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工業(yè)機(jī)器人示教編程實(shí)驗(yàn)裝置
一、功能介紹
LG-BRI06型 工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)教學(xué)工作站針對(duì)學(xué)校的教學(xué)特點(diǎn)，綜合了理（工業(yè)機(jī)器人編程理論知識(shí)）、虛（工業(yè)機(jī)器人虛擬仿真實(shí)訓(xùn)任務(wù)）、實(shí)（實(shí)驗(yàn)工作站與實(shí)訓(xùn)任務(wù)配套）一體化教學(xué)特征，選用性能優(yōu)良的設(shè)備，采用最新自動(dòng)化技術(shù)，融合“智能制造、智慧工廠”理念，采用“模塊化、簡易化”設(shè)計(jì)方法，可充分學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人及其周邊應(yīng)用技術(shù)，切實(shí)掌握相關(guān)實(shí)操技能，基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)工作站具有如下特征：
1、知識(shí)面覆蓋廣：該實(shí)驗(yàn)裝置綜合應(yīng)用了多學(xué)科技術(shù)，適用于機(jī)械原理、自動(dòng)控制原理、電氣控制與可編程控制器、傳感器與檢測技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等課程的實(shí)踐教學(xué)，具體實(shí)踐內(nèi)容包括：工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)教學(xué)， 智能視覺系統(tǒng)的應(yīng)用，電氣控制與可編程控制器應(yīng)用，傳感器與檢測技術(shù)應(yīng)用，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，工業(yè)總線技術(shù)等。
2、性能質(zhì)量優(yōu)良：采用市場占有率高、應(yīng)用范圍廣的ABB品牌ABB IRB 120型工業(yè)機(jī)器人和自動(dòng)化控制行業(yè)領(lǐng)軍品牌的德國SIEMENS公司S7-2 00 SMART系列PLC控制系統(tǒng)，確保平臺(tái)設(shè)備性能完全滿足學(xué)校的基礎(chǔ)教學(xué)需求，綜合考慮了控制模塊的可拓展功能，通過總線模塊可將多套工作站組合連接起來；
3、運(yùn)行穩(wěn)定可靠：氣動(dòng)執(zhí)行設(shè)備采用企業(yè)實(shí)際應(yīng)用中常用的日本SMC品牌和臺(tái)灣AirTAC品牌優(yōu)質(zhì)氣動(dòng)組件；電氣控制元件采用企業(yè)實(shí)際應(yīng)用中常用的法國Schneider品牌和日本OMRON品牌繼電器、接觸器、按鈕等元器件，以確保設(shè)備功能可靠和豐富；
4、技術(shù)領(lǐng)先開放：工業(yè)機(jī)器人與PLC以及其他外圍器件的電氣接線全部引出到工作臺(tái)面，并使用通用端子，可方便實(shí)現(xiàn)工作站的信號(hào)連接實(shí)驗(yàn)， 方便對(duì)工作站控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆分教學(xué)、常規(guī)維護(hù)、簡單排錯(cuò)維護(hù)和工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用二次開發(fā)等實(shí)驗(yàn)操作；PLC控制組件為模塊化設(shè)計(jì)，可以根據(jù)需求隨意添加所需功能模塊，方便工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)功能擴(kuò)展；
