资源简介 全国职业院校技能大赛评分细则赛项编号：GZ-2021018赛项名称：机器人系统集成英文名称：Robot Systems Integration赛项组别：高职组赛项归属产业：装备制造大类根据比赛任务，评分指标权重分配如表 1 所示。表 1 评分指标权重分配一级指标 比例 二级指标 配分1.系统布局方案设计（1）系统布局规划框图绘制2分（2）布局位置与真实设备布置相同（3）清楚注明各单元名称系统方案4% 2.控制系统方案设计设计（1）控制系统拓扑图绘制（2）拓扑结构与实际 TIA 设备网络设置相同 2分（3）清楚注明各设备名称（4）清楚注明各设备 IP 地址（1）根据实际布局情况完成三维环境搭建（2）完成轮毂零件的检测工序流程动作（3）完成轮毂零件的其他工艺流程动作（4）动作流程中不得出现工业机器人不可达工艺流程7% 点、轴超限点或奇异点 7分模拟仿真（5）动作流程中不得出现工具与工业机器人脱离情况（6）动作流程中不得出现轮毂未按照流程移动情况1.硬件搭建（1）工作站各单元安装牢固、稳定1分（2）工作站外侧门板全部安装（3）工作站内侧门板全部拆卸2.电路气路通讯接线（1）工作站各单元电路连接（2）工作站各单元气路连接（3）工作站各单元通信连接2分（4）线槽盖全部盖好（5）电源线放入线槽硬件搭建（6）气管无漏气现象及电气接 12%（7）手动测试功能单元动作线3.机器人校零机器人各轴须校零，机器人码盘转数（转数 1分计数器）须更新4.机电部件装调（1）完成指定机电部件的装配与调试4分（2）完成指定机电部件的 IO 接线与信号功能调试5.故障诊断与排除排查出设置的全部故障并完成全部故障排 4分除，实现工作台正常运行1.制造单元通讯组态（1）完成控制系统组态设置，每个远程 IO模块通讯正常（2）完成工业机器人的组态设置，IO 输出 2.5分正常（3）完成智能视觉的通讯组态，能触发拍照机器人系 和结果输出20%统集成 2.执行单元和工具单元（1）平移滑台移动时工业机器人保持安全姿态（2）平移滑台根据流程要求定位移动 3分（3）工业机器人实现快换工具更换动作（4）工业机器人利用工具拾取/释放轮毂零件及打磨轮毂零件3.仓储单元（1）根据任务要求完成各流程动作（2）工业机器人快换工具的正常使用 3分（3）轮毂产品正常拾取（4）轮毂产品准确放置4.加工单元（1）在数控系统中建立刀具信息表，能触发虚拟刀库调用（2）在机床未动作时主轴位置处于机床坐标3.5分系原点，不影响上下料动作（3）按图纸完成加工程序编制，能实现对零件数控加工（4）根据任务要求完成各流程动作5.打磨单元（1）根据任务要求完成各流程动作（2）工业机器人快换工具的正常使用 3分（3）轮毂产品正常拾取（4）轮毂产品准确放置6.检测单元（1）根据任务要求完成各流程动作（2）工业机器人快换工具的正常使用 2分（3）轮毂产品正常拾取（4）轮毂产品准确放置7.分拣单元（1）根据任务要求完成各流程动作（2）工业机器人快换工具的正常使用 3分（3）轮毂产品正常拾取（4）轮毂产品准确放置1.定制流程集成调试（1）在流程开始前，应用平台处于要求的初始状态集成系统 （2）按照要求完成轮毂零件生产的完整流程15% 15分联调 （3）工业机器人处于自动模式完成流程演示（4）按照任务要求通过按钮启动流程（5）三色灯按照流程要求亮灭（6）流程演示过程中，不得出现需要跳转程序情况（7）在流程结束后，应用平台处于要求的状态1.MES系统开发（1）正确完成 WinCC组态设置（2）完成欢迎界面的界面绘制和功能定义4分（3）完成手动界面的界面绘制和功能定义（4）完成监控界面的界面绘制和功能定义（5）完成订单界面的界面绘制和功能定义2.云端服务调试（1）平板显示连接成功 1分MES系统10% （2）云数据服务器有数据上传记录集成3. MES自动化流程演示（1）平板监控界面各项参数与实际状态相同（2）可通过人机界面下达订单，按订单要求完成轮毂零件生产的完整流程5分（3）工业机器人处于自动模式完成流程演示（4）按照任务要求通过按钮启动流程（5）三色灯按照流程要求亮灭（6）流程演示过程中，不得人工干预在保证工作台运行通畅的情况下，根据拓展拓展任务 20% 20分任务要求，完成系统功能拓展。1.方案设计及排故文档，包含方案设计、故3分障点诊断排除。文档制作 7% 2.用户手册，包含安全注意事项、系统功能描述、系统设备组成、系统使用方法、用户 4分维护方法等。1.选手未身穿比赛服装、未穿电工绝缘鞋2.气路连接及测试过程不符合安全规范3.比赛过程中脱下安全帽职业素养 5% 4.比赛过程中机器人工具掉落 5分5.比赛结束后，工具摆放杂乱，废料未清扫，耗材使用不合理6.违反比赛规定，提前进行比赛操作或比赛终止仍继续操作的7.其他不符合职业素养行为等8.严重违反赛场纪律按特殊情况处理注：竞赛评分中各任务的配分比例原则不变，根据不同竞赛试题，由竞赛执委会与专家组对子项目和评分点做适当修改。GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一2021 年全国职业院校技能大赛高职组“机器人系统集成”赛项竞赛任务书（卷 3）第一赛程选手须知：1. 本赛程任务书共 44 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 小时内完成本赛程任务书规定内容。3. 竞赛工位提供 2 台计算机，参考资料存储在“D:\参考资料”文件夹中。选手在竞赛过程中利用计算机创建的程序文件必须存储到“D:\技能竞赛”文件夹中，未存储到指定位置的程序文件不作为竞赛成果予以评分。请及时对程序文件存储，建议每 10-15 分钟 1 次，客观原因断电情况下，酌情补时不超过 15 分钟。4. 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，否则比赛成绩以零分计。5. 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，比赛成绩以零分计。6. 提前完成赛程任务，请举手向现场裁判示意并记录完成时间，并且不得在赛程剩余时间内进行任何操作，否则比赛成绩以零分计。7. 选手在比赛过程中、比赛结束后、评分期间以及评分结束后，均不得损毁、丢弃、销毁与比赛相关的原料、辅料、工具、图纸等，也不得更改、删除、销毁机台设备中原有的及作答的程序、数据、文件等一切影响评分结果的相关资料，以及经专家组认定的与比赛相关的其他材料，以备成绩复核使用，否则取消选手比赛资格，比赛成绩以零分计。赛位号：1 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一1. 背景介绍生产对象为汽车行业的轮毂零件，是完成粗加工后的半成品铸造铝制零件。轮毂零件在其正面、背面分别布置有定位基准、电子标签区域、视觉检测区域、数控加工区域和打磨加工区域，如图 1 和图 2 所示。图 1 轮毂零件正面特征分布图 2 轮毂零件背面特征分布2 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一（1）轮毂零件在应用平台各单元中通过外圆轮廓和定位基准实现准确定位，正面和背面的定位方式相同。（2）电子标签区域 1 是产品批次编码，贴有二维码标签，二维码内容是产品批次编码（产品批次编码指 P01～P06；P01 表示产品属于 01 批次；P02 表示产品属于 02 批次，以此类推，产品最大批次编码是 P06），可通过检测单元的智能视觉模块对其扫描识别。（3）电子标签区域 2 是产品系列编码，贴有二维码标签，二维码内容是产品系列编码（产品系列编码指 N01～N06；N01 表示产品属于 01 系列；N02 表示产品属于 02 系列，以此类推，产品最大系列编码是 N06），可通过检测单元的智能视觉模块对其扫描识别。（4）视觉检测区域，贴有不同的二维码标签，代表产品的不同加工工序要求，可通过检测单元的智能视觉模块对其扫描识别。具体视觉检测功能描述如下： 视觉检测区域1的二维码标签，二维码内容是适配车型编码（适配车型编码指S01～S04，不同适配车型具有不同的定制工序要求，其中 S01～S04 所指代的具体工序要求详见本赛程任务书），可通过检测单元的智能视觉模块对其扫描识别； 视觉检测区域2的二维码标签，二维码内容是特殊打磨工序编码（特殊打磨工序编码指 C06～C09，其中 C06～C09 所指代的具体打磨加工工序要求详见本赛程任务书），可通过检测单元的智能视觉模块对其扫描识别； 视觉检测区域3的二维码标签，二维码内容是数控加工编码（数控加工编码指B01～B03，其中 B01～B03 所指代的具体数控加工内容详见本赛程任务书），可通过检测单元的智能视觉模块对其扫描识别； 视觉检测区域4的二维码标签，二维码内容是良废品处理工序编码（良废品处理工序编码指 Y01～Y03，良品与废品具有不同的处理工序要求，其中Y01～Y03 所指代的具体工序要求详见本赛程任务书），可通过检测单元的智能视觉模块对其扫描识别；3 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一（5）数控加工区域为可替换的塑料圆片，利用数控加工单元在其上进行雕刻加工，加工内容由视觉检测区域 3 的数控加工二维码决定。仅轮毂正面中间位置可进行数控加工。（6）轮毂的拾取与打磨须采用指定专用工具实现，如轮毂的正面拾取与背面拾取，轮毂的端面打磨与侧面打磨等，均须采用不同的工具实现相应功能。具体工具的功能描述如下表 1 所示。请结合不同工具的不同功能，在相应的工艺流程中快换不同工具以实现相应的功能。表 1 不同工具的功能示意序工具名称 工具模型图 功能描述 功能示意图号气动控制，实现对零件轮辋外圈的稳定拾取，轮辋1 配有快换系统工业机器外圈夹爪 人法兰侧，可实现与工具侧的快速匹配、安装与释放气动控制，实现对零件轮辐外侧的稳定拾取，2 轮辐夹爪 配有快换系统工具侧，可实现与工业机器人法兰侧的快速匹配、安装与释放气动控制，实现对零件轮毂外圈的稳定拾取，3 轮毂夹爪 配有快换系统工具侧，可实现与工业机器人法兰侧的快速匹配、安装与释放4 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一气动控制，实现对零件轮辋内圈的稳定拾取，轮辋4 配有快换系统工具侧，内圈夹爪 可实现与工业机器人法兰侧的快速匹配、安装与释放气动控制，实现对零件轮辐表面的稳定拾取，5 吸盘工具 配有快换系统工具侧，可实现与工业机器人法兰侧的快速匹配、安装与释放电动控制，利用端面/侧面毛刷对轮毂的端面或端面/侧 侧面进行打磨加工（端面采用毛刷底部打磨，6 面 侧面采用毛刷侧面打 端面打磨打磨工具 磨），配有快换系统工具侧，可实现与工业机器人法兰侧的快速匹配、安装与释放侧面打磨电动控制，利用所安装的尖点校准工具对机器去毛刺/ 人实施引导，进而实现7 校准 TCP校准；亦可模拟完成去毛刺功能；配有快工具 换系统工具侧，可实现与工业机器人法兰侧的快速匹配、安装与释放5 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一2. 