《机器人技术应用项目教程》（第二版）课件 5项目十一 模块B 工业机器人系统的集成应用

第五篇

腾飞

主

编：蒋正炎副主编：张

俊、嵇朋朋、舒晓春2024年9月项目十一PCB异形插件生产装配项目十一模块A工业机器人系统的安装调试项目十一模块B工业机器人系统的集成应用项目十一模块C工业机器人的维护维修第五篇

腾飞模块B工业机器人系统的集成应用

工业机器人系统的集成应用是机器人技术应用赛项核心内容，涉及产品的外壳涂胶、产品的码（拆）垛、产品异形芯片装配、产品盖板装配与出入库以及产品生产优化与安全多个典型应用场景。通过触摸屏功能主画面切换任务。

模块B-1产品的外壳涂胶【任务要求】

将控制面板的“模式开关”切换到“自动”模式，将触摸屏从主画面切换至产品的外壳涂胶画面，按照任务书要求完成基础涂胶和定制涂胶两项任务。若触发安全光栅，则报警（报警相关要求参照模块B-5）。

【任务目标】1.能使用离线软件仿真基础涂胶轨迹，并在工业机器人工作站上验证。2.能完成产品的外壳涂胶触摸屏设计。3.能完成CD复合轨迹的定制轨迹编程。4.能根据触摸屏设定内容完成CD复合轨迹定制涂胶的调试。