5、資源豐富配套：配套的教學(xué)資源與工業(yè)機(jī)器人離線編程仿真軟件精密結(jié)合，與工作站深入融合，可在軟件中建立與真實(shí)工作站等比例的虛擬模型并進(jìn)行軌跡規(guī)劃、調(diào)整與仿真，充分體現(xiàn)出離線編程相對(duì)于在線示教的技術(shù)優(yōu)越性和操作便捷性；配套的課程資源由華昱智匯自主開發(fā)，涵蓋了基礎(chǔ)技術(shù)理論、實(shí)驗(yàn)操作過程、維護(hù)排錯(cuò)技巧、系統(tǒng)搭建調(diào)試、離線編程應(yīng)用等所有內(nèi)容，包含實(shí)體教材、PPT課件、實(shí)操錄像、專家講解等全方位資源，方便教學(xué)工作的開展，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。
1、軌跡模塊
如圖 2所示，基礎(chǔ)功能模塊分為基本軌跡練習(xí)區(qū)、離線編程練習(xí)區(qū)、坐標(biāo)系偏移練習(xí)區(qū)和復(fù)雜工藝軌跡練習(xí)區(qū)。在基本軌跡練習(xí)區(qū)，基礎(chǔ)軌跡包括的矩形軌跡、三角形軌跡和圓弧軌跡等，通過基礎(chǔ)軌跡區(qū)域可完成示教編程基本運(yùn)動(dòng)指令、精確定位和軌跡逼近等實(shí)驗(yàn)功能。離線編程區(qū)域設(shè)計(jì)了一個(gè)基本的橢圓軌跡和一個(gè)帶有復(fù)雜曲線的企鵝圖案，橢圓軌跡既可以通過多點(diǎn)示教編程和離線編程兩種方式完成，通過對(duì)比，可以直觀的了解兩種編程方式的差異和應(yīng)用場合，企鵝軌跡的繪制提高了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的趣味性。在坐標(biāo)系偏移練習(xí)區(qū)，有三個(gè)帶有平面坐標(biāo)系的三角形軌跡，通過此部分可訓(xùn)練坐標(biāo)系的建立及運(yùn)動(dòng)軌跡的平移和旋轉(zhuǎn)。
復(fù)雜工藝軌跡練習(xí)區(qū)由一條貼附在 3D 軌跡板凸起部分的復(fù)雜樣條曲線組成。在工業(yè)機(jī)器人抓持筆工具后，可在此部分實(shí)現(xiàn)模擬涂膠和焊接復(fù)雜軌跡的運(yùn)動(dòng)功 能，并在運(yùn)動(dòng)過程中練習(xí)調(diào)整工具姿態(tài)。
智能料庫分為上下兩層，每層設(shè)置 4 個(gè)工位。每個(gè)工位都可以放置正方形、長方形或圓形的物料。同時(shí)，每個(gè)工位安裝有傳感檢測裝置，可自行判斷此工位是否有物料。
模擬流水線模塊由多功能料井、自動(dòng)上料裝置、傳送裝置、視覺檢測裝置和廢料去除裝置組成，是一個(gè)集工業(yè)機(jī)器人、PLC、人機(jī)交互控制、傳感器、氣動(dòng)控制、視覺檢測等前沿技術(shù)的綜合性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
圖 4 模擬流水線模塊
多功能料井為鋁合金材質(zhì)，可兼容正方形、長方形和圓形三種形狀的物料塊以固定的姿態(tài)到達(dá)料井底部，料井底部設(shè)置有反射型光纖傳感器，當(dāng)傳感器檢測到有物料落下時(shí)，觸發(fā)自動(dòng)上料裝置，雙軸氣缸將物料推送到傳送裝置上。傳送裝置上電機(jī)配合精密減速器驅(qū)動(dòng)傳送帶模擬真實(shí)工廠的流水線，在流水線的中間設(shè)置有視覺檢測裝置，檢測合格產(chǎn)品可以到達(dá)傳送帶的末端，不合格產(chǎn)品作為廢料，由廢料去除裝置推出傳送帶。在傳送帶末端配有精密傳感器感應(yīng)產(chǎn)品是否到位。
4、視覺檢測模塊
