设模块/内容
单价
数量
合计
1
机器人技术教学实训设备
六工位桌工业机器人实训系统
45
2套
90
2
机器人技术配套教学资源
仿真系统实训软件:
Trustrobot/HedraSMF(No.03-01-002)STD教育版本
0.98
30套
29.4
工业机器人技术专业课程资源包
18
1套
18
虚拟焊接机器人三维显示模块
1套
3
教学辅助设施
机器人技术仿真实训电脑
0.5
30套
15
智能教学一体机(70寸)
2套
六边形桌椅
6套
文化场景设计及建设服务
1套
4
总计
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- 工业 机器人 视觉 实训室 建设 方案 12