2019年山东省职业院校技能大赛中职组“机器人技术应用”赛项竞赛任务书（二）

选手须知：1.任务书共30页，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。2.参赛队应在4小时内完成任务书规定内容。3.竞赛设备包含1台计算机，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、触摸屏操作手册、平台简介、图片素材等）放置在“D:\参考资料”文件夹中。4.选手在竞赛过程中利用计算机创建的软件程序文件必须存储到“D:\技能竞赛”文件夹中，其中PLC文件的命名格式为“PLC+场次号+工位号”，触摸屏文件的命名格式为“HMI+场次号+工位号”，三维环境搭建文件的命名格式为“ART+场次号+工位号”，涂胶离线仿真文件的命名格式为“TJ+场次号+工位号”。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，酌情补时不超过十五分钟。5.任务书中只得填写竞赛相关信息，不得出现学校、姓名等与身份有关的信息或与竞赛过程无关的内容，否则成绩无效。6.由于参赛选手人为原因导致竞赛设备损坏，以致无法正常继续比赛，将取消参赛队竞赛资格。竞赛场次：第场赛位号：第号PAGE30PAGE30任务一机械及电气安装调试安装工艺要求：1.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。2.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。3.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。（一）工具快换模块法兰端安装及气路连接1.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。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。图1-1工具快换模块法兰端气路图纸（二）机械单元拆装利用竞赛工位所提供的工具和零件，完成如下各机械单元结构件零件的拆装。要求：将机械单元按照装配图完成拆卸，将零件在操作桌摆放整齐后报告裁判检查，检查完毕再按照图纸及工作站布局完成装配。1.利用竞赛工位所提供的工具和零件，完成涂胶单元的结构件零件的拆装。图1-2涂胶单元装配图

2.利用竞赛工位所提供的工具和零件，完成码垛单元的结构件零件的拆装。图1-3码垛单元平台A装配图图1-4码垛单元平台B装配图

3.利用竞赛工位所提供的工具和零件，完成料仓单元结构件零件的拆装。图1-5料仓单元装配图4.利用竞赛工位所提供的工具和零件，完成废品单元结构件零件的安装。图1-6废品单元装配图

（三）工作站台面单元布局工作站台面单元布局要求如图1-7所示注意芯片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具体位置尺寸满足任务二和任务三中机器人工作半径范围即可。图1-7工作站台面布局要求

（四）检测单元1号2号工位机械拆装及电气接线1.利用竞赛工位所提供的工具和零件，完成检测单元1号2号工位模块的拆装，按照1号工位，2号工位整个模块的拆卸和安装，参照拆装样例图，拆卸完成经裁判检查后方可安装。2.利用竞赛工位所提供的工具和零件，完成检测单元1号2号工位的气缸气路连接，能按要求可以实现工位安装台的推进缩回动作、检测灯的升降动作。图1-８检测单元1号2号工位气动原理图3.利用竞赛工位所提供的工具和零件，完成检测单元1号2号工位传感器、检测灯、指示灯等的电路接线，并调整传感器的安装位置使其可准确反馈气缸状态。图1-９检测单元1号工位电气接线信号对照表图1-10检测单元2号工位电气接线信号对照表

