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LGR-SQ05型智能制造及數(shù)字孿生綜合實訓(xùn)系統(tǒng)

品牌：理工偉業(yè) 咨詢電話：010-82827827 82827835

一、產(chǎn)品概述

該綜合實驗室為在數(shù)字孿生技術(shù)基礎(chǔ)上，設(shè)計的一套個性化定制工業(yè)機器人系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)多種智能裝備的廣泛使用；各種設(shè)備通過信息技術(shù)和控制系統(tǒng)實現(xiàn)互聯(lián)互通，并建立車間級工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通；生產(chǎn)過程實現(xiàn)智能調(diào)度，生產(chǎn)任務(wù)指揮調(diào)度實現(xiàn)可視化，可視化系統(tǒng)實時呈現(xiàn)包含生產(chǎn)狀況、品質(zhì)狀況、設(shè)備狀況等生產(chǎn)數(shù)據(jù)；在關(guān)鍵工序采用智能化質(zhì)量檢測設(shè)備，產(chǎn)品質(zhì)量實現(xiàn)在線自動檢測、報警和診斷分析，產(chǎn)品質(zhì)量控制實現(xiàn)智能管控；產(chǎn)品信息實現(xiàn)生產(chǎn)過程可追溯；物料配送實現(xiàn)自動化；配備相應(yīng)的熱感、煙感、溫度、濕度、有害氣體等智能監(jiān)測、調(diào)節(jié)、處理系統(tǒng)，實現(xiàn)車間環(huán)境智能管控。

可在該個性化定制的工業(yè)機器人綜合系統(tǒng)基礎(chǔ)上，開展機器人技術(shù)的課程建設(shè)，開展智能制造、數(shù)字孿生技術(shù)教材的編制，開展數(shù)字化工廠虛擬仿真項目建設(shè)，開展智能制造技術(shù)的科研開發(fā)等相關(guān)工作，進一步促進產(chǎn)教融合的落地。

二、系統(tǒng)特點

1.綜合性：本裝置綜合了工業(yè)機器人、人工智能、視覺模塊、搬運模塊等模塊，可覆蓋機器人工程、機械電子工程、電氣工程及其自動化、自動化、物聯(lián)網(wǎng)等專業(yè)的相關(guān)實驗項目。
2.適應(yīng)性：能滿足各類學(xué)校相應(yīng)課程的實驗教學(xué)，深度和廣度可根據(jù)需要作靈活調(diào)整，普及與提高可根據(jù)教學(xué)的進程作有機的結(jié)合，裝置采用積木式結(jié)構(gòu)，更換便捷，如需要擴展功能或開發(fā)新實驗，只需添加相應(yīng)模塊即可，永不淘汰。
3.配套性：從機器人模塊、機器視覺模塊到數(shù)字孿生等均配套齊全，配套部件的性能、規(guī)格等均密切結(jié)合實驗的需要進行配置。
4.系統(tǒng)性：通過模塊之間相互配合，可完成書簽制作、禮盒定制等簡單而又完整、貼近生產(chǎn)生活的實驗過程，避免單一過程學(xué)生缺乏系統(tǒng)認(rèn)知甚至失去興趣的問題。
5.模塊化：系統(tǒng)由多個獨立模塊構(gòu)成，可獨立完成對應(yīng)的實驗過程，如視覺識別、機器人搬運等，為對應(yīng)的理論課程提供實驗支撐，可根據(jù)實驗需求定制模塊及實驗。
6.科學(xué)性：裝置占地面積少，節(jié)約實驗用房，減少基建投資；配套的機器人、搬運模塊均經(jīng)特殊設(shè)計，可模擬工業(yè)機器人運動的特性和參數(shù)；低功耗，節(jié)約能源；實驗噪聲小，整齊美觀，改善實驗環(huán)境；可完成微處理器控制系統(tǒng)、可編程控制器等基本實驗，內(nèi)容豐富，設(shè)計合理，除了鞏固與加深理論知識外，還為學(xué)生走向社會打下良好的基礎(chǔ)；具有數(shù)字孿生、智能制造相關(guān)模塊，具有先進型。
7.先進性：具有數(shù)字孿生、智能制造、人工智能等相關(guān)模塊，讓學(xué)生對新技術(shù)有足夠的認(rèn)識和了解，緊跟時代步伐。同時不斷的適應(yīng)教材的最新變化，及時將最新的技術(shù)在實驗中得到體現(xiàn)。