模块B-1产品的外壳涂胶任务准备：一、基础涂胶1.工艺过程的起始点为工作原点。2.工业机器人自动完成涂胶工具的抓取动作。3.要求涂胶工具的尖点依次沿涂胶单元如图上的编号为A、B、C的轨迹完成涂胶连续动作。4.A轨迹要求：机器人按照A4-A5-A6-A1的顺序完成，轨迹速度为100mm/s，完成后回到Home点（及工作原点）停留3S。模块B-1产品的外壳涂胶任务准备：5.B轨迹要求：机器人按照B4-B1-B2-B3-B4的顺序完成，轨迹速度为50mm/s，B4-B1的涂胶高度为5mm，B1-B2的涂胶高度为10mm，B2-B3的高度为5mm，B3-B4的涂胶高度为5mm，并在B1、B2、B3点停留3S，完成后回到Home点（及工作原点）停留3S。6.C轨迹要求：机器人按照C5-C4-C3-C2-C1-C6-C5的顺序完成，轨迹速度为150mm/s，当机器人到达C4、C2时停留2S，完成后回到Home点。7.涂胶过程中，要求涂胶工具的尖点始终位于涂胶单元轨迹线槽的中心线，默认偏离涂胶单元平面上方5mm距离。二、定制涂胶1.完成基础涂胶轨迹后通过触摸屏选择定制复合轨迹段完成复合轨迹涂胶。2.完成所有涂胶轨迹后，工业机器人自动完成涂胶工具的放回动作；3.涂胶过程中工具不可掉落，不得发生碰撞干涉。4.触摸屏计时根据实际涂胶运行状态同步。【任务实施】模块B-1产品的外壳涂胶一、基础涂胶任务由两位选手合作完成，选手A在竞赛现场提供的电脑上利用“RobotArt竞赛版”软件完成指定涂胶轨迹的离线仿真编程并保存，选手B利用选手A提供的程序进行工作站的运行调试并对不符合要求的轨迹进行调整和修改，最后进行实物调试，具体操作如下。1.选手A利用电脑上的“RobotArt竞赛版”软件菜单栏中“打开”按钮，功能将任务一所保存的“涂胶编程”工程文件打开。【任务实施】模块B-1产品的外壳涂胶2.在软件界面右侧控制界面的调试面板中，将机器人调整至工作原点，即“J5”的值改成90°，其余为0°，如图所示。3.右键单击工业机器人法兰处，在弹出的菜单中选择“插入POS点（MoveAbsJoint）”,并在左侧加工管理栏下方“轨迹”中的“过渡点”右击选“重命名”，名称改为“工作原点”并确定，如图所示。【任务实施】模块B-1产品的外壳涂胶4.选中涂胶工具，右击选择“安装生成轨迹”选项，并设置“出入刀量”为“200”，生成抓取涂胶工具的轨迹如图所示。5.右击“工作原点”并复制“工作原点”，将机器人回到Home点，如图所示。【任务实施】模块B-1产品的外壳涂胶8.单击菜单栏“生成轨迹”，如图所示。进入生成轨迹的“属性”窗口。9.生成轨迹的“属性”窗口中“类型”选择下拉菜单中的“曲线特征”如图所示。【任务实施】模块B-1产品的外壳涂胶10.依次选择A4-A5-A6-A1轨迹。11.单击面板界面中“拾取要素”选项中“面”的选择框，选中线所在的平面，再将“关联TCP”选项改为“jiaobi_Tool_TCP0”，如图所示。【任务实施】模块B-1产品的外壳涂胶12.单击界面左上角“属性”窗口中绿色勾号确认。13.轨迹生成后，右击左侧栏中的“轨迹…”选择“属性”，将轴配置的第四轴改为翻转，如图所示。再将轨迹速度设置的线速度改为100，圆弧过渡改为0，将下方小方框打勾，如图所示。14.右击左侧栏中的“轨迹…”选择“统一位姿”，如图所示。【任务实施】模块B-1产品的外壳涂胶15.右击左侧栏中的“轨迹…”选择“轨迹平移”，将“沿着z轴移”改为“5”如图所示。16.右击“涂胶过渡点”并复制，右击“工作原点”并复制，将其重命名为“工作原点停留”，让机器人回到Home点停留。【任务实施】模块B-1产品的外壳涂胶17.单击“工作原点停留”，右击右侧的指令“movel…”，选择“添加仿真事件”，如图所示。将类型改为“等候时间事件”，并将下方时间改为“3”，如图。18.单击“涂胶过渡点”并复制至最下端如图所示。【任务实施】模块B-1产品的外壳涂胶19.参考A轨迹，完成B、C轨迹的仿真。20.将涂胶仿真程序后置导出，如图所示。交给选手B进行工作站实际运行调试。【任务实施】模块B-1产品的外壳涂胶二、定制涂胶1.完成产品的外壳涂胶触摸屏设计，如图所示。2.定制涂胶轨迹生成（1）右键单击涂胶工具，选择“安装无轨迹”选项，如图所示，完成涂胶工具的安装。【任务实施】模块B-1产品的外壳涂胶（2）参考基础涂胶操作，依次完成C6-C5-C4-C3-C2-C1-D1-D2-D3-D4-D5-D6轨迹的生成，如图所示。（3）全选轨迹，右击选择轨迹反向，处理后的轨迹如图所示。【任务实施】模块B-1产品的外壳涂胶（4）将C轨迹段的C4-C3部分进行合并。（5）全选轨迹，右击选择统一位姿，如图所示。（6）右击轨迹创建分组，按照CD1~CD5、CD7~CD12进行命名，如图所示。【任务实施】模块B-1产品的外壳涂胶（7）全选分组，右击属性，单击轴配置，将第四轴改为翻转。（8）单击编译，并后置程序，程序名为N。如图所示。（9）全选分组，单击上方轨迹多选，单击轨迹反向，如图所示。如图所示。【任务实施】模块B-1产品的外壳涂胶（10）单击编译，并后置程序，程序名为S,如图所示。（11）打开保存的程序S，补充SCD6和SCD13程序段，内容起到将C轨迹与D轨迹闭合的目的。补充程序如图所示。【任务实施】模块B-1产品的外壳涂胶（12）打开保存的程序N，补充SCD6和SCD13程序段，如图5-70所示，内容起到将C轨迹与D轨迹闭合的目的。3.定制涂胶机器人程序设计

【思考与练习】1.完成指定涂胶轨迹的离线编程操作，并将步骤整理。2.完成指定涂胶轨迹的触摸屏设计，并将步骤整理。3.完成指定定制轨迹机器人编程编写，并将步骤整理。模块B-1产品的外壳涂胶模块B-2产品的码（拆）垛【任务要求】

将控制面板的“模式开关”切换到“自动”模式，将触摸屏从主画面切换至产品的码（拆）垛画面，工艺流程起始状态为工业机器人在Home点，码垛单元平台A中放置4—6个物料，码垛单元平台B中无物料，完成产品基础码垛和定制码垛任务。若触发安全光栅，则会报警（报警相关要求参照模块B-5）。

