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工業機器人綜合應用自動化生產線實訓系統
一、設備總體要求
要求平臺至少由工業機器人基礎實訓平臺、集成訓練模塊、倉儲單元和配套制造執行系統 MES 等組成，其中工業機器人基礎實訓平臺主要由六軸機器人、工業視覺相機、桌面 AGV、7 軸協作機器人、PLC 控制單元、觸摸屏、機器人快換夾具等組成， 倉儲物流單元包含地面 AGV、接駁臺、堆垛機、倉儲貨架及臺體等，主要功能為完成各種任務模塊產品的運輸、識別、裝配或打磨、檢測及出入庫任務。
二、工業機器人基礎實訓平臺主要組成及功能要求
1. 操作臺（2 個）
設備尺寸：2 個操作臺，其中一個用于機器人操作，一個用于桌面 AGV 操作。每個操作臺≥1700×950×750mm。
要求臺體框架均采用≥40mm 鋁型材結構搭建；機器人操作臺安裝面板采用厚≥30mm、間隔 25mm 的優質鋁合金面板，可任意安裝機器人或其它執行機構或模塊。底部為鈑金結構，不銹鋼網孔電氣安裝板（ 板厚 1.5mm），用于安裝控制器件與電源電路。前端有相應的觸摸屏、操作面板和指示燈。操作臺底腳上安裝有腳輪，便于移動與調整定位；同時安裝有可調腳杯，可進行高度調整。周邊亞克力防護。
2. 六關節機器人
1) 最大抓取重量：≥3Kg
2) 最大動作半徑：≥ 593mm
3) 重復定位精度：±0.02mm
4) 各軸運動范圍及最大速度：
1 軸：±170º，400°/sec；2 軸：+85 º /-135º，300°/sec；
3 軸：+185 º /-65º,520°/sec；，4 軸：±190º,500°/sec；
5 軸：±130 º，530°/sec；6 軸：±360º，840°/sec。
5) 手腕允許慣性力矩 4 軸 ≥ 0.27kg.m2 、 5軸≥0.27kg.m2、6 軸≥0.03kg.m2。
6) 至少包含 MODBUS-TCP、TCP/IP 通訊協議、集成不少于 8DI、8DO。
3. 協作機器人（1 個）
（1） 機器人本體主要參數：
1) 要求協作機器人軸數≥7
2) 最大臂展≥760mm
3) 重復定位精度±0.03mm
4) 最大總負載能力≥3kg
5) 運動范圍及各軸速度：
1 軸±170°， 2 軸±120°， 3 軸 ±170°， 4 軸 ±
120°，5 軸 ±170°，6 軸 ±120°，7 軸 ±360°；
各軸最大速度≥180°/s
6) 防護等級≥IP40
7) 本體重量 ≤21kg
8) 噪音水平 ≤70dB(A)
（2） 控制系統：
1) 可拖動操控抓手
2) 接口：Ethernet 、RS485、DI-4 DO-4、外部急停、安全門等
3) 功能配置：7-Dof 運動控制、拖動示教功能、高動態力控 、安全監控、外部控制接口
4) 重復定位精度：± 0.03mm
5) 力測量分辨率：0.1N, 0.02Nm
6) 力控相對精度：0.5N, 0.1Nm
7) 笛卡爾剛度可調范圍： 0 ～ 3000N/m ， 0 ～ 500N/rad。
主要包括:
七軸冗余運動展示協作機器人一般運動示例, 包含圓弧、直線、轉彎區、零空間自運動；
避障運動演示協作機器人相較于六軸機器人擁有優秀的空間避障能力；
碰撞檢測演示展示協作機器人一指觸停的碰撞檢測靈敏性；柔順演示展示協作機器人高中低阻抗剛度下的阻抗控制。
4. 2D 工業視覺（1 個）
主要由工業彩色相機、鏡頭、視覺控制器、光源及控制器及支架等組成。
主要參數：
（1） 相機
1) 工業彩色相機，像素≥320 萬，分辨率≥2048×1536
2) 傳感器類型 全局快門
3) 像元尺寸≤3.45 µm × 3.45 µm
4) 靶面尺寸≥1/1.8″
5) 最大幀率≥37.5 fps
6) 緩存容量 128 MB
7) 供電：DC12V，支持 POE 供電