三、系統(tǒng)流程及配置

以下結(jié)合該系統(tǒng)可進行的一個完整的書簽制作過程來演示系統(tǒng)使用流程：

書簽制作流程

（一）個性化定制硬件
1.總體參數(shù)要求
1)單次上料生產(chǎn)件數(shù)：≥20PCS；
2)單工位平均生產(chǎn)節(jié)拍：≤60s；
3)不良率：≤5%（不含視覺檢測到的次品）；
4)使用氣壓：≥0.5MPa；
5)總功率：≤10kW；
6)總占地面積：15m×4m（長×寬）；
7)安全防護：光幕（進出口處配置）；
8)產(chǎn)線使用電壓：220V±10 50Hz；
9)安裝環(huán)境溫度：-5℃-45℃；
10)允許環(huán)境振動加速度：≤0.5G.
2.機器人上下料單元
機器人上下料單元有工件暫存庫位、工業(yè)機器人、夾爪機構(gòu)組成，可以將工件放置在檢測工位上，檢測完成后剔除或輸送至清洗單元。
物料緩存單元定制
1)貨格緩存位數(shù)量：8個；
2)配置安全裝置，防止工件掉落；
3)翻轉(zhuǎn)工位：:翻轉(zhuǎn)氣缸*1，滑臺氣缸*1，真空發(fā)生器*2；
工業(yè)機器人 ABB120
1)有效負(fù)載：≥3kg；
2)最大臂展：≥580mm；
3)最大工作氣壓：0.8MPa；
4)安裝方式：地面水平安裝；
5)重復(fù)定位精度：±0.02mm；
6)定制夾爪.
3.AGV輸送單元
AGV輸送單元由AGV底盤和協(xié)作機器人及視覺相機組成，可以完成原料出庫到產(chǎn)線原料緩存位的物料輸送和成品出庫工作。
AGV底盤 U200
1)外形尺寸：1000mm*600mm*260mm
2)承載能力：≤200Kg
3)回轉(zhuǎn)通道寬度：Min 1320mm
4)行走通道寬度：Min 950mm
5)轉(zhuǎn)彎半徑：Omm
6)回轉(zhuǎn)半徑：≤600mm
7)有效載荷的加速度限制：0.5m/s^2
8)電池：≥ 60Ah
9)標(biāo)配雷達數(shù)量：≥2個
協(xié)作機器人 EC66
1)自重：≤20Kg
2)有效負(fù)載：≥6Kg
3)最大工作半徑：914mm
4)功耗：普通工況約250W
5)供電：19-72VDC
6)復(fù)合機器人場景下操作速度：≤1000mm/s
7)重復(fù)定位精度：±0.03mm
8)安裝方式：任意角度
9)IP防護等級：≥P54
視覺相機 ?？?br /> 1)分辨率：≥200萬-500萬
2)最近攝距：≥100mm
3)光源：外置
4)其他功能：條碼/二維碼/識別。
4.視覺檢測單元
視覺檢測采用工業(yè)相機對書簽進形掃描拍張，識別書簽表面缺陷。
視覺相機 ?？担ㄟx用）
1)分辨率：≥200萬-500萬
2)最近攝距：≥100mm
3)光源：外置
4)其他功能：條碼/二維碼/識別
5、激光雕刻單元
激光雕刻單元由輸送線和激光雕刻機和組成，按照訂單圖片，書簽正反面的雕刻。
輸送線和翻轉(zhuǎn)機構(gòu)：
1)輸送線：使用型材搭建，調(diào)速或變頻電機驅(qū)動，旋轉(zhuǎn)方向和速度可調(diào)，寬度≥5cm；
2)翻轉(zhuǎn)機構(gòu)：使用翻轉(zhuǎn)氣缸或者電機進行翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)速度可調(diào)。
激光打標(biāo)機：
1)激光輸出功率：≥20W
2)激光波長：≥1064nm
3)激光束質(zhì)量：≥1.2M2
4)重復(fù)頻率：20-100KHZ
5)重復(fù)精度：±0.001mm
6)最小聚焦光斑：0.005mm
7)最小字符高度：0.15mm
8)最大打標(biāo)速度：≤7000 mm/s
9)雕刻范圍：≥150*150mm