【任务目标】1.能完成平台A、B中物料搬运，按照要求搬运到指定位置。2.能完成产品基础码垛和定制码垛任务，编写工业机器人程序。3.能完成触摸屏界面设计与调试。模块B-2产品的码（拆）垛一、基础码垛1.按下触摸屏码垛设定画面中的“基础码垛”按钮，工业机器人回到Home点，拾取吸盘工具，码垛计时开始。2.工业机器人从平台A的底部依次取出3个物料按物料位置编号3-2-1的顺序码放至平台B中，垛型如图所示，工业机器人回到Home点，暂停3秒。3.工业机器人按照2-1-3的顺序从平台B依次将3个物料拆垛至平台A中。4.工业机器人放回吸盘工具，工业机器人回到Home点，暂停码垛和计时。模块B-2产品的码（拆）垛一、基础码垛二、定制码垛1.完成基础码垛后，按下触摸屏码垛设定画面中的“定制码垛”按钮，开始定制码垛流程和码垛计时。2.工业机器人选择合适工具探测出平台A中物料数量并能在后续码垛过程中实时显示在触摸屏界面，如果平台A物料数量为奇数，则使用夹爪工具完成后续工作，否则使用吸盘工具完成后续工作，根据探测结果工业机器人拾取相应工具回到Home点，暂停码垛和计时。3.在触摸屏设定画面中选择定制码垛第一层的码垛垛型（垛型1，垛型2）和码垛顺序，垛型及物料位置编号如图所示。按下“定制码垛”按钮，继续码垛流程和计时。工业机器人从码垛平台A底部依次取出3个物料按照触摸屏设定完成第一层码垛。工业机器人回到Home点，暂停码垛和计时。模块B-2产品的码（拆）垛一、基础码垛4.在触摸屏设定画面中选择第二层码垛取料位置（底部，顶部），取料位置：若选择“底部”则机器人从码垛平台A底部取料；若选择“顶部”则机器人从码垛平台A顶部取料，如果顶部位置处没有物料，则就近选择有物料的位置取料。按下“定制码垛”按钮，继续码垛流程和计时。工业机器人按照触摸屏设定的取料位置将码垛平台A中剩余所有物料依次取出，摆放顺序无要求，垛型按照触摸屏未选择的垛型摆放至平台B中（如第一层码垛选择的垛型是垛型1，则第二层按照垛型2摆放）。完成后工业机器人放回工具回到Home点，触摸屏码垛计时暂停，码垛流程结束。。【任务实施】模块B-2产品的码（拆）垛一、创建目标点位及工作站参数1.点位创建，见表。2.数字量的创建，见表。二、机器人程序设计

【思考与练习】1.完成基础码垛、定制码垛的整体程序设计与编写。2.编写由触摸屏设定码垛工具的定制码垛程序。模块B-2产品的码（拆）垛模块B-3产品异形芯片装配【任务要求】

本任务是整个赛项的核心考察点之一，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PLC、HMI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“自动”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。

【任务目标】

1.能完成异形芯片分拣和安装的整体程序设计、编写工业机器人程序。2.能合理规划程序所需视觉场景，完成对应场景设置。3.能完成PLC控制系统的整体程序设计并编写程序。4.能完成HMI画面设计与调试。5.能完成整个系统的联调。模块B-3产品异形芯片装配【任务准备】一、任务简介分拣、装配过程注意事项与工作站产品分拣、装配具体内容，请扫二维码。二、设计分析1.机器人的工作流程系统编程与联调主要体现在异形芯片的分拣功能、PLC的编程与检测、视觉系统功能的实现以及触摸屏的使用与调试，机器人的工作流程图请扫二维码。（1）施工准备PLC上电，按下“重新”按钮，PLC复位；机器人返回工作原点，安装PCB板，原料区按要求摆好新芯片。（2）PLC检测①第一次产品检测：按照工位顺序，依次对所有产品进行检测（先一号工位、再二号工位以此类推），检测结果均为NG，红色指示灯以2.5秒的周期闪烁，检测完成后保持检测结果灯。模块B-3产品异形芯片装配【任务准备】②第二次产品检测：按照产品号从小到大顺序，依次对所有产品进行检测（先A03、再A04以此类推），若产品中CPU为A类则反馈OK，绿色指示灯常亮，否则反馈NG，红色指示灯以2.5秒的周期闪烁，检测完成后保持检测结果灯。③第三次产品检测：先同时对触摸屏设定的二次加工工位上产品进行检测，再同时对其他产品进行检测。触摸屏设定工位上产品的检测结果为OK，绿色指示灯常亮，其余检测结果为NG，红色指示灯以2.5秒的周期闪烁，检测完成后保持检测结果灯。④第四次产品检测：触摸屏设定检测顺序和检测结果，按下“运行”按钮，根据触摸屏设定依次对所有产品进行检测，OK时，绿色指示灯常亮；NG时，红色指示灯以2.5秒的周期闪烁；SM时，红色和绿色指示灯以1秒的周期交替闪烁）。检测完成后保持检测结果灯。模块B-3产品异形芯片装配【任务准备】（3）视觉系统的调试①机器人对芯片原料区进行芯片检测。②对二号工位和三号工位产品上的芯片进行检测，将编号相同、种类相同且颜色不同的芯片进行互换。③更换第二套PCB产品后，对未检测过的PCB产品芯片进行拍照检测。（4）触摸屏的调试将触摸屏切换到产品异形芯片装配画面，测试相关功能。然后再切换到生产监视与调试画面。模块B-3产品异形芯片装配【任务实施】