（五）PLC的IO信号连接根据表1-1和表1-2提供的PLC的IO信号表，完成控制面板上的PLC控制线路接线，并对线缆进行捆扎。注意：不允许更改设备中原有的线路，只允许在如图1-11所示的面板正面接线区域利用快接线缆完成PLC的IO的连接。图1-11PLC的IO信号接线区域表1-1PLC输入信号表序号地址功能注解序号地址功能注解1I0.0急停13I1.4升降气缸3下限2I0.1编程/运行14I1.5升降气缸3下限3I0.2启动15I1.6升降气缸4下限4I0.3停止16I1.7升降气缸4下限5I0.4自动启动17I2.0推动气缸1伸出位6I0.5暂停18I2.1推动气缸1缩回位7I0.6重新19I2.2推动气缸2伸出位8I0.7点对点/补偿20I2.3推动气缸2缩回位9I1.0升降气缸1上限21I2.4推动气缸3伸出位10I1.1升降气缸1上限22I2.5推动气缸3缩回位11I1.2升降气缸2上限23I2.6推动气缸4伸出位12I1.3升降气缸2上限24I2.7推动气缸4缩回位表1-2PLC输出信号表序号地址功能注解序号地址功能注解1Q0.0升降气缸113Q1.4红色指示灯12Q0.1升降气缸214Q1.5绿色指示灯13Q0.2升降气缸315Q1.6红色指示灯24Q0.3升降气缸416Q1.7绿色指示灯25Q0.4推动气缸117Q2.0红色指示灯36Q0.5推动气缸218Q2.1绿色指示灯37Q0.6推动气缸319Q2.2红色指示灯48Q0.7推动气缸420Q2.3绿色指示灯49Q1.0检测指示灯121Q2.4启动停止指示灯10Q1.1检测指示灯222Q2.5自动启动指示灯11Q1.2检测指示灯312Q1.3检测指示灯4（六）工业机器人IO信号配置在工业机器人示教器中，根据图1-12、图1-13提供的工业机器人IO信号板与PLC、视觉控制器等终端的接线图，定义各信号的类型和功能。图1-12工业机器人数字量输入信号接线图图1-13工业机器人数字量输出信号接线图（七）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轴的关节角度均为0度，5轴的关节角度为+90°，即工业机器人法兰盘轴线方向为竖直向下，如图1-14所示。图1-14工业机器人Home点姿态（八）离线编程三维环境搭建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的布局尺寸测量。2.在PQArt竞赛版软件中，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，使其与本赛位竞赛平台一致，要求竞赛平台台面上所有单元均安放到位。3.工作站模型文件可通过工具栏“工作站”按钮打开使用，通过工具栏“另存为”按钮保存到文件夹中，请勿擅自更改文件后缀。注：软件操作过程中注意随时保存比赛成果。

任务二外壳涂胶及产品码垛（一）外壳涂胶要求将控制面板“模式开关切换“运行模式将触摸屏从主画面切换至涂胶设定画面若触发安全光栅，则报警（报警相关要求参见任务四）。完成基础涂胶和定制涂胶两项任务涂胶轨迹如图22所示具体工艺过程要求如下：图2-2涂胶单元基础涂胶按下触摸屏涂胶设定画面中的“运行”按钮，触摸屏开始计时。工业机器人回到Home点，拾取涂胶工具（涂胶笔）。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10mm距离、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）工业机器人以A3点为起始点，以A6点为结束点，按照A3-A4-A5-A6的顺序完成A轨迹基础涂胶，轨迹速度为200mm/s。完成该轨迹后，机器人回Home点，停留3s。（2）工业机器人以B1点为起始点，B4为结束点，按照B1-B2-B3-B4的顺序完成B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，停留3s。（3）工业机器人以C1点为起始点和结束点，按照C1-C2-C3-C4-C5-C6-C1的顺序，完成C轨迹基础涂胶，分别在C3、C6点处停留2s，轨迹速度为100mm/s。完成该轨迹后，机器人回Home点，暂停涂胶和计时。注意：基础涂胶工艺同时需在PQArt软件中仿真。定制涂胶完成基础涂胶工艺之后，开始定制涂胶工艺。在涂胶设定画面中，参照表2-1对所有定制轨迹参数进行设定，按下“运行”按钮，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5mm，工具Z轴垂直于涂胶表面。图2-3涂胶功能画面按下“运行”按钮，按照触摸屏设定参数完成A轨迹的定制涂胶，在触摸屏设定的停留点停留3s，终止点为A6，涂胶速度为40mm/s。完成该轨迹后，机器人回Home点，暂停涂胶。按下“运行”按钮，按照触摸屏设定参数完成B轨迹定制涂胶，轨迹速度为50mm/s。起始点和终止点为同一点（B1~B4），涂胶方向为顺时针，涂胶的TCP偏移距离（1-5mm）由触摸屏设定。停留点为轨迹起始点算的第2个点（例如：起始点为B1，涂胶方向为顺时针，停留点则为B2），在停留点停留5s。完成该轨迹后，机器人回Home点，暂停涂胶。3.按下“运行”按钮，按照触摸屏设定参数完成D轨迹定制涂胶。起始点为D1点，终止点为D7点，当涂胶工具进入图2-2所示的特殊区域时，1-4号装配工位的红绿指示灯以2Hz的频率闪烁。4.工业机器人放回涂胶工具，工业机器人回到Home点。表2-1定制涂胶工艺参数序号轨迹编号定制工艺参数可选参数参数说明1A起始点A1-A6起始点可选择A1-A6中任意一点停留点A1-A6停留点可选择16中任意一点并在运行路径区间内涂胶方向顺时针图2-2中标注方向逆时针与图2-2中标注方向相反2B起始点、终止点B1-B4可选择B1-B4中任意一点偏移距离1-5mm第一次偏移距离为1-5mm3C正常区域轨迹速度100-200mm/s轨迹速度可以设置为100-200mm/s任意速度特殊区域轨迹速度10-50mm/s轨迹速度可以设置为10-50mm/s任意速度（二）产品码垛要求将控制面板的“模式开关”切换到“运行”模式，将触摸屏从主画面切换至码垛设定画面。若触发安全光栅，则会报警（报警相关要求参见任务四）。完成产品基础码垛和定制码垛任务，具体工艺过程要求如下：基础码垛1.按下触摸屏码垛设定画面中的“运行”按钮，触摸屏开始计时，工业机器人回到Home点，工具在设定画面选定。2.工业机器人从平台A的底部依次取出3个物料码放至平台B中，码垛垛型在码垛设定画面选择，如图2-6所示。3.工业机器人放回工具。4.工业机器人回到Home点,暂停码垛和计时。（a）垛型1 （b）垛型2图2-4基础码垛垛型图2-5码垛设定画面随机码垛完成基础码垛后，执行随机码垛，由现场裁判在取料架摆放随机数量的物料，选手选择合适的工具与方法探测物料数量，并根据物料数量在码垛平台按照不同的垛型码放。物料数量与垛型对照如图2-6所示。1.取料顺序由上依次向下。2.码垛设置画面可显示取垛架物料个数。3.工业机器人放回工具后回到Home点。4块物料摆放垛型4块物料摆放垛型图2-6码垛垛型