8) 具 有 總線 通 信 功 能， 至 少 包 含 TCP/IP 、 MODBUS-TCP、UDP 三種通訊協議，能夠與 PLC 通訊，可檢測物品形狀、顏色、缺陷、OCR 文字識別。
9) 認證：≥CE，FCC，RoHS，KC
（2） 鏡頭：25mm 焦距， ≥400 萬像素，1000 萬分辨率；接口 C-Mount。
（3） 軟件： 同工業相機廠家， 兼容 GigE Vision 協議軟件。
（4） 光源：條形光源。光源控制器具有 4 通道輸出，支持 232 控制協議。
（5） 控制器： 處理器≥Intel E3845，
1.91GHz CPU，內存≥4GB DDR3L 內存，搭載高可靠性 SSD 存儲≥ 120G，至少 3 個 Intel 芯片千兆網口，防浪涌設計， 支持多路光耦隔離輸入和輸出功能，可通過光源接口控制光源開關及亮度，2 個 HDMI 接口，支持獨立顯示。
5. 3D 視覺（1 個）
1) 深度技術：主動紅外立體
2) 最大范圍≥0.5-3m
3) 最小深度距離 ≤0.45 m
4) 深度精度 <2% 位于 2 米
5) 深度視場 (FOV) 86° × 57° (±3°)
6) 深度輸出分辨率≥ 1280 x 720, 深度幀率≥ 90fps
7) RGB 分辨率≥1920 × 1080(30fps)
8) 視覺軟件與機器人在線編程軟件融合一體，可直接通過視覺處理結果引導機器人抓取
6. 桌面 AGV（1 個）
1) 精度：±1cm
2) 傳感器 光電傳感器/超聲波傳感器
3) 通信方式：無線 wifi
4) 導航方式 磁導航
5) 頂升電機 直流推桿電機
7. 機器人夾具快換裝置（1 主 3 副）
1) 數量配置至少 1 主 3 副
2) 額定承載≥6Kg
3) 扭矩≥200 kgf.cm
4) 鎖緊力≥620N
5) 重復定位精度±0.01mm
6) 氣路數量（回路）≥6
7) 電路數量（組數）≥9
8) 帶機械式斷氣保護機構
8. 工業機器人基礎實訓平臺電控系統
（1）PLC（2 個）
要求配備 plc 兩個，主要參數： PLC
1) ≥ 100 KB 工作存儲器； 板載 DI14 x 24VDC 漏型/ 源型，DQ10 x 24VDC 和 AI2；板載 6 個高速計數器和 4 路脈沖輸出；信號板擴展板載式 I/O；多達 3 個可進行串行通信的通信模塊；多達 8 個可用于 I/O 擴展的信號模塊；
2) 至少支持 PROFINET 、TCP/IP、S7 通信、Web 服務器、 OPC UA 等.
PLC
1） 工作電源：AC100~240V，CPU 集成至少 DI16 ，DQ14晶體管輸出，高速脈沖輸出 4 路，高速計數器 4 路
2） 至少支持 RS-232、RS-485、以太網，可擴展 BD 板、 ED 模塊和擴展模塊；支持以太網通訊
（1） 觸摸屏（1 個）
1) 主要參數：
1) 輸入電壓 AC220V ,輸出 DC 24V
2) 尺寸≥7 寸
3) 液晶屏：分辨率≥800×480、TFT、LED 背光
4) 顯示顏色≥1 千六百萬色
5) 存儲器 128MB
6) 通訊口 RS232/RS422/RS485，配有以太網口
（2） 伺服電機及驅動器（1 套）
要求與觸摸屏同一品牌；伺服電機功率≥400W；輸入電源：單相 AC200～240V， 50/60Hz；通訊 RS485;控制方式;三相全波整流 IPM PWM 控制正弦波電流驅動方式。
三、倉儲物流單元
1. 堆垛機（1 臺）
堆垛機主要由 X/Y/Z 軸組成，用于工件托盤的出入庫作業。
X/Z 軸均采用伺服電機， X、Z 軸電機功率≥0.75KW，Y 軸為雙向伸縮貨叉。
X 和 Z 軸行走傳動為同步帶導軌式，最大行程：X 軸≥900mm,Y軸≥200mm;Z 軸≥500mm。各行走軸兩端配置有微動開關，用于行程保護，同時設有原點傳感器。配套拖鏈。
2. 倉儲臺體（1 臺）
由鋁型材框架、安裝面板、鈑金件、腳輪等組成，尺寸≥1750
×1000×700mm，框架采用≥60mm 優質工業鋁型材，安裝面板厚度為 30mm 鋁合金型材,帶有 25mm 的槽間隙。