产品生产工序流程目前公司需要对客户定制需求类的轮毂生产进行智能集成和响应。轮毂产品分批次生产不同适配车型、不同系列、不同工序的各类轮毂产品。 轮毂产品的批次由电子标签区域 1 的二维码标签决定； 轮毂产品的系列由电子标签区域 2 的二维码标签决定； 轮毂产品的适配车型定制工序由视觉检测区域 1 的二维码标签决定； 轮毂产品的特殊打磨工序由视觉检测区域 2 的二维码标签决定； 轮毂产品的数控加工工序由视觉检测区域 3 的二维码标签决定； 轮毂产品的良废品处理工序由视觉检测区域 4 的二维码标签决定。所有轮毂产品均有序号（序号为 01#～06#，序号与轮毂的批次、系列、适配车型、打磨工序、数控加工工序及良废品处理工序均无任何关联）；所有轮毂的所有二维码标签由选手根据二维码标签上的粘贴位置自行粘贴至轮毂的对应位置上，颜色贴纸可参照图 1、图 2 进行粘贴。粘贴错误引起的功能错误或功能失效等责任由选手自行负责。赛程一涉及 6 个轮毂零件（轮毂序号为 01#～06#），各个轮毂的初始位置与初始状态描述如下：01#轮毂正面朝下放置于仓储单元 1 号仓位中（要求以轮毂定位基准方向准确入位仓储单元料仓托盘中）；02#轮毂正面朝下放置于仓储单元 2 号仓位中（要求以轮毂定位基准方向准确入位仓储单元料仓托盘中）；03#轮毂正面朝下放置于传送皮带上料处；04#轮毂正面朝下放置于传送皮带上料处；（03#轮毂和 04#轮毂由选手自行逐个按要求摆放于传送皮带上料处）05#轮毂随机放置于传送皮带上料处；06#轮毂随机放置于打磨单元的旋转工位上（05#轮毂和 06#轮毂由裁判逐个按要求随机摆放于传送皮带上料处）。6 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一表 2 轮毂零件特征值初始信息表初始 初始 电子 电子 视觉检测 视觉检测 视觉检测 视觉检测轮毂放置 放置 标签 1 标签 2 区域 1 区域 2 区域 3 区域 4序号仓位 方向 二维码 二维码 二维码 二维码 二维码 二维码轮毂1 所有二维码值不明，按实际检测结果处理01#轮毂2 所有二维码值不明，按实际检测结果处理02#正面轮毂 传送皮带 朝下 所有二维码值不明，先入库指定仓位，按实际检测结果处理；03# 上料处 选手逐个摆放到传送带上料处轮毂 传送皮带 所有二维码值不明，先入库指定仓位，按实际检测结果处理；04# 上料处 选手逐个摆放到传送带上料处轮毂 传送皮带 所有二维码值不明，由裁判评分时逐个手动放置到传送带上料处；05# 上料处 先入库空闲仓位，按实际检测结果处理不明轮毂 传送皮带 所有二维码值不明，由裁判评分时逐个手动放置到传送带上料处；06# 上料处 先入库空闲仓位，按实际检测结果处理所有轮毂产品的加工处理工序流程如下：① 所有轮毂均需经过出仓工序 A01 和回仓工序 A02；初始位置位于传送皮带上的轮毂零件应当在完成 A01 工序之前首先完成入库工序（要求以轮毂定位基准方向准确入位仓储单元料仓托盘中）；② 01#～05#轮毂均需经过基础打磨工序 C01、C02、C03、C04；③ 01#～05#轮毂需经过的数控加工工序，由其数控加工工序编码 B01～B03决定；④ 01#～05#轮毂需经过的特殊打磨工序，由其打磨加工工序编码 C06～C09决定；⑤ 01#～05#轮毂需经过的适配车型定制工序，由其适配车型编码S01～S04 决定；⑥ 01#～05#轮毂需经过的良废品处理工序，由其良废品处理工序编码 Y01～Y03 决定；7 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一⑦ 所有轮毂在加工过程中，可自行按需设置工件翻转工序 C05；翻转次数没有限制；⑧ 选手通过布局方案设计、控制系统方案设计、轮毂工艺流程方案设计、硬件接线、机电部件装调、轮毂全流程仿真等任务，实现每一个轮毂按选手自行设计的工艺流程，在仿真平台中完成信息检测、数控加工、打磨加工及其他特殊定制工序、最后全部轮毂按指定的顺序回仓等智能控制要求；⑨ 01#～05#轮毂经历的所有工序环节中，出仓工序 A01 为指定的第一道工序（在传送皮带上的轮毂须先入库才能执行第一道工序 A01）；回仓工序 A02 或分拣工序 E01 为指定的最后一道工序；其他工序流程顺序由选手自行设计，但轮毂产品均需经良废品检验并按要求处理后实施回仓工序 A02 或分拣工序 E01；且总体加工工序工艺流程合理可靠高效。3. 准备工作红色、黄色、蓝色和绿色贴纸的粘贴位置参见图 1、图 2；二维码贴纸请按如下顺序粘贴至 01#～04#轮毂的指定位置；所有贴纸均由选手自行粘贴；05#和 06#轮毂的二维码贴纸暂不粘贴；待赛程一结束后，选手按评分裁判指定的顺序粘贴二维码贴纸。请注意：贴纸粘贴错误或粘贴不到位所引起的后果均由选手自行负责。X 轴：表示二维码标签的粘贴位置 X电子 电子 视觉检测 视觉检测 视觉检测 视觉检测标签 1 标签 2 区域 1 区域 2 区域 3 区域 4二维码 二维码 二维码 二维码 二维码 二维码轮毂 01# X1Y1 X2Y1 X3Y1 X4Y1 X5Y1 X6Y1轮毂 02# X1Y2 X2Y2 X3Y2 X4Y2 X5Y2 X6Y2轮毂 03# X1Y3 X2Y3 X3Y3 X4Y3 X5Y3 X6Y3轮毂 04# X1Y4 X2Y4 X3Y4 X4Y4 X5Y4 X6Y4轮毂 05# X1Y5 X2Y5 X3Y5 X4Y5 X5Y5 X6Y5轮毂 06# X1Y6 X2Y6 X3Y6 X4Y6 X5Y6 X6Y6Y Y 轴：表示轮毂的序号8 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一X1：表示电子标签 1；X2：表示电子标签 2；X3：表示视觉检测区域 1；X4：表示视觉检测区域 2；X5：表示视觉检测区域 3；X6：表示视觉检测区域 4；Y1：表示 01#轮毂；Y2：表示 02#轮毂；Y3：表示 03#轮毂；Y4：表示 04#轮毂；Y5：表示 05#轮毂；Y6：表示 06#轮毂；例如：X1Y4 表示：将标签坐标值为 X1Y4 的二维码贴纸粘贴到 04#轮毂的电子标签 1 区域；X5Y2 表示：将标签坐标值为 X5Y2 的二维码贴纸粘贴到 02#轮毂的视觉检测区域 3；以此类推。请注意：选手需将提供的二维码贴纸，按照每个二维码贴纸的坐标值，将其粘贴到相应轮毂的相关位置上。贴纸粘贴错误或粘贴不到位所引起的后果均由选手自行负责。综合任务 职业素养竞赛过程中，对参赛选手的技术应用合理性、工具操作规范性、机械电气工艺规范性、耗材使用环保性、功耗控制节能性以及赛场纪律、安全和文明生产等进行综合评价。任务一 系统方案设计1. 虚拟仿真三维环境搭建在仿真平台中，根据以下功能要求，搭建虚拟仿真三维环境平台，并对系统布局方案进行合理设计，要求：机器人的工作范围能够全覆盖机台中的分拣单元的全部分拣道口、仓储单元的全部仓位、视觉检测单元、数控加工单元、打磨单元；具体功能要求描述如下（以下要求仅针对仿真平台模型）：（1）机器人能够按一定次序从 3 个分拣道口中依次取出轮毂零件；（2）机器人能够按一定次序从仓储单元 6 个仓位中依次取出轮毂零件；（3）机器人能够按一定次序将轮毂零件回仓至指定仓位中（要求以轮毂定位9 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一基准方向准确入位仓储单元料仓托盘中）；（4）机器人能够抓取轮毂零件至视觉检测单元完成二维码检测；（5）机器人能够完成仓储单元中 01#～05#共计 5 个轮毂零件全部工艺流程（根据不同二维码检测结果执行不同的出仓工序、打磨工序、数控加工工序、分拣工序及回仓工序）；（6）机器人能够完成打磨单元旋转工位上的 06#轮毂零件的去毛刺打磨功能。根据给定信息并结合上述功能要求，在离线编程虚拟仿真平台中，完成虚拟机台系统布局方案的规划与设计，并完成对应用平台所有单元的布置拼装。请注意：机台操作台上所有未固定的模块与功能单元，在仿真平台中均可以合理布局，但需保证功能模块固定紧固不松晃、功能正确不受影响、功能单元间互不干涉。注：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”按钮保存到指定文件夹中，请勿擅自更改文件后缀。软件操作过程中注意随时保存比赛成果。2. 布局方案设计及系统设置绘制布局方案：根据虚拟仿真平台的系统布局方案，结合机器人的工作范围要求、轮毂零件所要求的生产工序与功能，结合所提供的硬件单元尺寸和功能，合理设计各单元的布局分布。在任务书最后附一（任选 1 份任务书）上绘制，要求各单元用框图表示并用文字标识，比例适当。请注意：机台操作台上所有未固定的模块与功能单元，均可以合理布局，但需保证功能模块固定紧固不松晃、功能正确不受影响、功能单元间互不干涉；且在赛程一全过程中，机台设备系统中的机器人平移滑台不得发生移动，须始终位于原点处。请注意：机台实际布局方式与仿真平台中的系统布局方案设计结果必须一致。3. 控制系统方案设计根据产品生产工序流程，结合提供的硬件单元功能，合理设计控制系统结构。绘制控制系统通讯拓扑结构图：在任务书最后附二（任选 1 份任务书）上绘制，要求各功能单元的远程 IO 模块必须连接到总控单元的 PLC 上，通过连线体现10 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一出所有网络通信设备的连接情况，并注明设备名称和其 IP 地址。任务二 工艺流程模拟仿真与离线编程1. 轮毂零件的工艺流程仿真根据轮毂零件的生产工艺流程，结合表 2 的初始特征及状态信息，在仿真平台中，对工业机器人运动轨迹编程和各单元动作信号设置，完成 03#～05#共计 3个轮毂零件从分拣道口按序抓取与入库（要求以轮毂定位基准方向准确入位仓储单元料仓托盘中）、01#～05#共计 5 个轮毂零件的理仓排序流程（A01 工序）、01#～05#共计 5 个轮毂零件的全部加工工序流程、01#～05#共计 5 个轮毂零件的回仓流程（A02 工序），可通过仿真模拟全过程动作效果。