任务三产品异形芯片分拣安装与产品装配根据任务书要求对视觉检测组件进行设置实现对异形芯片的颜色形状等特征参数的识别和输出，对PC、MI和工业机器人进行编程实现电子产品装配及质量检测任务。评分时采用工作站“运”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）分拣、装配过程中注意事项1.系统初始状态：升降气缸上升，推动气缸伸出，指示灯熄灭，检测灯熄灭。2.产品检测要求：产品所在的工位推动气缸缩回，缩回到位后升降气缸下降，下降到位后检测LED灯闪烁（周期2s）4s，升降气缸上升，上升到位后推动气缸伸出，结果指示灯点亮（检测结果有三种情况，分别为成品即OK、废品即NG、半成品即SM。OK时，绿色指示灯常亮5s；NG时，红色指示灯以0.4Hz频率闪烁5s；SM时，红色指示灯以0.4Hz频率闪烁5s，同时绿色指示灯常亮5s）。3.芯片原料料盘、芯片回收料盘或产品中未摆放任何芯片的位置，称为空位；未安装任何芯片的产品，称为空板；若芯片原料料盘、芯片回收料盘和产品中相应位置放入了不同形状的芯片，则该芯片称为掺杂，将所有掺杂放至芯片原料料盘空位。只可使用吸盘工具对芯片空位进行探测，在探测出空位后不得再出现吸盘上无物料空吸现象；在拾取和安装芯片过程中，芯片不得掉落；吸盘工具安装芯片时，工具不能出现抖动现象；在产品安装过程中多余的芯片需放至芯片原料料盘。4.工位上产品中的芯片为掺杂，当经过视觉检测之后，相应工位的红色指示灯闪烁3s，同时蜂鸣器报警3s；如果原料盘或芯片回收料盘为掺杂芯片，当经过视觉检测之后，1-4所有工位的红色指示灯闪烁3s，同时蜂鸣器报警3s。5.异形芯片检测通过视觉检测组件完成，每个芯片只允许利用视觉检测一次。6.所编写的工业机器人程序，要尽可能的满足高效率的生产要求，整个任务过程中，机器人速度和路径要设置合理，运行安全，不允许出现撞机现象。7.分拣过程中用触摸屏实时显示机器人运行时间和分拣运行总时间（计时），如图3-6所示。8.螺丝锁紧过程中螺丝不得掉落，不得出现工业机器人运行错误或力矩报警。9.芯片在料盘的摆放位置编号如图3-1所示，整体料架如图3-2所示，芯片种类、颜色和型号如表3-1所示，产品初始状态如表3-2所示，产品芯片位置编号如图3-3所示，原料区初始化芯片数目如表3-3所示，产品目标安装状态如表3-4所示。图3-1 料盘芯片摆放位置编号图3-2 整体料架（a）A03产品 （b）A04产品（c）A05产品 （d）A06产品图3-3 产品芯片位置编号图图3-4 A03、A04、A05、A06产品螺丝孔编号表3-1 芯片种类、外观颜色和型号芯片种类CPU集成电路电容三极管外观颜色芯片型号ABABABAB表3-2 产品初始状态序号工位状态芯片数量有无盖板1一号工位随机随机2二号工位随机随机3三号工位随机随机4四号工位随机随机表3-3原料区初始化芯片数目三极管（个）电容（个）集成电路（个）CPU（个）7563表3-4 工位上产品的目标型号工位号芯片种类具体型号生产方式一号工位CPUA批量化生产集成电路A电容B三极管A二号工位CPUB集成电路B电容A三极管B三号工位CPU触摸屏设定定制化生产集成电路电容三极管四号工位CPU集成电路电容三极管（二）工作站产品分拣、装配控制面板“模式开关”切换“编程”模式时启动指示灯熄灭将触摸屏切换到手动画面，如图35所示，在该画面进行手动调试。图3-5手动控制画面图3-6PCB板放置方向将A04产品放置到一号工位，将A06产品放置到二号工位，将A05产品放置到三号工位，将A03产品放置到四号工位，PCB板放置方向由裁判在触摸屏设定，如图3-6所示。1.设备自检工作站切换“运行模式系统处于初始状态按“启动按钮启动指示灯点亮，系统按如下步骤进行自检：（1）同时点亮四个工位上的八盏指示灯（红灯和绿灯），以0.5Hz的频率闪烁3次后同时熄灭。（2）按照工位顺序（一号工位，二号工位，以此类推），依次缩回各工位上推动气缸，缩回到位5s后方可缩回下一个气缸。（3）按照工位顺序（四号工位，三号工位，以此类推），依次下降各工位上升降气缸，下降到位5s后方可下降下一个气缸。（4）同时点亮四个工位上检测灯。（5）完成以上动作后，按下“重新”按钮后，所有工位的推动气缸伸出，升降气缸上升，所有灯熄灭。2.简单分拣工艺流程完成设备自检后按自动启动按钮自动启动指示灯点亮系统按照如下步骤进入简单工艺分拣流程。（1）触摸屏切换到分拣设定画面，按下触摸屏上的“运行”按钮，开始记录分拣运行总时间，机器人拾取吸盘工具，回到ome点。图3-7分拣设定画面（2）按下“运行”按钮，开始记录机器人运行时间。