視覺檢測裝置分為形狀識(shí)別和顏色識(shí)別兩部分，形狀識(shí)別采用高精度 CCD 視覺系統(tǒng)，檢測系統(tǒng)的基本工作原理是，首先建立起被檢測對(duì)象的標(biāo)準(zhǔn)圖像模板， 然后對(duì)生產(chǎn)過程中接受檢測的對(duì)象一一拍照成像，再把每一幅圖像，再把每一副 圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像板進(jìn)行對(duì)比評(píng)判，從而區(qū)分出不同物塊產(chǎn)品并按要求作相應(yīng)處理。實(shí)際上，在線視覺檢測系統(tǒng)在進(jìn)行對(duì)比評(píng)判時(shí)，主要是根據(jù)受檢對(duì)象的特征和需 要重點(diǎn)關(guān)注的部位，有選擇地設(shè)置一些檢測比較區(qū)域，并依據(jù)所選區(qū)域的特征利 用相應(yīng)的分析方法來進(jìn)行對(duì)比評(píng)判，以達(dá)到在線檢測的目的。色標(biāo)傳感器常用于 檢測特定色標(biāo)或物體上的斑點(diǎn)，就其原理來說并不是檢測顏色，它是通過檢測色 標(biāo)對(duì)光束的反射或吸收量與周圍材料相比的不同而實(shí)現(xiàn)檢測的。色標(biāo)傳感器實(shí)際 是一種反向裝置，光源垂直于目標(biāo)物體安裝，而接收器與物體成銳角方向安裝， 讓它只檢測來自目標(biāo)物體的散射光，從而避免傳感器直接接收反射光，并且可使 光束聚焦很窄。白熾燈和單色光源都可用于色標(biāo)檢測。
圖 5 視覺檢測連接方式
此模塊將視覺檢測與工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行應(yīng)用整合，賦予機(jī)器人智能化的能力， 打造出智能化自動(dòng)流水線系統(tǒng)，可以學(xué)習(xí)機(jī)器視覺與工業(yè)機(jī)器人協(xié)同工作的多個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。此模塊集相機(jī)、通信端口及圖像處理算法等智能圖像處理系統(tǒng)于一體， 也兼?zhèn)?nbsp;PC-BASE 圖像處理的靈活性。為方便客戶教學(xué)和研究等用途，視覺檢測系統(tǒng)具有良好的開放性，具有豐富的端口，不限定連接對(duì)象，可以實(shí)現(xiàn)與外圍設(shè)備的無縫通信。同時(shí)，從應(yīng)用程序構(gòu)筑到模擬均支持進(jìn)一步自定義開發(fā)環(huán)境，可以進(jìn)行二次開發(fā)的教學(xué)實(shí)踐。
搬運(yùn)碼垛是工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用最廣泛的行業(yè)之一，此模塊作為流水線下料的存放臺(tái)，臺(tái)面上設(shè)置有與物料形狀對(duì)應(yīng)的 6 個(gè)工位。當(dāng)傳送裝置末端到位傳感器檢測到有信號(hào)時(shí)，會(huì)出發(fā)機(jī)器人將物料塊從傳送帶末端搬運(yùn)到此臺(tái)面對(duì)應(yīng)的工位。同時(shí)，此模塊具有兩個(gè)獨(dú)立的碼垛練習(xí)工位，每個(gè)工位有三個(gè)尺寸相同的長方形碼垛塊，通過這 6 個(gè)碼垛塊可以練習(xí)數(shù)組和循環(huán)指令的使用。
機(jī)器人末端工具是機(jī)器人的執(zhí)行單元，如圖 8 所示此模塊包括尖點(diǎn)輔助工具、筆工具、氣動(dòng)夾爪工具和氣動(dòng)吸盤工具。尖點(diǎn)輔助工具形狀為圓錐，具有TCP 校準(zhǔn)功能，同時(shí)可以模擬去毛刺、涂膠工具。筆工具、夾爪工具和吸盤工具都配備了機(jī)械快換工具，與機(jī)器人法蘭盤的機(jī)械快換工具配套使用，可實(shí)現(xiàn)工具的快速更換。筆工具內(nèi)部設(shè)置有緩沖裝置，可以有效減少學(xué)生初步學(xué)習(xí)機(jī)器人操作時(shí)，由于不熟練導(dǎo)致剛性碰撞產(chǎn)生對(duì)工具的損壞。筆工具可以完成軌跡、寫字和繪畫等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，彩筆可快速更換。夾爪工具和吸盤工具采用國際知名品牌， 用于物料的抓取和吸附。