表 3 轮毂零件特征值初始信息表（仅对仿真有效）初始 初始 电子 电子 视觉检测 视觉检测 视觉检测 视觉检测轮毂放置 放置 标签 1 标签 2 区域 1 区域 2 区域 3 区域 4序号仓位 方向 二维码 二维码 二维码 二维码 二维码 二维码轮毂1 P02 N05 S02 C06 B02 Y0101#轮毂2 P01 N02 S01 C09 B03 Y0102#逐个出现在轮毂传送皮带 P05 N01 S04 C07 B01 Y0103#上料处正面逐个出现在轮毂 朝下传送皮带 P04 N06 S01 C06 B03 Y0104#上料处逐个出现在轮毂传送皮带 P03 N04 S03 C08 B02 Y0105#上料处轮毂 打磨单元旋P02 N06 S04 C07 B01 Y0106# 转工位01#～05#共计5个轮毂零件，每个轮毂的具体加工工序流程由选手自行设计，11 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一在任务书最后附三（任选 1 份任务书）上绘制各个轮毂零件所经历的工艺流程，要求按轮毂序号详细描述其所经历的出仓状态变化、数控加工工序、打磨加工工序、其他工序及回仓仓位号等过程信息，用文字与箭头（→）表示，可参见任务书附三中的示例。要求：任务书附三所设计的工艺流程须与仿真平台中的轮毂加工工艺流程保持一致。各工序仿真流程说明如下：（1）03#～05#共计 3 个轮毂零件的抓取与入库流程：① 03#轮毂、04#轮毂、05#轮毂依次手动正面朝下初始放置于传送皮带上料处，皮带开始传送，分别传送到 1 号分拣道口、2 号分拣道口、3 号分拣道口时皮带停止运动；② 分拣道口的推料气缸将位于传送皮带上、分拣道口推料气缸工位处的轮毂零件推入分拣道口中；此时 3 个轮毂零件分别位于 3 个分拣道口中；③ 3 个分拣道口的定位气缸将 3 个轮毂定位至 V 型定位基准处；④ 机器人能够按分拣道口从小到大的顺序依次从分拣道口中取出轮毂零件；⑤ 机器人将从分拣道口中取出的轮毂零件按其序号直接放入与其序号相同编号的仓位中，如：04#轮毂零件放入仓储单元 4 号仓位中，05#轮毂零件放入仓储单元 5 号仓位中，以此类推；要求以轮毂定位基准方向准确入位仓储单元料仓托盘中，且正面朝下。⑥ 机器人能够完成仓储单元中 01#～05#共计 5 个轮毂零件的理仓排序功能（即 A01 工序流程）。（2）01#～05#共计 5 个轮毂零件的理仓排序流程 A01：A01 流程：按仓位编号从小到大的顺序依次取出轮毂，经过视觉检测单元对电子标签区域 1 的检测识别后，按批次号从大到小依次正面朝下整理放置在仓储单元从小到大的 1～5 号仓位后；全部轮毂都完成理仓排序后，按批次号从小到大的顺序依次取出各轮毂，分别执行各轮毂的后续加工流程。12 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一请注意：① 理仓排序时，按批次号从大到小依次整理放置在仓储单元从小到大的 1～5 号仓位，且正面朝下；若有相同的批次号则按其取出顺序依次放回，所有轮毂要求全部正面朝下整理回仓。② 若目标仓位已有轮毂零件，则需先将该仓位的轮毂零件取出放置于其他空闲仓位，若无空闲仓位，可将轮毂零件先放置于机台系统上的其他空余工位或缓存区，但不得影响机台传感器及相关功能；随后将目标轮毂零件放回目标仓位，最后将移出的轮毂零件保留在空闲仓位中或从其他空余工位或缓存区移回至仓储单元的空闲仓位中。③ 若此仓位的轮毂零件已被整理过，或者此仓位无轮毂零件，则跳过此仓位。取出顺序可以循环多次，直至完全遍历全部数量的轮毂。④ 在全部轮毂均完成了理仓排序的前提下，按批次号从小到大依次取出各轮毂，分别执行各轮毂的后续加工流程。（3）01#～05#共计 5 个轮毂零件的回仓流程 A02：A02 流程：按产品系列号从小到大、正面朝下依次放置在仓储单元 1～5 号仓位中（仓位须连续使用）。请注意：① 若有相同的产品系列号则按其取出顺序依次放回，且正面朝下。② 若目标仓位已有轮毂零件，则需先将该仓位的轮毂零件取出放置于其他空闲仓位，若无空闲仓位，可将轮毂零件先放置于机台系统上的其他空余工位或缓存区，但不得影响机台传感器及相关功能；随后将目标轮毂零件放回目标仓位，最后将移出的轮毂零件保留在空闲仓位中或从其他空余工位或缓存区移回至仓储单元的空闲仓位中。③ 若此仓位的轮毂零件已被加工检测过，或者此仓位无轮毂零件，则跳过此仓位。轮毂放回的顺序可以循环多次，直至完全遍历全部数量的轮毂。（4）01#～05#共计 5 个轮毂零件的全部加工工序流程： C01 流程：打磨端面加工区域 1； C02 流程：打磨端面加工区域 2；13 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一 C03 流程：打磨端面加工区域 3； C04 流程：打磨端面加工区域 4； C05 流程：工件翻转； C06 流程：工件顺时针旋转 180°； C07 流程：工件逆时针旋转 180°； C08 流程：逆时针打磨轮毂正面的侧面边缘部分； C09 流程：顺时针打磨轮毂背面的侧面边缘部分； B01 流程：数控加工奥迪车标“ ”；（无需仿真出去屑加工动作）； B02 流程：数控加工奔驰车标“ ”；（无需仿真出去屑加工动作）； B03 流程：数控加工本田车标“ ”；（无需仿真出去屑加工动作）； S01 流程：执行 C01 流程； S02 流程：执行 C02 流程； S03 流程：执行 C03 流程； S04 流程：执行 C04 流程； Y01 流程：不做任何处理，直接回仓； Y02 流程：轮毂零件吹屑后回仓； Y03 流程：轮毂零件顺时针旋转 180°后回仓；请注意：相同的加工工序不可合并执行、须间隔开执行；动作过程中工业机器人不可出现不可达点、轴限位点和奇异点。仅针对虚拟仿真过程，轮毂零件初始状态表 2 用于确定流程内容。最终要求轮毂零件正面朝下放回仓储单元。2. 轮毂零件的离线编程06#轮毂零件初始状态正面朝下放置于打磨单元的旋转工位上，选手通过离线编程软件实现以下功能：（1） 尖点初始放置在操作桌上，尖点分为法兰端尖点和磁吸式固定尖点，如下图所示；14 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一图 3 法兰端尖点 图 4 磁吸式固定尖点 图 5 安装好之后的尖点工具（2） 选手需自行通过工具将法兰端尖点手动安装于校准工具（仿真平台中的校准工具模型已提前完成法兰端尖点的“安装”），并将磁吸式固定尖点固定于操作机台的台面上（工业机器人可达工作范围内）；（3） 机器人从初始状态开始，利用快换工具手动安装校准工具（校准工具的安装与释放可以但不局限于手动控制相关气阀或电磁继电器实现），选手通过示教器引导工业机器人，利用磁吸式固定尖点完成法兰端尖点的TCP 校准；（4） 在完成 TCP 校准的基础上，选手须完成轮毂零件的工件参数校准；（5） 完成TCP校准和工件校准后，选手应在仿真平台中完成如下功能仿真： 端面去毛刺打磨功能：沿着轮毂背面边缘外圈逆时针打磨一圈，模拟端面去毛刺的功能；端面去毛刺打磨过程中应始终位于轮毂背面外圈边缘上方 5mm 处，以确端面保打磨过程的安全性； 侧面去毛刺打磨功能：沿着轮毂背面内侧面逆时针打磨一圈，模拟侧面去毛刺的功能；侧面去毛刺打磨过程中应始终距离轮毂背面内侧面 5mm 处，以确保侧面打磨过程的安全性；（6） 将上述功能仿真的程序灌入到机器人本体中（只能采用网线进行程序灌入），实现工业机器人对 06#轮毂指定加工工艺的离线编程；（7） 在离线编程实施的全过程中，机器人平移滑台须始终位于原点处。15 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一任务三 硬件搭建及电气接线1. 单元布局搭建及固定根据仿真平台中的系统布局方案，调整各单元的相对位置，完成应用平台的硬件拼装固定。机台操作台上所有未固定的模块与功能单元，均须合适的进行固定搭建，但需保证功能模块固定紧固不松晃、功能正确不受影响、功能单元间互不干涉。要求：（1）根据布局设计完成各单元位置调整。要求：各单元地脚支撑升起，各单元间通过连接板固连。（2）对各单元的底柜门板做调整。要求：应用平台底柜内部连通、无门板遮挡，外侧四周全部安装门板，多余门板放置在 U 型支架内。2. 电气、通讯接线根据系统布局方案设计和控制系统方案设计，完成各单元的电源、气源、通讯线路连接和布线，完成电脑与监控终端（电视）的高清视频线缆连接，完成工业机器人示教器的线缆连接。要求：（1）电源线缆由单元底柜的底板快接插头安装后通过底柜的下部线槽铺设；气源、通讯线缆由设备端安装后通过底柜的上部线槽铺设。（2）单元间电源线缆未放入线槽部分不能出现折弯，整齐摆放在底柜底板上。（3）应用平台总电源线路完成连接后用赛位内提供的临时线槽覆盖。（4）气源线缆在台面部分必须进入线槽，未进入线槽部分利用固定扣和扎带固定在台面或立柱上，要求裁剪长度合适，不能出现折弯、缠绕和变形，无漏气。（5）通讯线缆在台面部分必须进入线槽，未进入线槽部分利用固定扣和扎带固定在台面或立柱上，不能出现折弯、缠绕和变形。（6）工业机器人示教器线缆在插接时注意接口方向和旋紧螺母的使用方法，不得在未完全插入前转动快接插头。（7）手动测试单元功能动作是否正常。16 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一3. 机器人校零机器人零位是机器人操作模型的初始位置。当零位不正确时，机器人不能正确运动。选手需要利用示教器手动操纵机器人回到零位标志（图 6），并更新码盘转数（转数计数器）。图 6 零位标志示例4. 机电部件装调（1）仓储单元每个仓位均配有用于料仓感知的光电传感器，每个仓位的光电传感器可以感知当前是否有轮毂零件存放在仓位中。请选手自行选择合适的安装工具，将 6 个仓位的传感器安装到位，安装过程中不得磕碰，安装要求稳固不晃动，且信号输出准确：传感器自带的光电信号指示灯能够根据仓位内是否有轮毂零件存储而输出不同信号，有轮毂显示红色，反之显示绿色。（2）选手自行选择合适的安装工具，将拆卸的 3 套分拣单元全部安装到位，包含相关的机械部件装置安装、传感器安装、气缸安装、IO 接线等。要求：安装过程中不得出现工具的磕碰与掉落；分拣气缸等各组件要安装紧固不松晃、全部功能正确不受影响、不影响或不干涉其他功能模块或功能单元。任务四 机器人系统集成请注意：任务四实施结果评分和单步功能验证评分机制。选手需通过程序开发、系统集成等操作完成以下各功能模块的参数设置、功能开发、数控加工及系统集成，在评分前实现 01#～04#共计 4 个轮毂的全部加工工序流程及系统功能。1. 制造单元通讯组态17 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一（1）总控单元 PLC 组态设置根据控制系统方案设计结果，在 TIA 编程软件对总控单元的 PLC、各单元的远程 IO 模块和执行单元内 PLC 进行配置，为每个设备设置其 IP 地址使其建立正常通讯，并分配各远程 IO 模块的 IO 起始地址。根据所提供的各单元内部接线图，建立信号表。（2）工业机器人组态设置对工业机器人示教器进行操作，在“DeviceNetDevice”中添加工业机器人的DSQC652 模块，其模块参数如表 4 所示。