机器人从芯片原料料盘区域中各种类最小位（料盘芯片摆放位置编号如图31所示开始拾取芯片安装到有盖板的产品空位处先安装数字小的工位，拆卸的盖板放至盖板原料区完成后机器人到Home点，机器人运行时间暂停。（3）第一次产品检测：同时对所有产品进行检测，检测结果均为G（具体的动作应满分拣装配过程中注意事项中的相关要求下同检测完毕后，触摸屏显示“第一次检测结束”。（4）按下“运行”按钮，继续进行产品的加工和机器人运行时间计时，触摸屏显示“一号工位芯片数量为奇数”或“一号工位芯片数量为偶数”；如果一号工位产品上芯片数量为奇数，则对一号和三号工位上产品中相同编（产品芯片位置编号如图33所示且种类相同的芯片进行互换。如果一号工位产品上芯片数量为偶数，则对一号和二号工位上产品中相同编且种类相同的芯片进行互换。完成后，机器人回到Home点，机器人运行时间暂停。（5）按下“运行”按钮，从芯片原料区中各种类最小位置拾取芯片安装到初始状态无盖板的产品空位处，先安装数字小的工位，安装完成后机器人回到home点，机器人运行时间暂停。（6）第二次产品检测：按照工位顺序，依次对所有产品进行检测（先A03产品再A04产品以此类推检测结果均为SM检测完毕后触摸屏显示“第二次检测结束”。3.复杂分拣工艺流程（1）完成基础分拣工艺流程后，设定三号和四号工位上芯片的目标型号，按运行按钮继续进行产品的加工和机器人运行时间计时按照表35的要求，对三号和四号工位上芯片进行调整（例如：三号工位CPU当前芯片型号为，设定的目标型号为B，按表35的调整结果则应将CPU型号调整为B）。调整过程中只可使用三号和四号工位上所有芯片，多余芯片放回原料区完成后，机器人回到ome点，机器人运行时间暂停。表3-5调整要求当前工位芯片型号（或状态）芯片定制目标型号调整结果型号或状态AAABABABBBBB空位AB空位BA（2）第一次复杂工艺产品检测：按照工位顺序，依次对所有产品进行检测（先四号工位，再三号工位，以此类推），定制化产品的检测结果为OK，批量化产品的检测结果为SM；检测完毕后，触摸屏显示“第一次复杂工艺产品检测结束”。（3）按下“运行”按钮，继续进行产品的加工和机器人运行时间计时；将一号和二号工位上的芯片调整至与表34相同的型号将三号工位上的芯片调整至与设定目标相反的型号调整过程中优先使用一号二号和三号工位上的芯，不足的从原料区补充，多余芯片放回原料区（从小往大位置放）。完成后，机器人回到Home点，机器人运行时间暂停。（4）第二次复杂工艺产品检测：在触摸屏中设定检测结果，按下“运行”按钮先同时对定制产品进行检测定制产品检测结束后再同时对批量化产品进行检测；检测完毕后，触摸屏显示“第二次复杂工艺产品检测结束”。4.安装入库（1）按下“运行”按钮，继续进行产品的加工和机器人运行时间计时；使用小吸盘的破真空功能对检测结果为SM产品的螺丝孔进行吹（要求小吸盘位于螺丝孔正上方3mm5mm的位置产品每个螺丝吹气时间为3s使用涂胶工具对检测结果为K产品的上表面轮廓进行涂（要求涂胶工具姿态合，涂胶时涂胶工具TCP偏离产品上表面3mm5m涂胶工具TCP速度为50mm/s），机器人放回涂胶工具，更换吸盘工具。（2依次安装所有产品的盖板(先安装03产品再安装04产品以此类推)；所有盖板安装完毕后，机器人放回吸盘工具，回到ome点，机器人运行时间暂停在触摸屏上设定产品上锁螺丝的顺序螺丝孔编号如图34所示按“运行按钮继续进行产品的加工和机器人运行时间计时根据第二次复杂工艺产品检测结果K的产品锁4颗螺丝G的产品锁2颗螺丝SM的产品锁3颗螺丝，完成产品的螺丝锁紧工作。（3）根据第二次复杂工艺产品检测结果，OK的产品放入成品区，NG的产品放入废品区，SM的产品放入盖板原料区。完成上述操作后，机器人放回工具，回到Home点，机器人运行时间暂停。5.流程结束按下工作站上“停止按钮所有推动气缸缩回所有升降气缸下降所有指示灯熄灭，分拣运行总时间暂停，分拣流程结束。（三）回收区排序要求在本任务中若触发安全光栅则报（报警相关要求参见任务四。若按下特殊工艺画面“报废按钮机器人需将当前正在排序的该种所有芯片放至原料区空位。1.按下特殊工艺画面“运行按钮机器人拾取吸盘工具后将回收区掺杂芯片剔除放至原料区空位。2.排序要求如下：CPU，A型芯片从1号位置开始依次往后摆放，B型芯片紧跟其后；集成电路，A型芯片从前往后摆放在奇数位置（编号如图3-1所示），B型芯片从后往前摆放在偶数位置；电容，如无掺杂，则A型芯片从21号位置依次往后摆放，B型芯片从26型芯片从21号位置依次往后摆放，A型芯片从26号位置依次往前摆放；三极管，A型芯片从13号位置开始依次往后摆放，B型芯片紧跟A型芯片依次往后摆放。3.完成排序后，机器人放回工具并回到Home点。表4-1回收区初始化芯片数目统计三极管（个）电容（个）集成电路（个）CPU（个）4683