由工業(yè)機(jī)器人、IO 模塊、IO 操作臺(tái)、高性能 PLC、觸摸屏等構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人 IO 參數(shù)配置、通信設(shè)置及高級(jí)程序編程練習(xí)，通過 PLC 模擬工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)線應(yīng)用中的相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。為了模擬工業(yè)機(jī)器人真實(shí)應(yīng)用環(huán)境，操控平臺(tái)包含高性能 PLC 組件，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人與PLC 進(jìn)行通訊協(xié)調(diào)工作。PLC 采用德國 SIEMENS 品牌 SIMATIC S7-200 SMART 系列 PLC，如圖 68 所示。PLC采用專用高速處理芯片，基本指令執(zhí)行時(shí)間可達(dá) 0.15μs，在應(yīng)對(duì)繁瑣的程序邏輯、復(fù)雜的工藝要求時(shí)從容不迫，在同級(jí)別小型 PLC 中遙遙領(lǐng)先；采用模塊化設(shè)計(jì)， 方便二次升級(jí)和擴(kuò)展；內(nèi)置數(shù)字量輸入 24 點(diǎn)、數(shù)字量輸出 16 點(diǎn)，包含 4 路高速計(jì)數(shù)器，同時(shí)集成了 3 路最高可達(dá) 100KHz 的高速脈沖輸出，支持 PWM/PTO 輸出方式以及多種運(yùn)動(dòng)模型，可自由設(shè)置運(yùn)動(dòng)包絡(luò)；內(nèi)置以太網(wǎng)口，集成了強(qiáng)大的編程通信功能，方便快捷地實(shí)現(xiàn)程序上傳下載和與周邊設(shè)備的通信，簡化組網(wǎng)過程；在繼承 SIEMENS 編程軟件強(qiáng)大功能的基礎(chǔ)上，融入了更多的人性化設(shè)計(jì)，如新穎的帶狀式菜單，全移動(dòng)式界面窗口，方便的程序注釋功能，強(qiáng)大的密碼保護(hù)等。
臺(tái)面上所有功能部件采用模塊化設(shè)計(jì)，臺(tái)面上所有功能模塊具有可拆卸、可重復(fù)利用的優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)模塊都有獨(dú)立的氣路和電路系統(tǒng)，模塊間留有氣源和線路接口。學(xué)?？梢愿鶕?jù)教學(xué)需要進(jìn)行不同模塊的選配，在不同的情況下通過不同的組合達(dá)到不同的教學(xué)效果，功能模塊可以自由增減，搭配非常靈活。同時(shí)，學(xué)生在對(duì)機(jī)器人設(shè)備有一定的了解后，可對(duì)臺(tái)面進(jìn)行二次開發(fā)，根據(jù)興趣和需要自主設(shè)計(jì)趣味性或競賽性模塊，很大程度上提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
此工作站整體外形統(tǒng)一，具有外部通訊接口，所以有配置靈活、便于擴(kuò)展的優(yōu)點(diǎn)。各工作站既可以作為獨(dú)立的功能個(gè)體，完成機(jī)器人的實(shí)訓(xùn)任務(wù)。也可以作為相互的擴(kuò)展模塊，通過電纜緊密拼裝后組成一個(gè)整體的結(jié)構(gòu)。某一個(gè)工作站作為主控，其他工作站協(xié)同。通過之前所述不同的設(shè)計(jì)賦予每個(gè)工作站不同的功能， 可添加節(jié)拍控制、生產(chǎn)管理、工業(yè)系統(tǒng)工程等管理思路，使其整體實(shí)現(xiàn)更加多元化的功能。
關(guān)鍵詞： 數(shù)控車床 實(shí)訓(xùn)設(shè)備 實(shí)訓(xùn)裝置 教學(xué)儀器 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 教學(xué)設(shè)備 實(shí)訓(xùn)臺(tái) 考核裝置 技能考核 電工電子 實(shí)驗(yàn)裝置 數(shù)控技術(shù) 實(shí)訓(xùn)考核 技能實(shí)訓(xùn) 數(shù)控系統(tǒng) 電氣控制 自控實(shí)訓(xùn) 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 數(shù)控軟件 數(shù)控實(shí)訓(xùn) 電氣技術(shù) 數(shù)控設(shè)備 數(shù)控銑床 高教設(shè)備 教學(xué)車床 數(shù)控機(jī)床 職教設(shè)備 PLC控制 PLC技術(shù) PLC實(shí)驗(yàn)
