FCJD-1Q機電一體化綜合實訓考核設備

一、產品概述

本裝置是面向高端裝備制造行業的機電類智能產品，產品技術對接機電一體化技術國家專業教學標準，適合職業院校機電類專業人才培養，為國家智能制造人才培養服務。

本裝置是一種典型的機電一體化產品，涉及專業的崗位面向包括電氣控制系統安裝、調試、維護崗位，所針對的職業工種為維修電工、裝配鉗工、機械設備安裝工等。設備綜合運用工業機器人應用技術、PLC控制技術、機器視覺技術、射頻識別技術、觸摸屏應用技術、通信應用技術、交流伺服應用技術、交流變頻應用技術、傳感器應用技術、氣動控制技術、機械裝調技術及機電一體化高新技術的綜合應用。通過模塊化的設計，每個單元可以單獨安裝、調試、運行、教學、實訓，學員可以從模塊化到整個單元、從單機到聯機、從簡單到復雜得學習各種機電一體化技術。整個設備共有多個單元，通過不同單元配置形式可以得到多種不同功能設備，從而實現不同的教學內容。適合于各類職業院校、技工院校用于機電一體化、工業自動化及維修電工高級技術的實訓考核，可完成單站和整個生產線的安裝、編程、調試、故障排查及生產線優化設計等完整的綜合工作任務。

該設備由顆粒上料單元、加蓋擰蓋單元、檢測分揀單元、工業機器人搬運單元和智能碼垛單元組成，包括了智能裝配、自動包裝、自動化立體轉儲及智能物流、自動檢測質量控制、生產過程數據采集及控制系統等，是一個完整的智能工廠模擬裝置。應用了工業機器人技術、PLC控制技術、機器視覺技術、射頻識別技術、變頻控制技術、伺服控制技術、工業傳感器技術、電機驅動技術等工業自動化相關技術，可實現空瓶上料、顆粒物料上料、顆粒填裝、加蓋、擰蓋、物料檢測、瓶蓋檢測、成品分揀、機器人抓取入盒、盒蓋包裝、貼標、搬運等智能生產全過程。

二、技術性能

1.交流電源：單相三線～220 V±10% 50Hz

2.工作環境：溫度-10～50℃ 環境濕度≤90% 無水珠凝結

3.整體外形尺寸約：5200mm×1040mm×1600mm（長×寬×高）

4.裝置容量：≤3.0kVA

5.安全保護功能：急停按鈕，漏電保護，過流保護。

三、產品結構及功能組成

產品主要由顆粒上料單元、加蓋擰蓋單元、檢測分揀單元、工業機器人搬運單元、智能碼垛單元、裝配工作臺、電腦桌組成。各單元都具有獨立的PLC控制、有獨立的按鈕輸入與指示燈輸出，各單元既可以獨立運行、又可以通過通信進行聯機控制。

技術參數

四、 顆粒上料單元

1 、單元組成介紹

顆粒上料單元主要由工作實訓平臺、圓盤輸送機構模塊、主輸送機構模塊、顆粒上料機構模塊、顆粒裝填機構模塊及其控制系統等組成。工作實訓平臺整體采用鋁型材框架結構，尺寸約800mm×1040mm×850mm，桌體封板采用1.5mm厚的優質鋼板，經過機械加工成型，外表面噴涂環氧聚塑，整機既堅固耐用，又美觀大方，桌面采用20×80mm優質專業鋁型材拼接成型，可根據執行機構的聯機情況隨意調整安裝位置；圓盤輸送機構模塊有料盤、導向機構、旋轉電機等組成，實現瓶身的自動供給；顆粒上料機構模塊由兩條皮帶組成，兩條皮帶不同方向運行，通過導向機構實現顆粒物料定向選料，將顆粒輸送到料槽；顆粒裝填機構底部裝有0-180度可調節旋轉氣缸，上部裝有升降氣缸，通過前部吸盤吸取物料到物料瓶；控制系統布置于電氣控制掛板上，配置有PLC系統、交流變頻系統以及與控制要求配套的低壓控制器件，按鈕操作面板采用鋁板噴繪，控制按鈕采用方型按鍵設計，設置有“啟動、停止、復位、單機、聯機、急?！钡瓤刂乒δ?。