根据所提供的执行单元内部接线图，建立信号表。表 4 DSQC652 模块参数序号 参数项 参数值1 地址（Address） 10对工业机器人示教器进行操作，在“DeviceNetDevice”中添加工业机器人的扩展 IO 模块，其模块参数如表 5 所示。根据所提供的执行单元内部接线图，建立信号表。表 5 扩展 IO 模块参数序号 参数项 参数值1 地址（Address） 112 设备代码（VendorID） 99993 产品代码（ProductCode） 674 设备类型（DeviceType） 125 通讯类型（ConnectionType） Polled6 输出长度（ConnectionOutputSize） 127 输入长度（ConnectionInputSize） 2（3）智能视觉通讯设置根据控制系统方案设计结果，对智能视觉通讯端口和与其完成通讯的控制设备网络端口进行设置，使其可以建立正常通信并实现信号交互。18 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一请注意：赛程二中仅此部分可以打开电脑完成对组态软件的相关设置。2. 执行单元和工具单元（1）工业机器人安全姿态设定对工业机器人操作与编程，确定工业机器人本体的安全姿态，此姿态下工业机器人本体不会与周边设备发生碰撞。当执行单元平移滑台运行时，工业机器人本体必须保持此姿态，不得同时动作。工业机器人安全姿态各轴设定参数要求如表 6。表 6 工业机器人安全姿态各轴设定参数轴 1 轴 2 轴 3 轴 4 轴 5 轴 6 轴角度 0° -30° 30° 0° 90° 0°（2）执行单元平移滑台集成① 对执行单元中的 PLC 编程，设置 PLC 对于伺服电机的控制参数，其中伺服电机编码器分辨率为 131072 pulses/rev（17 线），伺服电机驱动器电子齿轮已设置为 900:1，减速机减速比 3:1，同步带减速比 1.5:1，滚珠丝杠导程 5mm。要求：平移滑台运动速度不得超过 25mm/s。② 根据所提供的执行单元内部接线图，对执行单元内部的 PLC 进行编程，使平移滑台实现回原点、定位运动、定速运动功能，原点传感器位于标尺零刻度一侧。（注意：不要擅自移动标尺）（3）快换工具的拾取与放回对工业机器人操作与编程，使工业机器人可以完成对所需工具的拾取与放回，动作过程连贯无碰撞。选手应当结合不同的工序、功能，自行编程选择合适的快换工具，实现相应的功能；快换工具在工具架的位置根据使用需求自行调整；选手需根据轮毂的实时状态与功能需求自行编程完成快换工具的更换，以准确实现轮毂的抓取、出仓、入仓及其他加工功能。注意：工业机器人不得悬空释放工具使其掉落到工具架上。（4）快换工具的使用对工业机器人操作与编程，使工业机器人可以完成对所使用的工具的动作，如19 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一夹爪类工具的夹紧/松开、吸盘类工具的吸取/释放、打磨类工具的打磨/停止等动作切换，并实现轮毂的拾取、释放和打磨加工。3. 仓储单元智能化集成（1）仓储单元立体仓库集成根据控制系统方案设计结果和所提供的仓储单元内部接线图，实现以下功能：① 由外部信号控制指定编号的仓位托盘推出和缩回。② 每个仓位的传感器可以感知当前是否有轮毂零件存放在仓位中。③ 仓位指示灯根据仓位内轮毂零件存储状态点亮，当仓位内没有存放轮毂零件时亮绿灯，当仓位内存放有轮毂零件时亮红灯。（2）传送带上料处的 2 个轮毂零件的初始化入库流程：① 03#轮毂、04#轮毂依次手动初始放置于传送皮带上料处，皮带开始传送，分别传送到不同分拣道口时皮带停止运动（分拣道口按编号从小到大的顺序使用）；② 分拣道口的推料气缸将位于传送皮带上的轮毂零件推入分拣道口中；此时轮毂零件位于分拣道口中；③ 分拣道口的定位气缸将轮毂零件推送定位至 V 型定位基准处；④ 机器人能够按分拣道口从小到大的顺序从分拣道口中依次取出轮毂零件；⑤ 机器人将从分拣道口中取出的轮毂零件按其序号直接放入与其序号相同编号的仓位中，即 03#轮毂放入仓储单元 3 号仓位中，04#轮毂放入仓储单元 4 号仓位中（要求以轮毂定位基准方向准确入位仓储单元料仓托盘中；要求正面朝下入库）。⑥ 机器人能够完成仓储单元中全部轮毂的理仓排序功能（即 A01 工序流程）。（3）A01 流程要求① 工业机器人由仓储单元将轮毂零件取出。② 轮毂取出顺序为：按仓储单元的仓位编号从小到大的顺序依次取出。③ 用检测单元对轮毂零件的电子标签区域 1：产品批次号进行检测识别。④ 按产品批次号从小到大的顺序依次放回仓储单元从小到大的 1～4 号的仓20 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一位中，若有相同的产品批次号则按其取出顺序依次放回，所有轮毂要求全部正面朝下放置。⑤ 若目标仓位已有轮毂零件，则需先将该仓位的轮毂零件取出放置于其他空闲仓位，若无空闲仓位，可将轮毂零件先放置于机台系统上的其他空余工位或缓存区，但不得影响机台传感器及相关功能；随后将目标轮毂零件放回目标仓位，最后将移出的轮毂零件保留在空闲仓位中或从其他空余工位或缓存区移回至仓储单元的空闲仓位中。⑥ 若此仓位的轮毂零件已被整理过，或者此仓位无轮毂零件，则跳过此仓位。取出顺序可以循环多次，直至完全遍历全部数量的轮毂。⑦ 在全部轮毂均完成了理仓排序的前提下，按照产品批次号从小到大的顺序依次取出各轮毂，分别执行各轮毂的后续加工流程。（4）A02 流程要求① 工业机器人将所持轮毂零件正面朝下放回仓储单元。② 轮毂零件属于优、良品的，且完成其全部加工工序后，按其批次号的奇偶性回仓，具体要求是：批次号为奇数的返回仓位为奇数号仓位（奇数号仓位从大到小顺次使用）；批次号为偶数的返回仓位为偶数号仓位（偶数号仓位从大到小顺次使用）；若有相同的产品批次号则按其加工顺序依次放回；轮毂零件属于废品的，按废品处置要求处理后执行分拣动作 E01，实现分拣功能。③ 若目标仓位已有轮毂零件，则需先将该仓位的轮毂零件取出放置于其他空闲仓位，若无空闲仓位，可将轮毂零件先放置于机台系统上的其他空余工位或缓存区，但不得影响机台传感器及相关功能；随后将目标轮毂零件放回目标仓位，最后将移出的轮毂零件保留在空闲仓位中或从其他空余工位或缓存区移回至仓储单元的空闲仓位中。④ 若此仓位的轮毂零件已被加工检测过，或者此仓位无轮毂零件，则跳过此仓位。轮毂放回的顺序可以循环多次，直至完全遍历全部数量的轮毂。4. 加工单元智能化集成21 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一（1）数控系统刀具信息建立对数控系统进行操作设置，根据虚拟刀库刀具信息新建对应刀具，以便后续数控加工编程使用。其中，加工单元中虚拟刀库内已存有 6 把刀具，各刀具信息如表7 所示，刀库中编号 01-06 分别对应 T1-T6。在数控系统中建立刀具信息时，单刃螺旋铣刀、双刃螺旋铣刀对应数控系统中的“铣刀”类型，球头铣刀对应数控系统中的“圆柱形球头模具铣刀”类型，刀具长度参数对应刀库中刀具的总长度数据。表 7 虚拟刀库刀具信息表刀具编号 刀具类型 刀具直径 mm 刀刃长度 mm 刀具总长度 mm01 单刃螺旋铣刀 2 15 3802 单刃螺旋铣刀 2 10 3803 双刃螺旋铣刀 2 15 3804 双刃螺旋铣刀 2 10 3805 球头铣刀 2 15 3806 球头铣刀 2 10 38（2）建立机床坐标系原点对数控系统进行操作设置，设定数控机床坐标系原点，使主轴位置不影响工业机器人对轮毂零件的上下料。（3）数控加工程序编程表 8 标准加工---数控加工工艺表刀具 主轴转速 进给速度 切削深度工步 工步内容 刀刃直径 （r/min） （mm/min） （mm）类型 （mm）双刃螺旋1 粗铣 a 区域 铣刀 Φ2 3000 200 0.5（1）B01 流程要求① 工业机器人将所持轮毂零件上料到加工单元数控机床的夹具上。② 工业机器人退出加工单元。22 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一③ 对数控系统进行编程，完成数控加工，加工内容为：BENZ。④ 工业机器人将轮毂零件由加工单元数控机床的夹具上拾取出来。（2）B02 流程要求① 工业机器人将所持轮毂零件上料到加工单元数控机床的夹具上。② 工业机器人退出加工单元。③ 对数控系统进行编程，完成数控加工，加工内容为：AUDI。④ 工业机器人将轮毂零件由加工单元数控机床的夹具上拾取出来。（3）B03 流程要求① 工业机器人将所持轮毂零件上料到加工单元数控机床的夹具上。② 工业机器人退出加工单元。③ 对数控系统进行编程，完成数控加工，加工内容为：FORD。④ 工业机器人将轮毂零件由加工单元数控机床的夹具上拾取出来。请注意：所有数控加工内容应在加工圆片内，且加工内容整齐美观无毛刺；选手需根据加工图纸自行完成数控加工程序，进而实现相应的数控加工工序。23 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一图 7 B01 数控加工参考图纸24 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一图 8 B02 数控加工参考图纸25 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一图 9 B03 数控加工参考图纸26 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一5. 打磨单元智能化集成（1）打磨单元翻转工装集成根据控制系统方案设计结果和所提供的打磨单元内部接线图，实现以下功能：① 当工业机器人准备将轮毂零件放置到打磨工位或准备将轮毂由打磨工位取走时，翻转工装处于旋转工位一侧。② 当工业机器人准备将轮毂零件放置到旋转工位或准备将轮毂由旋转工位取走时，翻转工装处于打磨工位一侧。③ 翻转工装可将轮毂零件在打磨工位和旋转工位间翻转并准确定位。④ 请结合不同工具的不同功能，在相应的工艺流程中快换不同工具以实现相应的功能。⑤ 打磨端面区域（打磨区域 1、2、3 和 4）时，只需将相应的打磨头工具与轮毂表面接近后开启打磨，保持 3s 后关闭打磨；打磨轮毂侧面边缘时，只需将相应的打磨头工具接近轮毂表面侧面边缘、并沿着轮毂表面边缘按指定方向（顺时针或逆时针）完成一圈“打磨”即可。⑥ 在吹屑工位内，打磨工具可以沿自身中轴线偏转一定角度，最大偏转角度范围为±15°，不得超出此角度范围；在对轮毂的吹屑加工过程中，需自行编程实现打磨工具沿自身中轴线偏转指定角度并保持 2 秒，以实现“吹屑”的功能。（2）C01 流程要求① 翻转工装动作到打磨工位一侧。② 工业机器人将所持轮毂零件放置到旋转工位上。③ 旋转工位夹紧机构夹紧轮毂工件。