LG-BRI06型 工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)教學(xué)工作站針對(duì)學(xué)校的教學(xué)特點(diǎn)，綜合了理（工業(yè)機(jī)器人編程理論知識(shí)）、虛（工業(yè)機(jī)器人虛擬仿真實(shí)訓(xùn)任務(wù)）、實(shí)（實(shí)驗(yàn)工作站與實(shí)訓(xùn)任務(wù)配套）一體化教學(xué)特征，選用性能優(yōu)良的設(shè)備，采用最新自動(dòng)化技術(shù)，融合“智能制造、智慧工廠”理念，采用“模塊化、簡易化”設(shè)計(jì)方法，可充分學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人及其周邊應(yīng)用技術(shù)，切實(shí)掌握相關(guān)實(shí)操技能，基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)工作站具有如下特征：
1、知識(shí)面覆蓋廣：該實(shí)驗(yàn)裝置綜合應(yīng)用了多學(xué)科技術(shù)，適用于機(jī)械原理、自動(dòng)控制原理、電氣控制與可編程控制器、傳感器與檢測技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等課程的實(shí)踐教學(xué)，具體實(shí)踐內(nèi)容包括：工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)教學(xué)， 智能視覺系統(tǒng)的應(yīng)用，電氣控制與可編程控制器應(yīng)用，傳感器與檢測技術(shù)應(yīng)用，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，工業(yè)總線技術(shù)等。
2、性能質(zhì)量優(yōu)良：采用市場占有率高、應(yīng)用范圍廣的ABB品牌ABB IRB 120型工業(yè)機(jī)器人和自動(dòng)化控制行業(yè)領(lǐng)軍品牌的德國SIEMENS公司S7-2 00 SMART系列PLC控制系統(tǒng)，確保平臺(tái)設(shè)備性能完全滿足學(xué)校的基礎(chǔ)教學(xué)需求，綜合考慮了控制模塊的可拓展功能，通過總線模塊可將多套工作站組合連接起來；
3、運(yùn)行穩(wěn)定可靠：氣動(dòng)執(zhí)行設(shè)備采用企業(yè)實(shí)際應(yīng)用中常用的日本SMC品牌和臺(tái)灣AirTAC品牌優(yōu)質(zhì)氣動(dòng)組件；電氣控制元件采用企業(yè)實(shí)際應(yīng)用中常用的法國Schneider品牌和日本OMRON品牌繼電器、接觸器、按鈕等元器件，以確保設(shè)備功能可靠和豐富；
4、技術(shù)領(lǐng)先開放：工業(yè)機(jī)器人與PLC以及其他外圍器件的電氣接線全部引出到工作臺(tái)面，并使用通用端子，可方便實(shí)現(xiàn)工作站的信號(hào)連接實(shí)驗(yàn)， 方便對(duì)工作站控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆分教學(xué)、常規(guī)維護(hù)、簡單排錯(cuò)維護(hù)和工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用二次開發(fā)等實(shí)驗(yàn)操作；PLC控制組件為模塊化設(shè)計(jì)，可以根據(jù)需求隨意添加所需功能模塊，方便工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)功能擴(kuò)展；