顆粒上料單元

2、 單元功能介紹

通過圓盤輸送機構將空瓶逐個輸送到填裝輸送帶上；同時顆粒上料機構中料筒推出物料，將物料輸送至取料槽；當空瓶到達填裝位后，定位夾緊機構將空瓶固定；吸取機構將分揀到的顆粒物料吸取并放到空瓶內；瓶內顆料物料達到設定的數量后，定位夾緊機構松開，皮帶啟動，將瓶子輸送到下一個工位。本單元可選擇多樣化的填裝方式，可根據物料顏色進行不通方式的組合（最多裝填4顆）。

五、加蓋擰蓋單元

1、 單元組成介紹

加蓋擰蓋單元主要由工作實訓平臺、加蓋執行機構、擰蓋執行機構、物料傳輸皮帶、備用瓶蓋料倉及其控制系統等組成。工作實訓平臺整體采用鋁型材框架結構，尺寸約800mm×1040mm×850mm，桌體封板采用1.5mm厚的優質鋼板，經過機械加工成型，外表面噴涂環氧聚塑，整機既堅固耐用，又美觀大方，桌面采用20×80mm優質專業鋁型材拼接成型，可根據執行機構的聯機情況隨意調整安裝位置；加蓋執行機構由推料氣缸、加蓋升降氣缸、壓料氣缸、取料吸盤、料筒組成，自動完成對瓶子的加蓋；擰蓋執行機構由擰蓋電機、擰蓋升降氣缸組成，自動完成對瓶子的擰蓋；備用瓶蓋料倉可進行插拔式快速更換；控制系統布置于電氣控制掛板上，配置有PLC系統以及與控制要求配套的低壓控制器件，按鈕操作面板采用鋁板噴繪，控制按鈕采用方型按鍵設計，設置有“啟動、停止、復位、單機、聯機、急?！钡瓤刂乒δ?。

加蓋擰蓋單元

2、 單元功能介紹

瓶子被輸送到加蓋機構后，夾蓋定位夾緊機構將瓶子固定，加蓋機構啟動加蓋程序，將蓋子加到瓶子上；加上蓋子的瓶子繼續被送往擰蓋機構，到擰蓋機構下方，擰蓋定位夾緊機構將瓶子固定，擰蓋機構啟動，將瓶蓋擰緊。瓶蓋分為白色和藍色兩種。

六、檢測分揀單元

1、 單元組成介紹

檢測分揀單元由工作實訓平臺、檢測機構、物料傳輸皮帶、不合格品分揀機構、RFID識別機構、視覺檢測機構及其控制系統等部分組成，工作實訓平臺整體采用鋁型材框架結構，尺寸約800mm×1040mm×850mm，桌體封板采用1.5mm厚的優質鋼板，經過機械加工成型，外表面噴涂環氧聚塑，整機既堅固耐用，又美觀大方，桌面采用20×80mm優質專業鋁型材拼接成型，可根據執行機構的聯機情況隨意調整安裝位置；檢測機構采用一體式結構，裝置有反射式傳感器和光纖式傳感器，能進行物料有無、瓶蓋擰緊與否等工況的檢測，檢測機構還裝置有反應檢測合格與否信號的彩燈，能根據物料的合格情況進行不同顯示；單元還包括RFID讀寫器和機器視覺，其中RFID能對每個瓶子內的電子標簽進行識別讀取，視覺傳感器可以對瓶蓋進行顏色或內容的識別；控制系統布置于電氣控制掛板上，配置有PLC系統以及與控制要求配套的低壓控制器件，按鈕操作面板采用鋁板噴繪，印有安全注意事項信息，控制按鈕采用方型按鍵設計，設置有“啟動、停止、復位、單機、聯機、急?！钡瓤刂乒δ?。