3. 倉儲貨架（1 臺）
主要由鋁合金立柱、倉位支撐定位機構等組成，尺寸≥1400× 200×950mm，≥ 9 個倉位，每個倉位有微動開關可檢測托盤有無。
4. 地面 AGV（1 臺）
由 AGV 小車、托盤輸送裝置、導航條、通訊及控制系統等組成。
要求至少兩種導航方式
1) 額定負載≥30kg；連續工作時間≥8 小時；
2) 運行速度：0-0.3m/s，可調；
3) 爬坡角度：≤3°；
4) 停止精度：±10mm
5) 通訊方式：無線通訊；
6) 驅動方式：四輪驅動、麥克納姆輪
7) 緊急制動距離＜20cm
8) 安全防護 障礙物傳感器+防撞擊桿雙重防護，聲光報警
5. 接駁臺（2 套）
主要由支撐架、電機及減速機、輸送平帶、傳感器、定位擋停機構等組成，接駁臺主要作為工件托盤在 AGV、立體倉儲周轉用，可精確定位托盤。
四、總控及展示中心
主要由總控臺、編程電腦、可視化及顯示終端、監控系統等組成，用于整個智能產線的控制和功能、實訓場景展示。
1. 總控臺（1 臺）
主體框架為鈑金成型，雙開門；內部網孔板噴塑處理，厚度 1.5mm；控制面板符合人體工程學，底部安裝有液壓彈簧支桿，方便檢查維護； 功能按鈕包含“ 啟動”、“ 停止”、“ 復位”、“警示”、“手/自動”、“急停”等。
2. 電氣控制系統（1 套）
由 PLC 模塊、輸入電源、輸出電源、斷路器、接線端子排、IO轉接模塊等組成。
1) 電源（1 臺）
輸入電源：AC 220V；輸出 DC 24V 開關電源。
2) PLC（1 臺）
PLC 采用與工業機器人基礎實訓平臺同品牌 PLC，晶體管輸出，標配以太網口等。
3) 觸摸屏（1 臺）
屏幕：尺寸≥10.1 寸，液晶顯示 LED 背光顯示屏， 分辨率≥1024×600
顯示顏色：6 萬 5 千真彩處理器：≥300MHz
存儲器：128MB
串口：RS232/RS485
USB 接口 ： 1 主 1 從
以太網口：10/100M 自適應防護等級：前面板符合 IP65預裝嵌入式組態軟件。
4) 伺服驅動器（1 臺）：功率≥0.75KW，與伺服電機同品牌。
5) 變頻器（1 臺）：用戶接駁臺電機的控制。
3. 編程電腦(2 臺)
包含 2 臺筆記本電腦、電腦桌凳組成。電腦主要參數：
主要配置：處理器（CPU）采用 Intel i7；內存≥：16GB；1T機械硬盤+256G SSD 硬盤；獨立顯卡 GTX1660Ti+，顯存≥6GB；系統采用 windows10 64 位版本，屏幕≥17 寸液晶顯示器，具備有 HDMI 輸出接口。
配置電腦桌及凳。電腦桌采用鋼木結構表面噴塑，并有主機和顯示器護板,萬向腳輪及剎車功能，抽拉式鍵盤托板，可拆卸式穿線孔。
4. 監控系統（1 套）
1) 攝像機：采用至少 400 萬星光級 1/3”CMOS，
2.8mm 焦距高清網絡攝像機,POE 供電，RJ45 接口，配套支架及可調節固定桿；
2) 硬盤錄像機容量：≥2TB。
5. 可視化終端（1 套）
采用 4K 分辨率，具備 HDMI 輸入接口、40 英寸和 55 英寸顯示終端各 1 臺，配支架。
6. 電力監測裝置（1 套）
可對設備的實時電壓、實時電流、實時功率、總電能進行監控，并在觸摸屏上顯示出來。
五、工作桌（1 套）
尺寸為約 1500×750×780mm(L×W×H)，桌腿采用高強度的鋼材，桌面并鋪有防護層。
六、集成訓練模塊任務組合工藝及配置要求
1. 指尖陀螺與陀螺筆裝配工作站任務（1 套）
任務對象包含由指尖陀螺、陀螺筆、陀螺軸承等；功能模塊包含原料托盤 2 套、成品托盤 1 套、沖壓裝配模塊和工裝夾具等
組成。可進行至少 2 種裝配方式組合。
2. 機床上下料及減速機裝配工作站任務（1 套）任務對象包含 RV 減速機模型、齒輪軸、端蓋等、功能模塊包含原料托盤 2 套、銑床模型、雙減速機裝配臺、全自動螺絲供料模塊、機器人夾具快換主盤、端蓋吸盤夾具、鎖螺絲夾具等。可進行至少 3 種裝配方式的組合。