一、产品异形芯片装配1.创建目标点位及工作参数（1）工作点位及过渡点位的创建，见表。模块B-3产品异形芯片装配【任务实施】（2）数字量的创建，见表。2.机器人任务程序设计机器人程序主要包括设备自检子程序、人工补料子程序、基础分拣组程序、复杂分拣子程序等，参考程序请扫二维码。模块B-3产品异形芯片装配【任务实施】二、PLC编程1.PLC对工作站的控制程序编写对PLC进行编程、构建PLC网络，按照试题提供的I/O信号表配置PLC的I/O端口及工业机器人I/O端口，实现PLC与工业机器人之间的通信，完成电子产品装配及质量检测任务。评分时采用工作站“自动”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。参考主程序、参考子程序SBR_0、参考子程序SBR_1请扫二维码。三、视觉的调试根据任务书要求以及编程需要，对视觉检测组件进行设置，实现对异形芯片颜色、形状等特征参数的识别和输出，本项任务中要安装4种不同形状、每种芯片都有2种颜色，那么就此需要设置4种场景。此处仅以黄色电容为例进行设置，其余场景设置方法以此类推。模块B-3产品异形芯片装配【任务实施】1.单击“与流程显示连动”前的框，弹出“ImageWindowSetting”对话框，将视觉系统的模式设置成“相机图像动态”，如图所示。2.将工业机器人吸取的异形芯片移动到视觉检测点，单击“执行测量”按钮如图所示。模块B-3产品异形芯片装配【任务实施】3.单击界面左上方菜单栏中“流程编辑”按钮，添加所需要的检测流程，如图所示。设置完成后，单击界面下方的“关闭”按钮。4.回到主页面，双击“1.形状搜索III”对应的图标，对该检测流程进行编辑，将圆作为模型，由判断结果可知，圆为OK，其他形状为NG,如图所示。模块B-3产品异形芯片装配【任务实施】5.单击“确定”按钮后完成设置，双击“2.标签”对应的图标，打开该流程编辑窗口，将黄色作为检测基准，“黄色”为“OK”，“蓝色”为“NG”,如图所示:6.依据此方法设置其他三个场景。至此，视觉设置完成，注意设置时曝光率及测量位置不要变化。模块B-3产品异形芯片装配【任务实施】四、触摸屏设计将触摸屏切换到产品异形芯片装配画面，如图所示。然后再切换到生产监视与调试画面如图所示。

【思考与练习】1.完成异型芯片分拣和安装的整体程序设计、编写工业机器人任务程序。2.完成PLC控制系统的整体程序设计并编写程序。模块B-3产品异形芯片装配模块B-4产品盖板装配与出入库【任务要求】

产品盖板装配与出入库是模块B-3产品异形芯片装配的延续任务，要求机器人能够根据任务书要求实现在“自动模式”下完成产品盖板与出入库盖板相关工艺。

【任务目标】

1.能编写工业机器人程序实现产品盖板装配与出入库工艺。2.能完成触摸屏画面设计与调试。模块B-4产品盖板装配与出入库【任务准备】一、任务简介1.将触摸屏切换到产品盖板与出入库画面，按下“运行”按钮，完成产品盖板装配与出入库工艺。使用小吸盘的破真空功能，对两个相同产品号产品的螺丝孔进行吹气(要求:小吸盘位于螺丝孔正上方3mm-5mm的位置，每个螺丝孔吹气时间为3s），使用涂胶工具对另外两个产品进行轮廓涂胶(要求：涂胶工具姿态合理，涂胶时涂胶工具TCP偏离产品轮廓上方3-5mm，涂胶工具TCP速度50mm/s）。完成后，回到Home点暂停。2.按下“运行”按钮，根据工位上A类芯片数量，从多到少安装盖板，若A类芯片数量相同，则根据工位号从小到大安装盖板。完成后，回到Home点暂停。3.按下“运行”按钮，根据第四次产品检测结果完成产品的螺丝锁紧工作，OK的产品锁四颗螺丝，NG的产品锁对角两颗螺丝，SM的产品锁三颗螺丝。完成后，回到Home点暂停。4.按下“运行”按钮，根据第三次产品检测结果完成产品的入库工作，OK的产品放入成品区，NG的产品放入废品区，完成后机器人放下工具，回Home点。