④ 对位于旋转工位上的轮毂零件的端面打磨加工区域 1 进行打磨加工。⑤ 旋转工位夹紧机构松开。⑥ 工业机器人由旋转工位将轮毂零件取出。（3）C02 流程要求① 翻转工装动作到打磨工位一侧。27 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一② 工业机器人将所持轮毂零件放置到旋转工位上。③ 旋转工位夹紧机构夹紧轮毂工件。④ 对位于旋转工位上的轮毂零件的端面打磨加工区域 2 进行打磨加工。⑤ 旋转工位夹紧机构松开。⑥ 工业机器人由旋转工位将轮毂零件取出。（4）C03 流程要求① 翻转工装动作到打磨工位一侧。② 工业机器人将所持轮毂零件放置到旋转工位上。③ 旋转工位夹紧机构夹紧轮毂工件。④ 对位于旋转工位上的轮毂零件的端面打磨加工区域 3 进行打磨加工。⑤ 旋转工位夹紧机构松开。⑥ 工业机器人由旋转工位将轮毂零件取出。（5）C04 流程要求① 翻转工装动作到打磨工位一侧。② 工业机器人将所持轮毂零件放置到旋转工位上。③ 旋转工位夹紧机构夹紧轮毂工件。④ 对位于旋转工位上的轮毂零件的端面打磨加工区域 4 进行打磨加工。⑤ 旋转工位夹紧机构松开。⑥ 工业机器人由旋转工位将轮毂零件取出。（6）C05 流程要求① 翻转工装动作到打磨工位一侧。② 工业机器人将所持轮毂零件放置到旋转工位上。③ 旋转工装夹紧机构夹紧轮毂工件。④ 翻转工装将轮毂零件由旋转工位翻转到打磨工位上。⑤ 旋转工装夹紧机构松开。⑥ 翻转工装动作到旋转工位一侧。28 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一⑦ 工业机器人由打磨工位将轮毂零件取出。（7）C06 流程要求① 翻转工装动作到打磨工位一侧。② 工业机器人将所持轮毂零件放置到旋转工位上。③ 旋转工位夹紧机构夹紧轮毂工件。④ 对位于旋转工位上轮毂零件正面的侧面边缘沿顺时针完成边缘打磨一圈。⑤ 旋转工位夹紧机构松开。⑥ 工业机器人由旋转工位将轮毂零件取出。（8）C07 流程要求① 翻转工装动作到打磨工位一侧。② 工业机器人将所持轮毂零件放置到旋转工位上。③ 旋转工位夹紧机构夹紧轮毂工件。④ 对位于旋转工位上轮毂零件背面的侧面边缘沿逆时针完成边缘打磨一圈。⑤ 旋转工位夹紧机构松开。⑥ 工业机器人由旋转工位将轮毂零件取出。（9）C08 流程要求① 翻转工装动作到打磨工位一侧。② 工业机器人将所持轮毂零件放置到旋转工位上。③ 旋转工位先顺时针旋转 180°，再逆时针旋转 180°。④ 工业机器人由旋转工位将轮毂零件取出。⑤ 旋转工位气缸复位。（10）C09 流程要求① 工业机器人将轮毂零件放置到吹屑工位内部，轮毂零件完全进入吹屑工位内，打磨工具不松开。② 打磨工具沿自身中轴线偏转 5°吹屑 2s，偏转方向不限，确保碎屑完全吹除。③ 工业机器人将轮毂零件由吹屑工位内取出。29 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一6. 检测单元智能化集成（1）在检测单元对轮毂零件指定位置的清晰图像提取对工业机器人操作与编程，使工业机器人可稳定拾取轮毂零件置于检测单元的视觉相机视野中，并对检测单元的相机镜头焦距/光圈、光源亮度、采集图像对比度等进行调整，使视觉控制器可采集到清晰稳定的图像。（2）在检测单元对轮毂零件指定信息的提取① 对视觉控制器进行操作与编程，使其可对于轮毂零件正面所贴的电子标签区域 1——产品批次编码（二维码）进行识别，输出产品批次编码（如：P01 表示产品属于 01 批次；P02 表示产品属于 02 批次，以此类推，产品最大批次编号为P05）。② 对视觉控制器进行操作与编程，使其可对于轮毂零件背面所贴的电子标签区域 2——产品系列编码（二维码）进行识别，输出产品系列编码（如：N01 表示产品属于 01 系列；N02 表示产品属于 02 系列，以此类推，产品最大系列编号为N06）。③ 对视觉控制器进行操作与编程，使其可对于轮毂零件正面所贴的视觉检测区域 1——适配车型编码（二维码）进行识别，输出适配车型编码（如：S01 表示产品适配 01 款车型；S02 表示产品适配 02 款车型，以此类推，产品最大适配车型编号为 S04；其中 S01～S04 所指代的具体定制加工工序见本赛程任务书）。④ 对视觉控制器进行操作与编程，使其可对于轮毂零件正面所贴的视觉检测区域 2——特殊打磨工序编码（二维码）进行识别，输出特殊打磨工序编码（C06～C09，其所指代的具体特殊打磨工序要求见本赛程任务书）。⑤ 对视觉控制器进行操作与编程，使其可对于轮毂零件背面所贴的视觉检测区域 3——数控加工工序编码（二维码）进行识别，输出数控加工工序编码（B01～B03，其所指代的具体数控价格工序要求见本赛程任务书）。⑥ 对视觉控制器进行操作与编程，使其可对于轮毂零件背面所贴的视觉检测区域 4——良废品处理工序编码（二维码）进行识别，输出良废品处理工序编码30 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一（Y01～Y03，其所指代的具体处理工序要求见本赛程任务书）。⑦ 通过交互信号建立，使得检测单元可以由外部信号控制在不同检测功能程序间选择后执行，并通过对工业机器人的编程实现每个轮毂的全部加工工序。（3）适配车型编码（二维码）识别流程与工序要求① 适配车型编码（二维码）识别结果为 S01：在以轮毂数控加工圆片英文字母正向水平放置时的左下角加工一个孔；② 适配车型编码（二维码）识别结果为 S02：在以轮毂数控加工圆片英文字母正向水平放置时的右下角加工两个孔（孔的排布方案不限，但只能排布在右下角，且不能影响英文字母）；③ 适配车型编码（二维码）识别结果为 S03：在以轮毂数控加工圆片英文字母正向水平放置时的右上角加工三个孔（孔的排布方案不限，但只能排布在右上角，且不能影响英文字母）；④ 适配车型编码（二维码）识别结果为 S04：在以轮毂数控加工圆片英文字母正向水平放置时的左上角加工四个孔（孔的排布方案不限，但只能排布在左上角，且不能影响英文字母）；（4）良废品处理工序编码（二维码）识别流程与工序要求① 良废品处理工序编码（二维码）识别结果为 Y01：表示当前轮毂零件为优异品，不做任何处理；② 良废品处理工序编码（二维码）识别结果为 Y02：表示当前轮毂零件为良品，在以轮毂数控加工圆片英文水平放置时的英文字母底部加工雕刻出下划线，例如： FORD ；要求下划线不能影响英文字母；③ 良废品处理工序编码（二维码）识别结果为 Y03：表示当前轮毂零件为废品，在以轮毂数控加工圆片英文水平放置时的英文字母中间加工雕刻出“×”形线，例如：FORD；同时，对于废品需要实施分拣处理，执行分拣 E01 流程，详见本赛程任务书。7. 分拣单元智能化集成31 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一（1）分拣单元分拣入库功能根据控制系统方案设计结果和所提供的分拣单元内部接线图，实现以下入库功能：① 根据外部指令启动传动带，并当轮毂零件运动到指定分拣机构前，传送带停止。② 当轮毂零件触发传送带起始端传感器后，根据外部指令将指定分拣机构挡料气缸降下。③ 当轮毂零件运动到指定分拣机构前，该分拣机构推料气缸将轮毂零件推入分拣道口，再通过该道口的定位气缸将轮毂零件定位到 V 型槽处，保持 3s 后缩回。④ 轮毂零件入库功能中，分拣道口的使用顺序为由小到大依次使用。（2）分拣 E01 流程要求① 将良废品检测为 Y03 的轮毂零件直接分拣到未存储轮毂零件的分拣道口V 型定位基准处，要求正面朝下，每个分拣道口仅存一个轮毂零件。② 分拣道口的使用顺序为由小到大依次使用。任务五 集成系统联调请注意：任务五实施全过程联调评分机制，选手需在已完成的各功能模块系统集成的基础上，完成 01#～06#共计 6 个轮毂（裁判执裁的轮毂是 05#、06#轮毂）的全过程工序流程的自动执行与实施。1. 轮毂零件初始特征值32 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一表 9 轮毂零件特征值初始信息表（同本赛程表 2）初始 初始 电子 电子 视觉检测 视觉检测 视觉检测 视觉检测轮毂放置 放置 标签 1 标签 2 区域 1 区域 2 区域 3 区域 4序号仓位 方向 二维码 二维码 二维码 二维码 二维码 二维码轮毂1 所有二维码值不明，按实际检测结果处理01#轮毂2 所有二维码值不明，按实际检测结果处理02#正面轮毂 传送皮带 朝下 所有二维码值不明，先入库指定仓位，按实际检测结果处理；03# 上料处 选手逐个摆放到传送带上料处轮毂 传送皮带 所有二维码值不明，先入库指定仓位，按实际检测结果处理；04# 上料处 选手逐个摆放到传送带上料处轮毂 传送皮带 所有二维码值不明，由裁判评分时逐个手动放置到传送带上料处；05# 上料处 先入库空闲仓位，按实际检测结果处理不明轮毂 传送皮带 所有二维码值不明，由裁判评分时逐个手动放置到传送带上料处；06# 上料处 先入库空闲仓位，按实际检测结果处理2. 集成系统工艺流程所有轮毂产品的加工处理工艺流程如下：① 所有轮毂均需经过出仓工序 A01 和回仓工序 A02 或分拣工序 E01；初始位置位于传送皮带上的轮毂零件应当在完成 A01 工序之前首先完成入库工序；② 所有轮毂均需经过基础打磨工序 C01、C02、C03、C04；③ 所有轮毂需经过的数控加工工序，由其数控加工工序编码 B01～B03 决定；④ 所有轮毂需经过的特殊打磨工序，由其打磨加工工序编码 C06～C09 决定；⑤ 所有轮毂需经过的适配车型定制工序，由其适配车型编码指S01～S04 决定；⑥ 所有轮毂需经过的良废品处理工序，由其良废品处理工序编码指Y01～Y03决定；⑦ 所有轮毂在加工过程中，可自行按需设置工件翻转工序 C05；翻转次数没有限制；33 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一⑧ 选手通过各单元模块的智能化集成，完成程序编写、数据通信、过程联调等任务，实现每一个轮毂按选手自行设计的工艺流程，完成信息检测、数控加工、打磨加工及其他特殊定制工序、最后经良废品检验并按要求处理后再回仓或分拣等智能控制要求；⑨ 所有轮毂经历的所有工序环节中，出仓工序 A01 为指定的第一道工序（在传送皮带上的轮毂须先入库才能执行第一道工序 A01）；回仓工序 A02 或分拣工序 E01 为指定的最后一道工序（优、良品执行 A02 工序，废品执行 E01 工序）；其他工序流程顺序由选手自行设计，但轮毂产品均需经良废品检验并按要求处理后实施回仓工序 A02 或分拣工序 E01；且总体加工工序工艺流程合理可靠高效。3. 集成系统初始状态在流程开始前和流程全部结束后，机器人集成系统平台应处于初始状态。初始状态要求如下：① 工业机器人处于安全姿态，无安装工具。② 平移滑台处于原点位置。