3. 機床上下料及鑄件全自動打磨工作站任務（1套）
任務對象：模擬泵蓋；功能模塊包含原料托盤、成品托盤、銑床模型、打磨件成品托盤、打磨拋光臺、打磨機夾具組成。可進行至少 3 種打磨方式的組合。
4. 倉儲物流及產線綜合控制工作任務（1 套）
任務對象：其他幾種工作任務的托盤；主要功能模塊含倉儲臺體、堆垛機、倉儲貨架，AGV，接駁臺；由總控及展示中心進行綜合控制，主要訓練對自動產線綜合運行的調控及監控能力。
七、配套軟件
（一）制造執行 MES 系統（1 套）
生產制造執行系統 MES，選手所有工作任務均從個性化需求訂單及共線生產出發，平臺允許用戶進行任務下發，并進行共線生產的全自動化作業。從訂單加工、生產、裝配到成品的檢測、包裝，訂單制造過程的每一個環節，均可通過 MES 系統進行實時查詢與追蹤。
本單元包含系統設置、基礎管理、訂單管理，生產管理，設備管理、倉儲管理模塊，同時反饋系統的工作狀態。。
系統設置：可進行用戶管理、角色管理、菜單管理、按鈕管理、數據字典、日志管理的設置。
基礎管理模塊：可進行用戶信息編輯，包含新建或刪除用戶、設置名稱、密碼、權限等
訂單管理模塊：接收來自客戶的訂單，根據客戶定制化要求，調度訂單次序，允許插單。
生產進度查詢：客戶可查詢當前訂單的完成狀態。
設備管理模塊：可進行設備類型、維護等方面信息的管
理。
倉儲管理模塊：接收來自下層反饋的倉庫信息，進行倉儲類型、倉位狀態等管理。
（二）數字孿生系統（1 套）
應支持機械、電氣、自動化多學科協同并行的設計方法，可集成上游和下游工程領域，包括需求管理、機械設計、電氣設計以及軟件/ 自動化工程，使這些學科能夠同時工作， 專注于包括機械部件、傳感器、驅動器、PLC 程序設計和運動控制的設計。該平臺可實現創新性的設計技術， 幫助自動化設備設計人員滿足日益提高的要求，不斷提高自動化設備的生產效率、縮短設計周期。
數字化孿生軟件須具有以下功能：
1） CAD 導入：可方便地導入各種主流 CAD 格式的數據，包括 IGES、STEP、NX、JT、ProE、DXF 及 CATIA 等。
干涉檢查：要求帶有干涉檢查功能，可避免設備碰撞造成的嚴重損失。選定檢測對象后，Process Simulate 可自動監測并顯示程序執行時這些對象是否會發生干涉。
2） 自動路徑生成：通過干涉檢查，便可自動生成跟蹤加工曲線所需要的機器人位置（路徑）
3） 支持多種工藝：支持多種工藝仿真，如點焊、弧焊、激光焊、鉚接、裝配、包裝、搬運、去毛倒刺、涂膠、拋光、噴涂、滾邊等
4） 支持虛擬傳感器：可以進行帶有虛擬傳感器的現實自動化設計。
可達性驗證：用戶可通過該功能任意移動機器人或工件，直到所有位置均可到達，在數分鐘之內便可完成工作單元平面布置驗證和優化。
5） PLC 虛實連接：通過 OPC DA、OPC UA 服務器或者 PLCSIM Advanced 軟 件 ， 可 以 輕 松 得 與 PLC 通 信 。 其 中 PLCSIM Advanced 所連接的 PLC 為軟件生成的虛擬 PLC。
6） 機器人程序下載：通過仿真驗證后，可以將機器人程序導出，并下載到機器人中。
7） AGV 仿真驗證：AGV 仿真驗證、優化運動路徑防止干涉、保證安全生產用虛擬調試技術加速現場自動化實施，驗證 AGV、機器人、工業設備通訊和控制邏輯，驗證機群規劃。
8） VR 交互：VR 交互沉浸式體驗，支持虛擬調試遠程協作。
9） 節拍計算與優化：軟件在仿真環境下可以估算并且生成生產節拍，依據機器人運動速度、工藝因素和外圍設備的運行時間進行節拍估算，然后通過優化機器人的運動軌跡來優化節拍、提高效率。通過 RCS 接口，可以獲得更精確的工作節拍。
10） 連接軟硬件：實時連接軟硬件實現數字化雙胞胎，機器人虛擬工藝驗證避免產品和設備損失。
11） 模型仿真分析：可以根據模型仿真的結果用甘特圖來顯示生產計劃,應包括生產計劃的時間順序,資源使用的時間序列。從而可以分析資源的占用情況,生產計劃安排的合理性。