檢測分揀單元

2、 單元功能介紹

擰蓋后的瓶子經過此單元進行檢測，進料傳感器檢測是否有物料進入，回歸反射傳感器檢測瓶蓋是否擰緊；檢測機構檢測瓶子內部顆粒是否符合要求，并進行瓶蓋顏色判別區分；擰蓋或顆粒不合格的瓶子被分揀機構推送到廢品皮帶上（短皮帶）；廢品皮帶上又包含3個分揀機構，可以分別對顆粒數量不合格、瓶蓋未擰緊、顆粒和瓶蓋均不合格的物料進行分揀；擰蓋與顆粒均合格的瓶子被輸送到皮帶末端，等待機器人搬運；配有彩色指示燈，可根據物料情況進行不同顯示。

七、工業機器人搬運單元

1、 單元組成介紹

工業機器人搬運單元主要由工作實訓平臺、6軸工業機器人、物料提升機構、裝配臺、標簽庫及其控制系統等組成。工作實訓平臺整體采用鋁型材框架結構，尺寸約800mm×1040mm×850mm，桌體封板采用1.5mm厚的優質鋼板，經過機械加工成型，外表面噴涂環氧聚塑，整機既堅固耐用，又美觀大方，桌面采用20×80mm優質專業鋁型材拼接成型，可根據執行機構的聯機情況隨意調整安裝位置；6軸工業機器人，載重量≥2Kg，工業機器人配置有氣動手抓＋真空吸盤復合夾具，可實現搬運、裝配、貼標等功能；物料提升機構采用步進電機控制，可同時儲放三個物料，能根據使用情況實現自動提升；擋料機構和定位機構裝在裝配臺上，供物料盒的準確定位裝盒；控制系統布置于電氣控制掛板上，配置有PLC系統、步進驅動以及與控制要求配套的低壓控制器件，按鈕操作面板采用鋁板噴繪，印有安全注意事項信息，控制按鈕采用方型按鍵設計，設置有“啟動、停止、復位、單機、聯機、急?！钡瓤刂乒δ?。

工業機器人單元

2、 單元功能介紹

工業機器人搬運單元，A料盒補給升降機構平臺與B料蓋補給升降平臺分別將料盒與料蓋提升起來，裝配臺擋料氣缸伸出，并A料盒補給升降機構平臺將料盒推出至裝配臺上，裝配臺夾緊氣缸將物料盒固定定位，工業機器人前往前站搬運瓶子至裝配臺物料盒內，待工業機器人將四個瓶子放滿后，工業機器人將料盒蓋吸取并將前往裝配臺進行裝配，工業機器人前往標簽模塊，吸取對應的標簽并依次按照瓶蓋上的顏色對應的依次貼標。

八、智能碼垛單元

1、 單元組成介紹

智能碼垛單元主要由工作實訓平臺、工作平臺、堆垛機構、觸摸屏及其控制系統等組成，工作實訓平臺整體采用鋁型材框架結構，尺寸約800mm×1040mm×850mm，桌體封板采用1.5mm厚的優質鋼板，經過機械加工成型，外表面噴涂環氧聚塑，整機既堅固耐用，又美觀大方，桌面采用20×80mm優質專業鋁型材拼接成型，可根據執行機構的聯機情況隨意調整安裝位置；可實現2*3*3共18件物料的堆垛，堆垛機構X\Y\Z軸為直線模組機構，實現貨物的3維空間的定位，貨叉機構為氣缸結構，由2個精密伺服電機，2個步進電機共同進行高精度控制；控制系統布置于電氣控制掛板上，配置有PLC系統、交流伺服系統以及與控制要求配套的低壓控制器件，按鈕操作面板采用鋁板噴繪，控制按鈕采用方型按鍵設計，設置有“啟動、停止、復位、單機、聯機、急?！钡瓤刂乒δ?。