5、資源豐富配套：配套的教學(xué)資源與工業(yè)機(jī)器人離線編程仿真軟件精密結(jié)合，與工作站深入融合，可在軟件中建立與真實(shí)工作站等比例的虛擬模型并進(jìn)行軌跡規(guī)劃、調(diào)整與仿真，充分體現(xiàn)出離線編程相對(duì)于在線示教的技術(shù)優(yōu)越性和操作便捷性；配套的課程資源由華昱智匯自主開發(fā)，涵蓋了基礎(chǔ)技術(shù)理論、實(shí)驗(yàn)操作過程、維護(hù)排錯(cuò)技巧、系統(tǒng)搭建調(diào)試、離線編程應(yīng)用等所有內(nèi)容，包含實(shí)體教材、PPT課件、實(shí)操錄像、專家講解等全方位資源，方便教學(xué)工作的開展，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。
圖 1 工業(yè)機(jī)器人示教編程實(shí)驗(yàn)工作站
二、模塊配置1、軌跡模塊
如圖 2所示，基礎(chǔ)功能模塊分為基本軌跡練習(xí)區(qū)、離線編程練習(xí)區(qū)、坐標(biāo)系偏移練習(xí)區(qū)和復(fù)雜工藝軌跡練習(xí)區(qū)。在基本軌跡練習(xí)區(qū)，基礎(chǔ)軌跡包括的矩形軌跡、三角形軌跡和圓弧軌跡等，通過基礎(chǔ)軌跡區(qū)域可完成示教編程基本運(yùn)動(dòng)指令、精確定位和軌跡逼近等實(shí)驗(yàn)功能。離線編程區(qū)域設(shè)計(jì)了一個(gè)基本的橢圓軌跡和一個(gè)帶有復(fù)雜曲線的企鵝圖案，橢圓軌跡既可以通過多點(diǎn)示教編程和離線編程兩種方式完成，通過對(duì)比，可以直觀的了解兩種編程方式的差異和應(yīng)用場合，企鵝軌跡的繪制提高了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的趣味性。在坐標(biāo)系偏移練習(xí)區(qū)，有三個(gè)帶有平面坐標(biāo)系的三角形軌跡，通過此部分可訓(xùn)練坐標(biāo)系的建立及運(yùn)動(dòng)軌跡的平移和旋轉(zhuǎn)。
復(fù)雜工藝軌跡練習(xí)區(qū)由一條貼附在 3D 軌跡板凸起部分的復(fù)雜樣條曲線組成。在工業(yè)機(jī)器人抓持筆工具后，可在此部分實(shí)現(xiàn)模擬涂膠和焊接復(fù)雜軌跡的運(yùn)動(dòng)功 能，并在運(yùn)動(dòng)過程中練習(xí)調(diào)整工具姿態(tài)。
圖2 基礎(chǔ)功能模塊
2、智能料庫模塊智能料庫分為上下兩層，每層設(shè)置 4 個(gè)工位。每個(gè)工位都可以放置正方形、長方形或圓形的物料。同時(shí)，每個(gè)工位安裝有傳感檢測裝置，可自行判斷此工位是否有物料。
圖3 智能料庫模塊
3、模擬流水線模塊模擬流水線模塊由多功能料井、自動(dòng)上料裝置、傳送裝置、視覺檢測裝置和廢料去除裝置組成，是一個(gè)集工業(yè)機(jī)器人、PLC、人機(jī)交互控制、傳感器、氣動(dòng)控制、視覺檢測等前沿技術(shù)的綜合性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
圖 4 模擬流水線模塊
4、視覺檢測模塊
視覺檢測裝置分為形狀識(shí)別和顏色識(shí)別兩部分，形狀識(shí)別采用高精度 CCD 視覺系統(tǒng)，檢測系統(tǒng)的基本工作原理是，首先建立起被檢測對(duì)象的標(biāo)準(zhǔn)圖像模板， 然后對(duì)生產(chǎn)過程中接受檢測的對(duì)象一一拍照成像，再把每一幅圖像，再把每一副 圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像板進(jìn)行對(duì)比評(píng)判，從而區(qū)分出不同物塊產(chǎn)品并按要求作相應(yīng)處理。