12） 能夠與三維軟件無縫集成：可讀取 JT 輕量化模型數據,實現工廠設備的三維可視化。
13） 人機工程：該系統對生產過程中的人因工程分析，通過參照標準人體動作庫對人體視線、部位姿態、工具操作、工作運動空間等分析，實現工作中人員舒適度分析、疲勞強度分析、生產安全性分析、關鍵操作力量分析等深入量化分析，準確計算人員操作時間和效率， 分析人員工作以及人機協同工作的效率和安全性。
（三）云智能實驗室安全管理系統
本平臺將無線傳輸、信息處理等物聯網技術應用用于自動化遠程控制。設備端運行狀態、數據參數等上傳至云平臺。物聯網系統的傳感層、傳輸層和應用層關聯掌握數據與分析數據。
(1)★電壓、電流等模擬量數據顯示
(2)輸入開關監控，輸出開關等數字量控制。
(3)★遠程控制啟停狀態，給定輸出電壓值的。
(4)顯示輸入輸出電壓值的歷史數據
(5)可按照日期、日間進行查詢歷史數進行查詢。
(6)★報警信號為PLC主機模擬量采集數值或者開關量可以自由設定，如當模擬量輸入超過設定電壓時產生報警，通過物聯網自動化應用軟件將報警信號上傳到云平臺，通過云平臺向設置的終端推送報警信號，每臺設備可對應多個終端設備。
(7)★通過手機端可以實現遠程控制PLC的輸出及監視PLC的輸入狀態變化。
(8)數據顯示畫面：畫面顯示輸入電壓數值，輸出電壓監控，開關狀態輸入，開關控制輸出，以及云端連接二維碼。
(9)聯網設置界面：設置現場數據連接云平臺后臺數據庫管理。
★投標時提供云智能實驗室安全管理系統軟件著作權證書原件備查并現場演示帶★項功能。
（四）工業機器人離線編程軟件：
（1）仿真系統支持ABB、KUKA，Fanuc、安川、新松、埃夫特、廣州數控、熊貓、斯陶比爾、UR（優傲）、傲博等多種機器人，提供50種以上的各品牌機器人模型和大量生產線組件庫；
（2）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；
（3）可通過導入CAD模型快速生成運動組件，并對組件特征樹進行操作和修改;
（4）支持關節型機器人、Delta（空間三自由度并聯機構機器人）、SCARA（平面關節型機器人）、直角坐標等各種結構的機器人；
（5）允許通過專用的模板和程序語言定制各種機器人和自動化工具的運動控制。算法支持包含3-5軸的通用機床、3-6個旋轉軸的串聯，并聯，雙臂，AGV小車，等機器人及生產線上對應的工裝夾具，傳送帶，變位機，導軌等輔助設備；
（6）提供工業機器人虛擬教學模塊，能夠通過虛擬示教器對機器人的手動操作以及程序代碼的自動運行，也能直連客戶指定的實際示教器；
（7）提供強大的API功能支持，允許開展大量機器人機構的自動化應用。可進行仿真和應用于程序機器人取放物體和應用于復雜的多機器人同步運動等；
（8）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、軸超限等；
（9）支持多機器人同步運動仿真，能夠實現5個及以上機器人與外部軸的同步 運動；
（10）具有自動化生產線仿真功能，包含碼垛機、AGV小車、串聯機器人在內的功能模塊；
（11）真實的模擬效果（如焊接火花效果、噴漆上色效果、雕刻效果）；
（12）提供多視角的觀察，并可實現運動視角鏡頭追蹤；
（13）支持虛擬傳感器的建模與仿真，支持視覺，激光距離，力傳感等傳感器的仿真，效果接近真實傳感器的效果；
（14）場景中的物理實體具有真實世界中的物體的物理效果，可以進行碰撞檢測并具備剛體運動的效果，具備設置重力，摩擦系數等參數能力，并能根據這些參數模擬物體的真實運動效果，用戶可以按照真實世界中的邏輯對場景進行建模，減少了建模的復雜性。
（15）具有離線編程功能，支持ABB，三菱，Fanuc，安川，川崎等品牌機器人的代碼；
（16）可生成仿真運動視頻（AVI或者Mp4格式）并導出。
正版軟件，需提供工業機器人離線編程軟件著作權證書原件備查，并提供不少于十張的軟件截圖。
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