10)支持文件格式：dxf、plt、ai、pcx、jpg、png、bmp等；
11)支持字符類型：中文字體、英文字體
12)自動編碼：支持打印序列號、批號、日期、條形碼、二維碼、自動跳號等
13)支持條碼：CODE128、CODE39、PDF417、EAN標(biāo)準(zhǔn)碼、DataMatrix
14)定位顯示：LD紅光，波長650nm
15)電力要求：220V±10%/50HZ/4A
16)冷卻方式：風(fēng)冷、內(nèi)置式智能溫控、循環(huán)風(fēng)冷系統(tǒng)；
17)使用環(huán)境：潔凈無塵、無震源
18)應(yīng)用材質(zhì)：所有金屬（包含高反材料銅、銀）及表面油漆剝漆、合金及氧化物，ABS塑料、環(huán)氧樹脂等
19)激光打標(biāo)機立柱可電動升降；防護等級：≥IP54；
6、裝盒貼標(biāo)單元
裝盒單元由貼標(biāo)機和裝盒機構(gòu)組成，負(fù)責(zé)將裝盒的書簽按訂單編碼貼標(biāo)。
貼標(biāo)機
1)打印方式：熱敏行式打印。
2)分辨率：≥8dots/mm（203DPI）。
3)有效打印紙寬：≥56mm。
4)打印速度：≥100mm/s。
5)接口：RS232+USB，可選網(wǎng)口、TTL。
6)最大紙寬：≥62mm。
7)最大紙卷外徑：≥Φ120mm(max)。
8)進紙步距：≤0.125mm。
9)工作電壓：24V。
10)使用壽命：≥150KM。
11)打印內(nèi)容：GBK 漢字庫，ASCII字符，一維條碼、二維條碼。
7、分揀單元
掃碼槍基恩士SR-X300
1)傳感器：CMOS 圖像傳感器
2)像素數(shù)：1920 × 1200
3)對焦：自動
4)照明光源：高亮度紅色/白色LED可選
5)二維碼支持：QR、MicroQR、DataMatrix（ECC200）、DMRE、GS1 DataMatrix、PDF417、MicroPDF417、GS1 Composite（CC-A/CC-B/CC-C)、DotCode、Maxi Code、Aztec Code
6)條碼支持：CODE39、ITF、2of5（Industrial 2of5）、COOP 2of5、NW-7（Codabar）、CODE128、GS1-128、GS1 DataBar、CODE93、JAN/EAN/UPC、Trioptic CODE39、CODE39 Full ASCII、Pharmacode、Postal（Japan Postal、IMB）
7)二維碼分辨率：0.024 mm
8)條碼分辨率：0.082 mm
9)讀取距離：70 至 1000 mm
輸送線
1)輸送線由調(diào)速電機或變頻控制速度可調(diào)
2)入庫分揀配備緩存位置，堆疊緩存
8.裝箱單元
自動化包裝生產(chǎn)線集自動開箱、自動封箱、自動打包等功能于一體。全自動包裝線應(yīng)用范圍廣、占地面積小、操作簡單、性能穩(wěn)定?？纱蟠鬁p少勞動力，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
1、從全自動開箱機開始——自動開箱，封好紙箱底部；
2、進入一字型折蓋封箱機——自動進行一字型封箱；
3、完成一字型封箱后，轉(zhuǎn)入角邊封箱機，進行四角邊封箱；
4、封好箱后自動打包，至此本流水線包裝操作完成。
如在一步驟與二步驟間加入產(chǎn)品自動裝箱，屆時本自動包裝生產(chǎn)線將可以完全實現(xiàn)無人化全自動從開箱到打包好。
9.碼垛機器人
工業(yè)機器人 ABB260
1)有效負(fù)載：≥30 kg；
2)最大臂展：≥1560mm；
3)軸數(shù)：4軸；
4)最大工作氣壓：0.8MPa；
5)安裝方式：地面水平安裝；
6)重復(fù)定位精度：±0.1mm；
7)定制夾爪