智能倉庫單元

2、 單元功能介紹

堆垛機構把機器人單元物料臺上的包裝盒體叉取出來，然后按要求依次放入相應位置，可進行產品的碼垛、移位等操作。

九、裝配工作臺

由臺身、臺面和工具柜三大部分組成。臺身用鈑金折彎焊接噴塑后組裝連接，臺面用高密度中纖板，表面貼壓防火板，耐腐蝕、防靜電。插座不占用臺面空間；帶一體化存儲式工具柜，2層抽屜式，帶管理功能。尺寸：1200mm×750mm×800mm(長×寬×高)。

十、工業機器人配套軟件

1、仿真軟件支持新時達、匯博、abb、Kuka、Fanuc、安川、史陶比爾、UR等多種機器人

2、具有離線編程功能，能夠直接生成包括但不限于匯博、abb、Kuka、Fanuc、安川、史陶比爾、UR等15種品牌機器人的代碼。

3、支持關節型機器人、Delta、SCARA、直角坐標等不同構型機器人。
4、支持多種格式的三維CAD模型，可導入擴展名為step、igs、stl等格式。
5、支持工件校準功能，能夠根據真實情況與理論模型的參數誤差自動調整軌跡參數。
6、可實現工業機器人多種編程模式選擇。如手持工具或手持工件。
7、對三維模型可通過三維球功能對模型進行平移、旋轉操作。
8、軌跡生成可基于CAD數據，簡化軌跡生成過程，提高精度，可利用實體模型、曲面或曲線直接生成運動軌跡。
9、包含豐富的工藝應用工具包，包含打磨、噴涂、銑削、焊接等?？梢宰杂稍O計定義工具及其坐標信息，實際工件與模型工件的坐標準確保持軌跡精度，碼垛工藝包模擬真實物料抓取擺放過程，支持APT Source和NC格式G代碼的導入并自動轉化工業機器人運動軌跡等功能。
10、包含豐富的軌跡調整優化工具包，如碰撞檢查、工業機器人可達性、姿態奇異點、軸超限、節拍估算、軌跡自動調整優化等功能。
11、工業機器人虛擬教學模塊，如虛擬示教器、機器人部件裝配、自動生成仿真運動視頻?？梢陨刹シ诺囊曨l和生成三維操作。
12、提供強大的python API功能支持，集成所有離線編程軟件的離線編程功能，并允許開展大量機器人機構的自動化應用。

十一、工業4.0仿真實訓軟件采用三維建?；谔摂M現實技術的計算機仿真模擬技術，可以進行PLC電氣控制仿真、電工電子仿真、氣動仿真、液壓仿真、傳感器仿真等工業常用技術仿真