③ 快换工具按照需求摆放稳当。④ 仓储单元所有仓位托盘缩回，指示灯正常点亮。⑤ 加工单元主轴停转，主轴位于机床坐标系原点，数控机床安全门关闭，夹具位于前端并松开。⑥ 打磨单元打磨工位和旋转工位夹具松开，翻转工装位于旋转工位，旋转工位旋转气缸处于原位。⑦ 分拣单元传送带停止，分拣机构所有气缸缩回。4. 集成系统联调（1）在裁判评分前，选手应该已完成赛程一要求的 01#～04#共计 4 个轮毂零件的全部加工工艺流程，且已按任务书要求执行回仓 A02 工序或 E01 分拣工序；（2）选手需将 01#～04#共计 4 个轮毂零件的已加工数控圆盘手动拆下，将全新未加工的数控圆片手动安装于 01#～04#共计 4 个轮毂零件；34 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一（3）裁判执裁时将携带 05#、06#轮毂，其各项特征值不明，依次将 05#、06#轮毂手动放置于传送皮带上料处，初始放置朝向由裁判随机决定；由选手给出系统启动信号，此时系统应该自动执行全过程集成联调（此时 01#～06#共计 6 个轮毂零件的数控加工圆片均为全新未加工的数控圆盘）：① 裁判手动将 05#、06#轮毂放置于传送皮带的上料处，系统首先检测传送皮带上料处光电传感器检测是否有轮毂上料，若有轮毂等待上料入库，则依次完成05#、06#轮毂的分拣（挡料气缸、推料气缸、定位气缸顺次动作，分拣道口的使用按编号从小到大的顺序依次使用）。② 机器人选择合适的夹爪工具分别从不同分拣道口 V 型槽处抓取 05#、06#轮毂完成入库，要求：05#、06#轮毂随机放入仓储单元中的空闲仓位中（要求以轮毂定位基准方向准确入位仓储单元料仓托盘中，且正面朝下）。③ 05#、06#轮毂均完成入库后，则仓储单元所有仓位均有轮毂，对仓储单元中的所有轮毂执行理仓排序 A01 工序。④ 全过程自动化执行全部轮毂的加工工艺任务，直至全部完成所有加工工艺流程后结束系统联调。⑤ 选手通过各单元模块的智能化集成，完成程序编写、数据通信、过程联调等任务，实现每一个轮毂按选手自行设计的工艺流程，完成信息检测、数控加工、打磨加工及其他特殊定制工序、最后经良废品检验并按要求处理后再回仓或分拣等智能控制要求；所有轮毂经历的所有工序环节中，出仓工序 A01 为指定的第一道工序；回仓工序 A02 或分拣工序 E01 为指定的最后一道工序（优、良品执行 A02工序，废品执行 E01 工序）；其他工序流程顺序由选手自行设计，但轮毂产品均需经良废品检验并按要求处理后实施回仓工序 A02 或分拣工序 E01；且总体加工工序工艺流程合理可靠高效。（4）集成系统联调全过程中，选手仅可以手动给出启动信号，在联调过程中，选手不得操作或更改系统任何接线、状态、点位、触发条件等，否则视为联调失败。35 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一任务六 MES 系统集成请注意：任务六实施界面结果评分、单步功能验证评分和全过程联调评分相结合的机制，因此选手需通过程序开发、系统集成等操作完成以下各功能界面的界面绘制、程序开发及系统集成，以实现 01#～06#共计 6 个轮毂（含裁判执裁的轮毂）在全部加工工序流程中的生产信息、状态信息、流程信息、库存信息及检测信息等数据的功能组态与信息集成。本赛程仅考察画面开发的完整性。1. MES 系统开发任务书中所给出的界面样式可做参考和开发依据，界面显示的美术艺术类效果不做评分要求，选手根据任务书要求自行设计，满足界面整齐美观、信息展示和操作功能即可。（1）WinCC 组态设置根据控制系统方案设计结果，在 TIA 编程软件中建立 WinCC 工程项目，并使其与总控单元 PLC 建立正常通讯并实现信号交互。对数控系统的网络通信端口进行设置，并在 TIA 编程软件中对 WinCC 工程项目进行通讯设置，使数控系统和WinCC 建立通讯连接并可在线设置交互信号。（2）初始化界面图 10 初始化界面① 利用 TIA 编程软件，在 WinCC 项目中新建页面（图 10），并将其设定为启动页面。36 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一② 对页面属性和项目运行参数进行设置，使 WinCC 项目在仿真运行时，可以在监控终端（电视）上正常显示，不会出现信息显示不全等问题。③ 对页面控件进行布局和开发，可以通过按钮点击实现进入“生产组态”、“手动模式”、“库存管理”、“高级功能”、“退出系统”等功能界面，并能够实现在各页面之间的相互返回与切换。（3）生产组态界面图 11 生产组态界面37 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一① 利用 TIA 编程软件，在 WinCC 项目中新建页面（图 11），可从启动页面进入该页面，并可从该页面返回至启动页面。② 对页面属性和项目运行参数进行设置，使 WinCC 项目在仿真运行时，可以在监控终端（电视）上正常显示，不会出现信息显示不全等问题。③ 生产组态界面中，能够自动显示当前所加工的轮毂零件的基本信息，包括： 轮毂零件的计数信息； 轮毂零件的批次号、系列号、仓位号、适配车型编码、特殊打磨编码、数控加工编码、良废品编码等二维码识别信息； 加工单元的 X、Y、Z 坐标信息、主轴转速信息、安全门状态信息。④ 选手需运用 WORD 或 WPS 文档软件自带的绘图功能绘制选手自行设计的各轮毂零件的加工工艺流程图；在生产组态界面中，能够自动显示当前所加工的轮毂零件的加工流程图，且红色线框表示该轮毂零件所处的当前加工步骤。⑤ 裁判执裁时，将在 MES 系统联调的同时，观察本界面中的相关数据与功能的实现。（4）手动模式界面① 利用 TIA 编程软件，在 WinCC 项目中新建页面（图 12），可从启动页面进入该页面，并可从该页面返回至启动页面。② 对页面属性和项目运行参数进行设置，使 WinCC 项目在仿真运行时，可以在监控终端（电视）上正常显示，不会出现信息显示不全等问题。③ 手动模式界面中，应能够手动逐一触发或实现以下功能，具体包括： 仓储单元 6 个仓位气缸的缩回与推出动作的手动实现； 数控加工单元夹具气缸的松开与夹紧的手动实现； 数控加工单元的前门和后门的缩回和推出动作的手动实现； 执行单元正转与反转的手动运行功能实现，停止运行功能的实现； 执行单元相关运行参数反馈显示； 打磨工位的夹具气缸、旋转工位的旋转气缸与夹具气缸、翻转工位的翻转38 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一气缸、升降气缸及夹具气缸等气缸相关动作的手动实现； 分拣单元升降气缸、推料气缸与定位气缸的相关动作实现； 以手动按钮两侧的绿色指示灯显示出相应的手动按钮状态。④ 裁判执裁时，将要求选手逐一手动触发本界面中的相关控件，观察设备系统中相应功能的实现。图 12 手动模式界面39 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一（5）库存管理界面① 利用 TIA 编程软件，在 WinCC 项目中新建页面（图 13），可从启动页面进入该页面，并可从该页面返回至启动页面。② 对页面属性和项目运行参数进行设置，使 WinCC 项目在仿真运行时，可以在监控终端（电视）上正常显示，不会出现信息显示不全等问题。图 13 库存管理界面40 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一③ 库存管理界面中，能够自动显示所有轮毂零件的基本信息、库存信息、统计信息等，具体包括： 所有轮毂零件的批次统计信息； 所有轮毂零件的系列统计信息； 仓储单元的仓储信息，包括已加工轮毂数量信息、未加工轮毂数量信息； 仓储单元的仓位信息，包括各仓位是否存放轮毂零件，以仓位传感器的输出的红绿色指示灯作为状态值实时显示；要求：仓位有轮毂时指示灯显示红色，仓位无轮毂时指示灯显示绿色。④ 裁判执裁时，将在 MES 系统联调的同时，观察本界面中的相关数据与功能的实现。（6）高级功能界面该功能界面的具体任务要求详见“任务七——拓展任务”。（7）退出系统按钮要求点击“退出系统”按钮，应当能够在完成当前加工工序后直接回仓（返回其出仓的仓位），且机台系统恢复到初始状态，且各轮毂相应的生产信息、状态信息、流程信息、库存信息及检测信息等数据全部清零。41 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一附一 系统布局方案42 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一附二 控制系统方案43 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程一附三 工艺流程方案轮毂序号 工艺流程描述示例06 号轮毂：初始放置于 6 号仓位→理仓后位于 3 号仓位→第 3 个出(示例中的仓(A01) →B01→C01→C02→C05→C03→C04→C08→S02(C02) →Y01工序无任→A02 回 5 号仓位何意义)0102030405*第一赛程结束*44 / 44GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程二2021 年全国职业院校技能大赛高职组“机器人系统集成”赛项竞赛任务书（卷 3）第二赛程选手须知：1. 本赛程任务书共 28 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 2 小时内完成本赛程任务书规定内容。3. 竞赛工位提供 2 台计算机，参考资料存储在“D:\参考资料”文件夹中。选手在竞赛过程中利用计算机创建的程序文件必须存储到“D:\技能竞赛”文件夹中，未存储到指定位置的程序文件不作为竞赛成果予以评分。请及时对程序文件存储，建议每10-15 分钟 1 次，客观原因断电情况下，酌情补时不超过 15 分钟。4. 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，否则比赛成绩以零分计。5. 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，比赛成绩以零分计。6. 提前完成赛程任务，请举手向现场裁判示意并记录完成时间，并且不得在赛程剩余时间内进行任何操作，否则比赛成绩以零分计。7. 选手在比赛过程中、比赛结束后、评分期间以及评分结束后，均不得损毁、丢弃、销毁与比赛相关的原料、辅料、工具、图纸等，也不得更改、删除、销毁机台设备中原有的及作答的程序、数据、文件等一切影响评分结果的相关资料，以及经专家组认定的与比赛相关的其他材料，以备成绩复核使用，否则取消选手比赛资格，比赛成绩以零分计。