10.其余部件
煙霧溫濕度三合一傳感器，RS485輸出；
產(chǎn)品參數(shù)：煙霧測量范圍：0-10000ppm；
溫度精度：≤±0.5℃(0-60℃范圍）；
溫度分辨率：≤0.02℃；
濕度測量范圍：0-100%RH；
濕度精度：±2%RH；
濕度分辨率：≤0.02%RH；
供電電壓DC12V-24V；
響應(yīng)時間：≤2 秒；尺寸：
其他用以完成產(chǎn)線功能的部件
（二）輸送線硬件
滾筒輸送機是一種輸送成件物品的連續(xù)輸送機械設(shè)備，應(yīng)用遍及機械、冶金、汽車、家電、輕工、化工、紡織，郵電、建材、交通等各個行業(yè)的加工，裝配、測試、包裝、貯運、分揀等流水生產(chǎn)線中，幾乎隨處可以發(fā)現(xiàn)由滾筒輸送機組成的輸送系統(tǒng)，滾筒輸送機設(shè)計要了解各個技術(shù)參數(shù)，這樣才能設(shè)計出合理、好用的輸送設(shè)備。滾筒輸送機技術(shù)參數(shù)如下：
1、尺寸規(guī)格：按客戶需求采用其它特殊規(guī)格
2、機架材質(zhì)：碳鋼噴塑或鋁型材
3、動力方式：減速電機驅(qū)動，電動滾筒驅(qū)動等形式。
4、滾筒選擇：直段滾筒所用的滾筒直徑有38，轉(zhuǎn)彎滾筒的錐度會根據(jù)輸送物體的重量、外形尺寸、線速度等來設(shè)計。
   （1）滾筒的長度選擇：350mm
   （2）滾筒的壁厚及軸徑選擇：按照輸送物的重量平均分配到接觸的滾筒上，計算出每支滾筒的所需承重，從而確定滾筒的壁厚及軸徑。　
   （3）滾筒材料及表面處理：碳鋼鍍鋅、不銹鋼、發(fā)黑或包膠
   （4）選擇滾筒的安裝方式：彈簧壓入式
5、傳動方式：平面摩擦傳動帶、同步帶
6、調(diào)速方式：變頻調(diào)速
（三）堆垛機立體倉庫
立體庫由貨架和堆垛機組成，配置原料庫和成品庫，配合協(xié)作機器人進行原料和成品的出入庫。
貨架
1)貨架材質(zhì)：工業(yè)鋁型材或者碳鋼組合式。
2)組合式貨架采用整體式安裝結(jié)構(gòu)，定位精度高，整體：外形美觀、尺寸合
3)原料庫位數(shù)量：≥100
4)成品庫位數(shù)量：≥100
堆垛機
1)驅(qū)動：選過一線品牌伺服電機，總線控制，配備絕對值編碼器。
2)滑臺：采用滾珠絲桿或同步帶滑臺，重復(fù)定位精度≤0.05mm。
堆垛機立體倉庫技術(shù)參數(shù)：
1.地軌：鋼軌、鋁軌;
2.設(shè)備高度：3米
3.貨叉形式：單深、雙深;
4.行走：速度（4-300m/min變頻控制）、行走加速度（≤2.5m/s²）;
5.升降：速度（4-60m/min變頻控制）、升降加速度（≤1m/s²）;
6.貨叉：速度（4-60m/min變頻控制）、升降加速度（≤1m/s²）;
7.馬達：以設(shè)計為準(zhǔn)；
堆垛機立體倉庫產(chǎn)品說明：
1.堆垛機一般分單立柱和雙立柱結(jié)構(gòu)，由行走、提升和貨叉三個驅(qū)動機構(gòu)完成作業(yè)要求，采用國際先進的伺服控制系統(tǒng)和認(rèn)址系統(tǒng)進行全閉環(huán)控制，配合條碼或激光測距等高精度認(rèn)址方式，實現(xiàn)堆垛機高精度運行，堆垛機載重最大可達8噸左右，行走速度可高達400m/min。堆垛機是由行走電機通過驅(qū)動軸帶動車輪在下導(dǎo)軌上做水平行走，由提升電機通過鏈條/鋼絲繩/皮帶帶動載貨臺做垂直升降運動，由載貨臺上的貨叉做伸縮運動；行走認(rèn)址器用于控制堆垛機水平行走位置；提升認(rèn)址器用于控制載貨臺升降位置；通過認(rèn)址器和光電識別，以及通訊號的轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)計算機控制，亦可通過機上控制盤實現(xiàn)自動、半自動和手動控制；