模块B-4产品盖板装配与出入库【任务设计】

产品盖板装配与出入库是在完成异形芯片分拣任务后进行的PCB产品盖板的安装、螺丝锁固与入库等一项重要的任务。工作流程图所示：

模块B-4产品盖板装配与出入库【任务实施】

一、产品盖板装配与出入库1.创建目标点位及工作参数（1）工作点位及过渡点位的创建表

模块B-4产品盖板装配与出入库【任务实施】（2）工作参数的创建工作参数的创建见表。2.机器人任务程序设计机器人程序主要包含初始化子程序、产品吹气子程序、产品涂胶子程序、芯片数量判断子程序、拆卸盖板子程序、安装盖板子程序、锁螺钉以及成品废品分类子程序等。参考程序请扫二维码。模块B-4产品盖板装配与出入库【任务实施】二、触摸屏设计完成产品盖板装配与出入库画面的设计，如图图5-82所示。按下“运行”按钮，完成产品盖板装配与出入库工艺。模块B-4产品盖板装配与出入库【思考与练习】1.完成由触摸屏定制的盖板安装、盖板拆卸、螺钉锁固、产品出库与入库程序的编写。2.完成由触摸屏定制的产品吹气、产品涂胶程序的编写。模块B-5产品生产优化与安全【任务要求】

本任务要求选手通过编写PLC程序实现设备在生产过程安全保护与警报功能，编写机器人程序实现产品生产优化与效率提升功能。

【任务目标】

1.能完成产品生产优化与效率提升，实现全自动生产，编写工业机器人任务程序。2.能完成生产安全要求，编程PLC任务程序。3.能完成触摸屏画面设计与调试。模块B-5产品生产优化与安全【任务准备】

一、设备安全及注意事项1.程序正常运行过程中，若触发光栅持续时间未到2s，视为偶然性触发，不作任何处理。2.触发光栅持续时间超过2s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，触摸屏弹出画面如图5-83产品生产优化与安全报警画面（a）。3.离开光栅后，触摸屏开始10s倒计时，倒计时结束后机器人自动恢复之前的速度运行，报警画面消失。4.触发光栅持续时间超过5s后，视为事故性触发，机器人停止运行，自动启动指示灯熄灭，触摸屏弹出画面如图5-84产品生产优化与安全报警画面（b），蜂鸣器报警，直到按下“自动启动”按钮，“自动启动”指示灯恢复常亮，机器人继续运行，报警画面消失。5.程序正常运行过程中按下“急停”按钮，所有动作立即停止，“自动启动”指示灯熄灭，蜂鸣器报警，触摸屏弹出报警画面，如图5-84产品生产优化与安全报警画面（b）。当释放“急停”按钮，按下“自动启动”按钮后，系统恢复正常运行，“自动启动”指示灯恢复常亮，报警画面消失。

模块B-5产品生产优化与安全【任务准备】

二、产品生产优化与效率提升1.点击“产品生产优化与安全画面”中“生产优化”按钮，机器人拾取吸盘工具，计时开始。2.对回收区的芯片进行探空和颜色检测，每完成一个位置的探测，示教器写屏输出一次当前空位数量、A类芯片数量和B类芯片数量，例如，当前共探测出空位（null）2个，A类芯片3个，B类芯片4个，显示示教器写屏画面如图5-85所示。并将各种类芯片中数量较少的芯片（A类或B类）放置到码垛平台B上，其它芯片放置原位；若各种类芯片中A类和B类数量一样，则该种类所有芯片放置原位。

模块B-5产品生产优化与安全【任务准备】

二、产品生产优化与效率提升1.点击“产品生产优化与安全画面”中“生产优化”按钮，机器人拾取吸盘工具，计时开始。2.对回收区的芯片进行探空和颜色检测，每完成一个位置的探测