赛位号：1 / 28GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程二1. 背景介绍生产对象为汽车行业的轮毂零件，是完成粗加工后的半成品铸造铝制零件。轮毂零件在其正面、背面分别布置有定位基准、电子标签区域、视觉检测区域、数控加工区域和打磨加工区域，如图 1 和图 2 所示。图 1 轮毂零件正面特征分布图 2 轮毂零件背面特征分布2 / 28GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程二（1）轮毂零件在应用平台各单元中通过外圆轮廓和定位基准实现准确定位，正面和背面的定位方式相同。（2）电子标签区域 1 是产品批次编码，贴有二维码标签，二维码内容是产品批次编码（产品批次编码指 P01～P06；P01 表示产品属于 01 批次；P02 表示产品属于02 批次，以此类推，产品最大批次编码是 P06），可通过检测单元的智能视觉模块对其扫描识别。（3）电子标签区域 2 是产品系列编码，贴有二维码标签，二维码内容是产品系列编码（产品系列编码指 N01～N06；N01 表示产品属于 01 系列；N02 表示产品属于 02 系列，以此类推，产品最大系列编码是 N06），可通过检测单元的智能视觉模块对其扫描识别。（4）视觉检测区域，贴有不同的二维码标签，代表产品的不同加工工序要求，可通过检测单元的智能视觉模块对其扫描识别。具体视觉检测功能描述如下： 视觉检测区域1的二维码标签，二维码内容是适配车型编码（适配车型编码指S01～S04，不同适配车型具有不同的定制工序要求，其中 S01～S04 所指代的具体工序要求详见本赛程任务书），可通过检测单元的智能视觉模块对其扫描识别； 视觉检测区域2的二维码标签，二维码内容是特殊打磨工序编码（特殊打磨工序编码指 C06～C09，其中 C06～C09 所指代的具体打磨加工工序要求详见本赛程任务书），可通过检测单元的智能视觉模块对其扫描识别； 视觉检测区域 3 的二维码标签，二维码内容是数控加工编码（数控加工编码指B01～B03，其中B01～B03所指代的具体数控加工内容详见本赛程任务书），可通过检测单元的智能视觉模块对其扫描识别； 视觉检测区域 4 的二维码标签，二维码内容是良废品处理工序编码（良废品处理工序编码指 Y01～Y03，良品与废品具有不同的处理工序要求，其中 Y01～Y03 所指代的具体工序要求详见本赛程任务书），可通过检测单元的智能视觉模块对其扫描识别；3 / 28GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程二（5）数控加工区域为可替换的塑料圆片，利用数控加工单元在其上进行雕刻加工，加工内容由视觉检测区域 3 二维码决定。仅轮毂正面中间位置可进行数控加工。（6）轮毂的拾取与打磨须采用指定专用工具实现，如轮毂的正面拾取与背面拾取，轮毂的端面打磨与侧面打磨等，均须采用不同的工具实现相应功能。具体工具的功能描述如下表 1 所示。请结合不同工具的不同功能，在相应的工艺流程中快换不同工具以实现相应的功能。表 1 不同工具的功能示意序工具名称 工具模型图 功能描述 功能示意图号气动控制，实现对零件轮辋外圈的稳定拾取，轮辋1 配有快换系统工业机器外圈夹爪 人法兰侧，可实现与工具侧的快速匹配、安装与释放气动控制，实现对零件轮辐外侧的稳定拾取，2 轮辐夹爪 配有快换系统工具侧，可实现与工业机器人法兰侧的快速匹配、安装与释放气动控制，实现对零件轮毂外圈的稳定拾取，3 轮毂夹爪 配有快换系统工具侧，可实现与工业机器人法兰侧的快速匹配、安装与释放4 / 28GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程二气动控制，实现对零件轮辋内圈的稳定拾取，轮辋4 配有快换系统工具侧，内圈夹爪 可实现与工业机器人法兰侧的快速匹配、安装与释放气动控制，实现对零件轮辐表面的稳定拾取，5 吸盘工具 配有快换系统工具侧，可实现与工业机器人法兰侧的快速匹配、安装与释放电动控制，利用端面/侧面毛刷对轮毂的端面或端面/ 侧面进行打磨加工（端面采用毛刷底部打磨，6 侧面 侧面采用毛刷侧面打 端面打磨打磨工具 磨），配有快换系统工具侧，可实现与工业机器人法兰侧的快速匹配、安装与释放侧面打磨5 / 28GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程二电动控制，利用所安装的尖点校准工具对机器去毛刺/ 人实施引导，进而实现7 校准 TCP校准；亦可模拟完成去毛刺功能；配有快工具 换系统工具侧，可实现与工业机器人法兰侧的快速匹配、安装与释放2. 产品生产工艺流程目前公司需要对客户定制需求类的轮毂生产进行智能集成和响应。轮毂产品分批次生产不同适配车型、不同系列、不同工序的各类轮毂产品。 轮毂产品的批次由电子标签区域 1 的二维码标签决定； 轮毂产品的系列由电子标签区域 2 的二维码标签决定； 轮毂产品的适配车型定制工序由视觉检测区域 1 的二维码标签决定； 轮毂产品的特殊打磨工序由视觉检测区域 2 的二维码标签决定； 轮毂产品的数控加工工序由视觉检测区域 3 的二维码标签决定； 轮毂产品的良废品处理工序由视觉检测区域 4 的二维码标签决定。所有轮毂产品均有序号（序号为 01#～06#，序号与轮毂的批次、系列、适配车型、打磨工序、数控加工工序及良废品处理工序均无任何关联）；所有轮毂的所有二维码标签由选手根据二维码标签上的粘贴位置自行粘贴至轮毂的对应位置上，颜色贴纸可参照图 1、图 2 进行粘贴。粘贴错误引起的功能错误或功能失效等责任由选手自行负责（仅赛程二需自行粘贴颜色贴纸和二维码贴纸）。赛程二所有任务须在赛程一的正确的系统布局方案、正确的硬件搭建与电气接线、正确的系统集成及正确的系统联调的基础上完成。赛程二涉及 6 个轮毂零件（轮毂序号为 01#～06#），各个轮毂的初始位置与初始状态描述如下：01#轮毂正面朝下放置于仓储单元 1 号仓位中；（要求以轮毂定位基准方向准确入位仓储单元料仓托盘中）；6 / 28GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程二02#轮毂正面朝下放置于仓储单元 2 号仓位中；（要求以轮毂定位基准方向准确入位仓储单元料仓托盘中）；03#轮毂正面朝下放置于传送皮带上料处；04#轮毂正面朝下放置于传送皮带上料处；（03#轮毂和 04#轮毂由选手自行逐个按要求摆放于传送皮带上料处）05#轮毂随机放置于传送皮带上料处；06#轮毂随机放置于打磨单元的旋转工位上（05#轮毂和 06#轮毂由裁判逐个按要求随机摆放于传送皮带上料处）。01#～06#共计 6 个轮毂零件的二维码初始值均与赛程一保持一致。表 2 轮毂零件特征值初始信息表初始 初始 电子 电子 视觉检测 视觉检测 视觉检测 视觉检测轮毂放置 放置 标签 1 标签 2 区域 1 区域 2 区域 3 区域 4序号仓位 方向 二维码 二维码 二维码 二维码 二维码 二维码轮毂1 所有二维码值不明，按实际检测结果处理01#轮毂2 所有二维码值不明，按实际检测结果处理02#正面轮毂 传送皮带 朝下 所有二维码值不明，先入库指定仓位，按实际检测结果处理；03# 上料处 选手逐个摆放到传送带上料处轮毂 传送皮带 所有二维码值不明，先入库指定仓位，按实际检测结果处理；04# 上料处 选手逐个摆放到传送带上料处轮毂 传送皮带 所有二维码值不明，由裁判评分时逐个手动放置到传送带上料处；05# 上料处 先入库空闲仓位，按实际检测结果处理不明轮毂 传送皮带 所有二维码值不明，由裁判评分时逐个手动放置到传送带上料处；06# 上料处 先入库空闲仓位，按实际检测结果处理备注 01#～06#共计 6 个轮毂零件的二维码初始值均与赛程一保持一致。所有轮毂产品的加工处理工序流程如下：① 所有轮毂均需经过出仓工序 A01 和回仓工序 A02 或分拣工序 E01；初始位7 / 28GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程二置位于传送皮带上的轮毂零件应当在完成 A01 工序之前首先完成入库工序；② 所有轮毂均需经过基础打磨工序 C01、C02、C03、C04；③ 所有轮毂需经过的数控加工工序，由其数控加工工序编码 B01～B03 决定；④ 所有轮毂需经过的特殊打磨工序，由其打磨加工工序编码 C06～C09 决定；⑤ 所有轮毂需经过的适配车型定制工序，由其适配车型编码S01～S04 决定；⑥ 所有轮毂需经过的良废品处理工序，由其良废品处理工序编码Y01～Y03 决定；⑦ 所有轮毂在加工过程中，可自行按需设置工件翻转工序 C05；翻转次数没有限制；⑧ 选手通过各单元模块的智能化集成，完成程序编写、数据通信、过程联调等任务，实现每一个轮毂按选手自行设计的工艺流程，完成信息检测、数控加工、打磨加工及其他特殊定制工序、最后经良废品检验并按要求处理后再回仓或分拣等智能控制要求；⑨ 所有轮毂经历的所有工序环节中，出仓工序 A01 为指定的第一道工序（在传送皮带上的轮毂须先入库才能执行第一道工序 A01）；回仓工序 A02 或分拣工序 E01为指定的最后一道工序（优、良品执行 A02 工序，废品执行 E01 工序）；其他工序流程顺序由选手自行设计，但轮毂产品均需经良废品检验并按要求处理后实施回仓工序 A02 或分拣工序 E01；且总体加工工序工艺流程合理可靠高效。各工艺流程描述如下（同赛程一）：（1）入库流程要求① 手动将轮毂零件放置于传送皮带上料处，传送皮带开始输送轮毂；传送皮带将轮毂传送至分拣道口停下（分拣道口的使用按从小到大的顺序依次使用），分拣道口推料气缸将轮毂推至分拣道口，分拣道口定位气缸将轮毂定位至 V 型槽处。② 机器人从分拣道口 V 型槽处抓取该轮毂完成正面朝下的入库，要求：将该轮毂抓取放入仓储单元中的空闲仓位中（要求以轮毂定位基准方向准确入位仓储单元料仓托盘中）；若仓储单元中多于 1 个空闲仓位，则放入编号较小的空闲仓位中。8 / 28GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程二③ 对仓储单元中的所有轮毂执行理仓排序 A01 工序。（2）A01 流程要求①① 工业机器人由仓储单元将轮毂零件取出。② 轮毂取出顺序为：按仓储单元的仓位编号从小到大的顺序依次取出。③ 用检测单元对轮毂零件的产品系列号进行检测识别。④ 按产品系列号从小到大的顺序依次放回仓储单元从小到大的仓位中，若有相同的产品系列号则按其取出顺序依次放回，所有轮毂要求全部正面朝下放置。⑤ 若目标仓位已有轮毂零件，则需先将该仓位的轮毂零件取出放置于其他空闲仓位，若无空闲仓位，可将轮毂零件先放置于机台系统上的其他空余工位或缓存区，但不得影响机台传感器及相关功能；随后将目标轮毂零件放回目标仓位，最后将移出的轮毂零件保留在空闲仓位中或从其他空余工位或缓存区移回至仓储单元的空闲仓位中。