2.堆垛機結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)定可靠，由矢量變頻驅(qū)動器和編碼器位置控制，采用機械和電氣雙重保險裝置，采用信息傳遞全程跟蹤技術(shù)；
3.堆垛機作為智能立體倉庫中重要的運輸設(shè)備，其各項技術(shù)參數(shù)的選用，將直接影響到整個智能立體倉庫的運行效率和經(jīng)濟效益，合理的選擇各項參數(shù)，將大大提高整個系統(tǒng)的運行效率和經(jīng)濟效益，所以堆垛機水平運行速度、起升速度和貨叉伸縮速度，這三項參數(shù)的高低，直接關(guān)系到整個智能立體倉庫的出入庫效率。
（四）虛擬仿真模塊開發(fā)
1.數(shù)字孿生
1)支持用戶登錄、注冊和修改密碼功能；
2)整個智能生產(chǎn)線可從多角度顯示，整個智能生產(chǎn)線即可整體實時顯示，也可單個模塊實時顯示，帶有放大、縮小、旋轉(zhuǎn)按鈕等調(diào)整顯示位置；
3)實現(xiàn)與設(shè)備同步運行的功能，包括運行、停止、故障處理狀態(tài)；
4)通過對數(shù)字模型中每個工作站的自動、運行、復(fù)位、停止按鈕的操作實現(xiàn)對智能生產(chǎn)線的運行狀態(tài)控制；
5)數(shù)據(jù)采集要求：
a）數(shù)據(jù)采集智能生產(chǎn)線設(shè)備、生產(chǎn)、用戶等可監(jiān)控、可檢測的數(shù)據(jù)；
6)數(shù)據(jù)雙孿生模型設(shè)計原則：
a)支持多個客戶端同時訪問；
b)生產(chǎn)與訂單信息同步顯示，實時顯示整個制造流程；
c)智能生產(chǎn)線的每個工作站具備局部放大、縮小調(diào)節(jié)功能；
d)為清晰顯示每個工作站的效果，畫面需要一個隱藏和顯示安全罩的按鈕；
e)智能生產(chǎn)線上的流動的物料和形狀要求與仿真保持一致。
7)信號組成：
a)生產(chǎn)線設(shè)備數(shù)據(jù)：如機器人關(guān)節(jié)、傳感器信號等。生產(chǎn)過程中管理系統(tǒng)信息，例如生產(chǎn)訂單，設(shè)備利用率；
b)智能生產(chǎn)線數(shù)據(jù)傳輸與存儲：生產(chǎn)線設(shè)備數(shù)據(jù)，機器人關(guān)節(jié)、傳感器信號等
c)信號存儲：現(xiàn)場數(shù)據(jù)庫中存儲產(chǎn)線完整運動周期（最近三天）的數(shù)據(jù)。
8)數(shù)據(jù)展示：
a)報警信息：訂單、設(shè)備、物料、質(zhì)量；
b)設(shè)備運行狀態(tài)：運行、停機、待機、報警。
9)數(shù)據(jù)展示原則：
a)采用最為流行的數(shù)據(jù)展示方式；
b)多維度實時呈現(xiàn)監(jiān)控信息。
10)數(shù)據(jù)孿生模型設(shè)計原則：
a）采用最為流行的三維引擎技術(shù)設(shè)計開發(fā)；
b) 仿真產(chǎn)線運行過程，彈窗顯示設(shè)備技術(shù)參數(shù)、報警信息、MES采集的訂單等信息；
c）仿真畫面運行平滑。
2、虛擬調(diào)試系統(tǒng)
1)支持用戶登錄、注冊和修改密碼功能；
2)支持機器人和卡爪動作任務(wù)生成，并且能夠通過信號啟動相應(yīng)任務(wù)；
3)支持光電傳感器模擬，能夠?qū)ν廨敵鰻顟B(tài)信號。
4)支持氣缸等類似的運動執(zhí)行元器件，能夠模擬阻擋物體運動的功能；
5)支持OPC-UA通訊，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)雙向交互；