實(shí)際上，在線視覺檢測系統(tǒng)在進(jìn)行對(duì)比評(píng)判時(shí)，主要是根據(jù)受檢對(duì)象的特征和需 要重點(diǎn)關(guān)注的部位，有選擇地設(shè)置一些檢測比較區(qū)域，并依據(jù)所選區(qū)域的特征利 用相應(yīng)的分析方法來進(jìn)行對(duì)比評(píng)判，以達(dá)到在線檢測的目的。色標(biāo)傳感器常用于 檢測特定色標(biāo)或物體上的斑點(diǎn)，就其原理來說并不是檢測顏色，它是通過檢測色 標(biāo)對(duì)光束的反射或吸收量與周圍材料相比的不同而實(shí)現(xiàn)檢測的。色標(biāo)傳感器實(shí)際 是一種反向裝置，光源垂直于目標(biāo)物體安裝，而接收器與物體成銳角方向安裝， 讓它只檢測來自目標(biāo)物體的散射光，從而避免傳感器直接接收反射光，并且可使 光束聚焦很窄。白熾燈和單色光源都可用于色標(biāo)檢測。
圖 5 視覺檢測連接方式
圖 6 拍照?qǐng)D片處理流程
5、碼垛模塊搬運(yùn)碼垛是工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用最廣泛的行業(yè)之一，此模塊作為流水線下料的存放臺(tái)，臺(tái)面上設(shè)置有與物料形狀對(duì)應(yīng)的 6 個(gè)工位。當(dāng)傳送裝置末端到位傳感器檢測到有信號(hào)時(shí)，會(huì)出發(fā)機(jī)器人將物料塊從傳送帶末端搬運(yùn)到此臺(tái)面對(duì)應(yīng)的工位。同時(shí)，此模塊具有兩個(gè)獨(dú)立的碼垛練習(xí)工位，每個(gè)工位有三個(gè)尺寸相同的長方形碼垛塊，通過這 6 個(gè)碼垛塊可以練習(xí)數(shù)組和循環(huán)指令的使用。
圖 7 碼垛模塊
6、機(jī)器人工具模塊機(jī)器人末端工具是機(jī)器人的執(zhí)行單元，如圖 8 所示此模塊包括尖點(diǎn)輔助工具、筆工具、氣動(dòng)夾爪工具和氣動(dòng)吸盤工具。尖點(diǎn)輔助工具形狀為圓錐，具有TCP 校準(zhǔn)功能，同時(shí)可以模擬去毛刺、涂膠工具。筆工具、夾爪工具和吸盤工具都配備了機(jī)械快換工具，與機(jī)器人法蘭盤的機(jī)械快換工具配套使用，可實(shí)現(xiàn)工具的快速更換。筆工具內(nèi)部設(shè)置有緩沖裝置，可以有效減少學(xué)生初步學(xué)習(xí)機(jī)器人操作時(shí)，由于不熟練導(dǎo)致剛性碰撞產(chǎn)生對(duì)工具的損壞。筆工具可以完成軌跡、寫字和繪畫等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，彩筆可快速更換。夾爪工具和吸盤工具采用國際知名品牌， 用于物料的抓取和吸附。
圖 8 機(jī)器人工具模塊
7、綜合實(shí)驗(yàn)功能由工業(yè)機(jī)器人、IO 模塊、IO 操作臺(tái)、高性能 PLC、觸摸屏等構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人 IO 參數(shù)配置、通信設(shè)置及高級(jí)程序編程練習(xí)，通過 PLC 模擬工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)線應(yīng)用中的相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。為了模擬工業(yè)機(jī)器人真實(shí)應(yīng)用環(huán)境，操控平臺(tái)包含高性能 PLC 組件，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人與PLC 進(jìn)行通訊協(xié)調(diào)工作。PLC 采用德國 SIEMENS 品牌 SIMATIC S7-200 SMART 系列 PLC，如圖 68 所示。