⑥ 若此仓位的轮毂零件已被整理过，或者此仓位无轮毂零件，则跳过此仓位。取出顺序可以循环多次，直至完全遍历全部数量的轮毂。⑦ 在全部轮毂均完成了理仓排序的前提下，按照产品系列号从小到大的顺序依次取出各轮毂，分别执行各轮毂的后续加工流程。（3）A02 流程要求① 工业机器人将所持轮毂零件正面朝下放回仓储单元。② 轮毂零件属于优、良品的，且完成其全部加工工序后，按其批次号的奇偶性回仓，具体要求是：批次号为奇数的返回仓位为奇数号仓位（奇数号仓位从大到小顺次使用）；批次号为偶数的返回仓位为偶数号仓位（偶数号仓位从大到小顺次使用）；若有相同的产品批次号则按其加工顺序依次放回；轮毂零件属于废品的，按废品处置要求处理后执行分拣动作 E01，实现分拣功能。③ 若目标仓位已有轮毂零件，则需先将该仓位的轮毂零件取出放置于其他空闲仓位，若无空闲仓位，可将轮毂零件先放置于机台系统上的其他空余工位或缓存区，但不得影响机台传感器及相关功能；随后将目标轮毂零件放回目标仓位，最后将移9 / 28GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程二出的轮毂零件保留在空闲仓位中或从其他空余工位或缓存区移回至仓储单元的空闲仓位中。④ 若此仓位的轮毂零件已被加工检测过，或者此仓位无轮毂零件，则跳过此仓位。轮毂放回的顺序可以循环多次，直至完全遍历全部数量的轮毂。（4）B01 流程要求① 工业机器人将所持轮毂零件上料到加工单元数控机床的夹具上。② 工业机器人退出加工单元。③ 对数控系统进行编程，完成数控加工，加工内容为：BENZ。④ 工业机器人将轮毂零件由加工单元数控机床的夹具上拾取出来。（5）B02 流程要求① 工业机器人将所持轮毂零件上料到加工单元数控机床的夹具上。② 工业机器人退出加工单元。③ 对数控系统进行编程，完成数控加工，加工内容为：AUDI。④ 工业机器人将轮毂零件由加工单元数控机床的夹具上拾取出来。（6）B03 流程要求① 工业机器人将所持轮毂零件上料到加工单元数控机床的夹具上。② 工业机器人退出加工单元。③ 对数控系统进行编程，完成数控加工，加工内容为：FORD。④ 工业机器人将轮毂零件由加工单元数控机床的夹具上拾取出来。（7）C01 流程要求① 翻转工装动作到打磨工位一侧。② 工业机器人将所持轮毂零件放置到旋转工位上。③ 旋转工位夹紧机构夹紧轮毂工件。④ 对位于旋转工位上的轮毂零件的端面打磨加工区域 1 进行打磨加工。⑤ 旋转工位夹紧机构松开。⑥ 工业机器人由旋转工位将轮毂零件取出。10 / 28GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程二11 / 28GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程二图 3 B01 数控加工参考图纸12 / 28GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程二图 4 B02 数控加工参考图纸13 / 28GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程二图 5 B03 数控加工参考图纸（8）C02 流程要求① 翻转工装动作到打磨工位一侧。② 工业机器人将所持轮毂零件放置到旋转工位上。③ 旋转工位夹紧机构夹紧轮毂工件。④ 对位于旋转工位上的轮毂零件的端面打磨加工区域 2 进行打磨加工。⑤ 旋转工位夹紧机构松开。⑥ 工业机器人由旋转工位将轮毂零件取出。（9）C03 流程要求① 翻转工装动作到打磨工位一侧。② 工业机器人将所持轮毂零件放置到旋转工位上。③ 旋转工位夹紧机构夹紧轮毂工件。④ 对位于旋转工位上的轮毂零件的端面打磨加工区域 3 进行打磨加工。⑤ 旋转工位夹紧机构松开。⑥ 工业机器人由旋转工位将轮毂零件取出。（10）C04 流程要求① 翻转工装动作到打磨工位一侧。② 工业机器人将所持轮毂零件放置到旋转工位上。③ 旋转工位夹紧机构夹紧轮毂工件。④ 对位于旋转工位上的轮毂零件的端面打磨加工区域 4 进行打磨加工。⑤ 旋转工位夹紧机构松开。⑥ 工业机器人由旋转工位将轮毂零件取出。（11）C05 流程要求① 翻转工装动作到打磨工位一侧。② 工业机器人将所持轮毂零件放置到旋转工位上。③ 旋转工装夹紧机构夹紧轮毂工件。14 / 28GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程二④ 翻转工装将轮毂零件由旋转工位翻转到打磨工位上。⑤ 旋转工装夹紧机构松开。⑥ 翻转工装动作到旋转工位一侧。⑦ 工业机器人由打磨工位将轮毂零件取出。（12）C06 流程要求① 翻转工装动作到打磨工位一侧。② 工业机器人将所持轮毂零件放置到旋转工位上。③ 旋转工位夹紧机构夹紧轮毂工件。④ 对位于旋转工位上轮毂零件正面的侧面边缘沿顺时针完成边缘打磨一圈。⑤ 旋转工位夹紧机构松开。⑥ 工业机器人由旋转工位将轮毂零件取出。（13）C07 流程要求① 翻转工装动作到打磨工位一侧。② 工业机器人将所持轮毂零件放置到旋转工位上。③ 旋转工位夹紧机构夹紧轮毂工件。④ 对位于旋转工位上轮毂零件背面的侧面边缘沿逆时针完成边缘打磨一圈。⑤ 旋转工位夹紧机构松开。⑥ 工业机器人由旋转工位将轮毂零件取出。（14）C08 流程要求① 翻转工装动作到打磨工位一侧。② 工业机器人将所持轮毂零件放置到旋转工位上。③ 旋转工位先顺时针旋转 180°，再逆时针旋转 180°。④ 工业机器人由旋转工位将轮毂零件取出。⑤ 旋转工位气缸复位。（15）C09 流程要求① 工业机器人将轮毂零件放置到吹屑工位内部，轮毂零件完全进入吹屑工位内，15 / 28GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程二打磨工具不松开。② 打磨工具沿自身中轴线偏转 5°吹屑 2s，偏转方向不限，确保碎屑完全吹除。③ 工业机器人将轮毂零件由吹屑工位内取出。（16）适配车型编码（二维码）识别流程与工序要求① 适配车型编码（二维码）识别结果为 S01：在以轮毂数控加工圆片英文字母正向水平放置时的左下角加工一个孔；② 适配车型编码（二维码）识别结果为 S02：在以轮毂数控加工圆片英文字母正向水平放置时的右下角加工两个孔（孔的排布方案不限，但只能排布在右下角，且不能影响英文字母）；③ 适配车型编码（二维码）识别结果为 S03：在以轮毂数控加工圆片英文字母正向水平放置时的右上角加工三个孔（孔的排布方案不限，但只能排布在右上角，且不能影响英文字母）；④ 适配车型编码（二维码）识别结果为 S04：在以轮毂数控加工圆片英文字母正向水平放置时的左上角加工四个孔（孔的排布方案不限，但只能排布在左上角，且不能影响英文字母）；（17）良废品处理工序编码（二维码）识别流程与工序要求① 良废品处理工序编码（二维码）识别结果为 Y01：表示当前轮毂零件为优品，不做任何处理；② 良废品处理工序编码（二维码）识别结果为 Y02：表示当前轮毂零件为良品，在以轮毂数控加工圆片英文水平放置时的英文字母底部加工雕刻出下划线，例如： FORD ；③ 良废品处理工序编码（二维码）识别结果为 Y03：表示当前轮毂零件为废品，在以轮毂数控加工圆片英文水平放置时的英文字母中间加工雕刻出“×”形线，例如：FORD；同时，对于废品需要实施分拣处理，执行分拣 E01 流程，详见本赛程任务书。（18）E01 流程要求16 / 28GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程二① 将良废品检测为 Y03 的轮毂零件直接分拣到未存储轮毂零件的分拣道口 V型定位基准处，要求正面朝下，每个分拣道口仅存一个轮毂零件。② 分拣道口的使用顺序为由小到大依次使用。综合任务 职业素养竞赛过程中，对参赛选手的技术应用合理性、工具操作规范性、机械电气工艺规范性、耗材使用环保性、功耗控制节能性以及赛场纪律、安全和文明生产等进行综合评价。任务六 MES 系统集成请注意：任务六实施界面结果评分、单步功能验证评分和全过程联调评分相结合的机制，因此选手需通过程序开发、系统集成等操作完成以下各功能界面的界面绘制、程序开发及系统集成，以实现 01#～06#共计 6 个轮毂（含裁判执裁的轮毂）在全部加工工序流程中的生产信息、状态信息、流程信息、库存信息及检测信息等数据的功能组态与信息集成。2. MES 系统联调（1）初始状态在流程开始前和流程结束后，应用平台处于初始状态。初始状态要求如下：① 工业机器人处于安全姿态，无安装工具。② 平移滑台处于原点位置。③ 快换工具按照需求摆放稳当。④ 仓储单元所有仓位托盘缩回，指示灯正常点亮。⑤ 加工单元主轴停转，主轴位于机床坐标系原点，数控机床安全门关闭，夹具位于前端并松开。17 / 28GZ-2021018 机器人系统集成 2021 年赛卷 3赛程二⑥ 打磨单元打磨工位和旋转工位夹具松开，翻转工装位于旋转工位，旋转工位旋转气缸处于原位。⑦ 分拣单元传送带停止，分拣机构所有气缸缩回。（2）轮毂零件的初始特征值表 3 轮毂零件特征值初始信息表（同本赛程表 2）初始 初始 电子 电子 视觉检测 视觉检测 视觉检测 视觉检测轮毂放置 放置 标签 1 标签 2 区域 1 区域 2 区域 3 区域 4序号仓位 方向 二维码 二维码 二维码 二维码 二维码 二维码轮毂1 所有二维码值不明，按实际检测结果处理01#轮毂2 所有二维码值不明，按实际检测结果处理02#正面轮毂 传送皮带 朝下 所有二维码值不明，先入库指定仓位，按实际检测结果处理；03# 上料处 选手逐个摆放到传送带上料处轮毂 传送皮带 所有二维码值不明，先入库指定仓位，按实际检测结果处理；04# 上料处 选手逐个摆放到传送带上料处轮毂 传送皮带 所有二维码值不明，由裁判评分时逐个手动放置到传送带上料处；05# 上料处 先入库空闲仓位，按实际检测结果处理不明轮毂 传送皮带 所有二维码值不明，由裁判评分时逐个手动放置到传送带上料处；06# 上料处 先入库空闲仓位，按实际检测结果处理备注 01#～06#共计 6 个轮毂零件的二维码初始值均与赛程一保持一致。（3）MES 系统联调工艺流程所有轮毂产品的加工处理工艺流程如下：① 所有轮毂均需经过出仓工序 A01 和回仓工序 A02 或分拣工序 E01；初始位置位于传送皮带上的轮毂零件应当在完成 A01 工序之前首先完成入库工序；② 所有轮毂均需经过基础打磨工序 C01、C02、C03、C04；③ 所有轮毂需经过的数控加工工序，由其数控加工工序编码 B01 展开更多...... 收起↑ 资源列表 GZ-2021018 机器人系统集成-竞赛任务书.pdf GZ-2021018 机器人系统集成-评分细则.pdf
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