6)支持真實PLC設(shè)備直接驅(qū)動生產(chǎn)線運行，虛擬產(chǎn)線產(chǎn)生的狀態(tài)信號，能夠?qū)崟r反饋到控制系統(tǒng)，實現(xiàn)交互式仿真；
7)通過對數(shù)字雙胞胎模型中每個工作站的自動、運行、復(fù)位、停止按鈕的操作，實現(xiàn)對虛擬智能生產(chǎn)線的運行狀態(tài)控制；
8)每次僅發(fā)送變化信號，刷新頻率≤80ms，網(wǎng)絡(luò)延遲時間≤100ms；
9)支持輸送帶設(shè)備、AGV等物流設(shè)備仿真；
10)智能生產(chǎn)線的每個工作站具備局部放大、縮小調(diào)節(jié)功能；
11)為清晰顯示每個工作站的效果，畫面需要一個隱藏和顯示安全罩的按鈕；
12)仿真環(huán)境中，提供簡單信號操作按鈕；
13)虛擬生產(chǎn)線支持手動運行模式和自動運行模式；
14)每次信號傳輸同時發(fā)送；
15)運行平滑；
16)3D渲染采用科技、簡潔、未來感的風(fēng)格。
（五）智能管理軟件系統(tǒng)開發(fā)
采用新一代工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息化技術(shù)開發(fā)的BS架構(gòu)的MES系統(tǒng)，具體要求如下：
1、訂單管理
a)訂單管理包括訂單創(chuàng)建、訂單的編輯、刪除、下發(fā)生產(chǎn)等管理功能；
2、設(shè)備管理
a)設(shè)備增加、刪除、信息維護、設(shè)備狀態(tài)顯示功能；
3、工藝管理
a)工藝創(chuàng)建和維護功能；
4、質(zhì)量管理
a)質(zhì)量數(shù)據(jù)錄入；
b)質(zhì)量報表查看和導(dǎo)出功能；
5、物料管理
a)物料信息添加；
b)物料出庫、入庫管理；
c)物料庫位管理；
d)物料庫存管理；
6、生產(chǎn)計劃
a)訂單生產(chǎn)計劃排程；
b)生產(chǎn)計劃下發(fā)執(zhí)行；
7、數(shù)據(jù)采集
a)采集設(shè)備或產(chǎn)線的運行狀態(tài)（運行、停機、待機、故障報警）；
b)采集設(shè)備稼動率、故障率；
8、工位信息化
a)工位訂單、工藝數(shù)據(jù)顯示；
b)工位生產(chǎn)數(shù)據(jù)上報；
9、碳排放能源監(jiān)控系統(tǒng)
a)通過車間設(shè)備的全流程能源監(jiān)控并根據(jù)特定的算法，對能源消耗進行碳排放等效計算得出可視化的碳排放數(shù)值，為智能智造行業(yè)提供碳減排、碳中和提供技術(shù)計算平臺支持樣板；
10、車間環(huán)境智能監(jiān)控
a)車間溫度和濕度的采集與顯示（上報頻率不小于20分鐘一次）；
11、根據(jù)實際需求支持第三方系統(tǒng)對接
a)設(shè)備對接；
b)機器人對接；
c)激光打標(biāo)機對接；
d)二維碼掃描器對接；
e)數(shù)字孿生系統(tǒng)對接；
f)AGV系統(tǒng)對接；
12、統(tǒng)計報表模塊
a)統(tǒng)計訂單情況、物料情況、設(shè)備情況、質(zhì)量情況、產(chǎn)品加工進度等方面進行統(tǒng)計產(chǎn)生報表；
1)智能看板
a)把車間人員、物料、設(shè)備、訂單、質(zhì)量等關(guān)鍵統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行圖形化展示；
13、人員管理
a)人員信息增加、刪除、信息維護功能；
b)人員賬號分配、修改、刪除等管理功能；
c)人員角色權(quán)限管理功能；

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