1）PLC仿真可以通過PLC編程控制模型的相應動作從而完成工序動作包含機械手仿真、自動門仿真、升降機仿真、分揀仿真、正反轉仿真、郵件分揀、流水線、自動分揀等。

2）電工電子仿真

（1）接線仿真（2）電路仿真（3）排故仿真（4）原理仿真

（5）電機拆裝仿真，三相異步機拆分、單相異步機拆分等

（6）儀器儀表的使用仿真萬用表、雙蹤示波器、信號發生器、頻譜儀、鉗形表等

3）氣動回路仿真

（1）軟件以氣動經典22回路為依據開發出28回路的在線及離線仿真

（2）軟件中設置的14路考核內容表現為典型氣路設備故障。

（3）軟件狀態含“模擬運行”“聯機運行”即離線仿真、在線仿真。

4）液壓回路仿真其界面可清楚的展示液壓元器件的內部結構以及液壓回路的工作過程。液壓傳動原理的動態演示并不少于18種動態演示。

5）傳感器仿真

（1）溫度變送傳感器器仿真包含溫度變送傳感器模擬拆裝；溫度變送傳感器模擬接線；溫度變送傳感器模擬運行仿真

（2）液位傳感器仿真包含液位傳感器模擬拆裝；液位傳感器模擬接線；液位傳感器模擬運行仿真

（3）流量傳感器仿真包含流量傳感器模擬拆裝；流量傳感器模擬接線；流量傳感器模擬運行仿真

十二、綜合測評系統要求

1、設備硬件一套

（1）、設備電源控制功能

（2）、硬件設置功能，可完成范圍（1-30）

2、測評軟件一套

軟件自帶題庫，題庫總量為不少于1300題，題庫包含：判斷題、單選題、多選題，系統必須具有實際設備操作考核功能。老師能對題庫進行編輯或設計、編輯，系統可以輸入圖片，圖片可以進行縮放、要求具有設備聯機考試功能，具有修改及編輯考試規則的功能，如：分數、題目的最大數量、發題模式（手動或隨機）、控制設備電源等功能。要求系統具有隨機出題功能模式，能夠有效地防止作弊行為，學生答題完成后能夠實現自動評分。系統必須具有學生自行注冊個人信息生及成考核功能，成績單可以打印保存等?？己隧椖咳缦拢?/font>

（1）實驗設備的安全操作及注意事項考核

（2）PLC的操作及使用考核

（3）自動化設備的日常維護考核

（4）運動控制技術知識考核

（5）變頻器的使用與維護知識考核

（6）低壓電器類使用與維護知識考核

（7）氣動技術知識考核

（8）傳感器技術知識考核

（9）工業機器人基礎知識考核

（10）工業機器人的日常維護考核

（11）工業機器人的裝調考核

（12）自動化組網知識考核

（13）電器設備接線知識考核

（14）設備類考核項目（根據老師設置的說明和圖紙，學員通過設備現象來答題。發題實現答完一題發一題的效果。出題分隨機出題和手動出題兩種方式）

3、遠程客戶端（主要便于教師遠程監控）

系統要求具有遠程客戶端，老師能通過手機APP登錄，還可以通過網址、二維碼等形式登錄，在手機、PC等遠程登錄實現監控功能。主要功能如下：

（1）、考核相關項目的設置

（2）、題庫的選擇

（3）、考核指令的下達

（4）、分數讀取，設備電源的控制等

十三、實驗室安全管理平臺

1）該系統集成無線遠程實驗臺電源管理系統，通過手機或其他移動終端系統監控查詢學生實驗臺的電源開關狀態；單獨開啟關閉學生實驗臺電源；全部開啟或全部關閉實驗臺電源功能；定時預約實驗臺電源開啟關閉功能。

2）在WiFi連接狀態，教師通過手機APP，可實時高速讀取實訓臺的電流、電壓值、功率因數等參數；實時顯示設備使用功率和歷史曲線，實時監控設備的運行狀態、故障預警和異常報警

3）可設置實驗臺保護電壓和電流，當輸入電壓或者電流超過保護電壓值或者保護電流值自動切斷實驗臺電源保護設備，并推送信息到教師控制端。

四、設備配置清單

五、設備實訓

1. 電氣線路的連接；

2. 電氣元件的布局與組裝；

3. 系統的設計；

4. 通過PLC編程對各控制單元的操作；

5. 電氣類部件及組件的安裝；

6. 氣動類元件的安裝；

7. 機械零件的組裝；

8. 用氣量統計與分析；

9. 系統故障分析與處理；

10. 上料檢測單元操作實訓

11. 加蓋擰蓋單元操作實訓

12. 檢測分揀單元操作實訓

13. 6軸機器人搬運單元操作實訓

14. 立體倉庫單元操作實訓

15. 系統聯機綜合實訓

16. 故障診斷與排除部分實訓

17. 網絡部分實訓等