任务四PLC编程、触摸屏编程及系统联调（一）HMI编程1.设计触摸屏功能主画面（图2-1），点击对应的按钮可以进入相应的画面。图2-1功能主画面（二）芯片状态监控要求PCB板上的芯片状态在触摸屏上进行显示，检测过的芯片显示实际图样，未检测过的芯片以白色显示，表示未知图样。图4-画面（三）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持续时间未到1s时视为偶然性触发不作任何处理触发持续时间超过1s未达5s时视为故障性触发工业机器人速度降至当前速度的10运行触发持续时间超过5s后视为事故性触，蜂鸣器报警工业机器人停止运动，特殊工艺画面弹出报警图片和相关文字当前程序所使用工具的TCP在基坐标系中的XYZ值，如图4（b所示。按住操作面板上的“重新”按钮2s，系统恢复正常运行，TCP坐标值复位为0。按返回键回到PCB芯片图样结果画面。（a）未报警状态 （b）报警状态图图4-1特殊工艺画面2.程序正常运行过程中按下“急停”按钮，所有动作立即停止，蜂鸣器报警，特殊工艺画面弹出报警图片和相关文如图4（b所示按住操作面板上的“重新”按钮2s，系统恢复正常运行，画面返回到PCB芯片图样结果画面如图4-2。（四）设备交付运行（此项任务不在竞赛4小时时间内评测）完成设备所有设计要求后