PLC采用專用高速處理芯片，基本指令執(zhí)行時(shí)間可達(dá) 0.15μs，在應(yīng)對(duì)繁瑣的程序邏輯、復(fù)雜的工藝要求時(shí)從容不迫，在同級(jí)別小型 PLC 中遙遙領(lǐng)先；采用模塊化設(shè)計(jì)， 方便二次升級(jí)和擴(kuò)展；內(nèi)置數(shù)字量輸入 24 點(diǎn)、數(shù)字量輸出 16 點(diǎn)，包含 4 路高速計(jì)數(shù)器，同時(shí)集成了 3 路最高可達(dá) 100KHz 的高速脈沖輸出，支持 PWM/PTO 輸出方式以及多種運(yùn)動(dòng)模型，可自由設(shè)置運(yùn)動(dòng)包絡(luò)；內(nèi)置以太網(wǎng)口，集成了強(qiáng)大的編程通信功能，方便快捷地實(shí)現(xiàn)程序上傳下載和與周邊設(shè)備的通信，簡化組網(wǎng)過程；在繼承 SIEMENS 編程軟件強(qiáng)大功能的基礎(chǔ)上，融入了更多的人性化設(shè)計(jì)，如新穎的帶狀式菜單，全移動(dòng)式界面窗口，方便的程序注釋功能，強(qiáng)大的密碼保護(hù)等。
圖 9 SIEMENS 品牌 SIMATIC S7-200 SMART 系列 PLC
8、模塊搭配靈活臺(tái)面上所有功能部件采用模塊化設(shè)計(jì)，臺(tái)面上所有功能模塊具有可拆卸、可重復(fù)利用的優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)模塊都有獨(dú)立的氣路和電路系統(tǒng)，模塊間留有氣源和線路接口。學(xué)?？梢愿鶕?jù)教學(xué)需要進(jìn)行不同模塊的選配，在不同的情況下通過不同的組合達(dá)到不同的教學(xué)效果，功能模塊可以自由增減，搭配非常靈活。同時(shí)，學(xué)生在對(duì)機(jī)器人設(shè)備有一定的了解后，可對(duì)臺(tái)面進(jìn)行二次開發(fā)，根據(jù)興趣和需要自主設(shè)計(jì)趣味性或競賽性模塊，很大程度上提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
圖 10 臺(tái)面模塊部件（可選配）
另外，模塊化機(jī)械設(shè)計(jì)是工業(yè)發(fā)達(dá)國家近二十年來一直采用的一種先進(jìn)的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法。學(xué)生自主設(shè)計(jì)臺(tái)面功能模塊可作為《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程的綜合實(shí)驗(yàn)部分。學(xué)生根據(jù)課上所學(xué)機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，在三維設(shè)計(jì)軟件中實(shí)現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)想法，可自行設(shè)計(jì)機(jī)器人末端工具，臺(tái)面工裝、生產(chǎn)流水線及視覺分揀等。學(xué)生也可組隊(duì)完成整個(gè)臺(tái)面的重新規(guī)劃，利用設(shè)備本體提供的氣路和電路總線，賦予臺(tái)面新的設(shè)計(jì)亮點(diǎn)。此部分也可作為機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、機(jī)電一體化、工業(yè)設(shè)計(jì)等專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容。此工作站整體外形統(tǒng)一，具有外部通訊接口，所以有配置靈活、便于擴(kuò)展的優(yōu)點(diǎn)。各工作站既可以作為獨(dú)立的功能個(gè)體，完成機(jī)器人的實(shí)訓(xùn)任務(wù)。也可以作為相互的擴(kuò)展模塊，通過電纜緊密拼裝后組成一個(gè)整體的結(jié)構(gòu)。某一個(gè)工作站作為主控，其他工作站協(xié)同。通過之前所述不同的設(shè)計(jì)賦予每個(gè)工作站不同的功能， 可添加節(jié)拍控制、生產(chǎn)管理、工業(yè)系統(tǒng)工程等管理思路，使其整體實(shí)現(xiàn)更加多元化的功能。