·設備外觀

·設計簡述

工作站主要由Scara四軸工業機器人（含跟隨模塊）、智能視覺系統、智能算法平臺、上料機構、輸送線機構、碼垛模塊、分揀模塊、工件、電氣控制系統、實訓臺等組成。通過與工業機器人、輸送線控制單元、人工智能機器學習等多種技術融合，面向非標自動化設備行業、標準設備制造行業、半導體及電子制造行業、3C 電子集成行業、汽車制造行業、包裝印刷行業、醫藥制造行業、紡織制造行業、食品加工行業及相關行業，可以完成機器視覺系統相關的安裝、調試、編程、維護、二次開發等實訓和課程。

·主要參數

1、工作電源要求: 單相三線AC220V±10%  50Hz；
2、工作環境要求：溫度-5ºC～+40ºC；濕度 85%（25ºC）；海拔＜4000m；
3、氣源壓力要求：0.2～0.6MPa。
4、裝置容量要求：≤1.0KVA；
5、外形尺寸要求：≥1600mm*1200mm*1500mm；
6、安全保護要求：具有接地、漏電壓、漏電流保護，安全指標符合國家標準。
7、無線實驗室智能管理系統（整個實驗室配置 1 套）
(1)智慧校園小程序支持驗證碼登錄和無感登錄三種登錄方式。校園后臺管理可以設定用戶角色，對不同的角色進行顆粒級功能管理。
(2)智慧校園小程序的導航欄四個子項目，包含首頁、消息、便簽、我的等子項目。首頁四個功能區，包含Banner、金剛區、報警記錄、設備狀態等功能。
(3)智慧校園小程序中拓展應用九種分類，總共二十五種拓展應用。
(4)智慧實訓室應用模塊支持實時查看設備的UVW相的交流電壓、UVW相的交流電流、UVW相的交流功率、直流電壓、直流電源。支持四路數字量輸出（包括設備平臺的啟動、停止），保留擴展接口，可擴展至200路數字量輸出。
(5)告警中心應用模塊支持查看設備告警記錄，五種告警級別。支持手動觸發告警并能查看到告警記錄。告警詳情六個子項，包含告警名稱、告警時間、告警類型、告警級別、告警說明、告警流水等。

·組成及功能

（一）Scara機器人
機器人本體負載≥1kg，工作半徑≥400mm，工作范圍軸1 ±132°速度7200mm/sec軸2 ±145°速度7200mm/sec軸3 150mm速度1100mm/sec軸4 ±360°速度3000°/sec；重復定位精度≤0.01mm。集成吸盤工裝。
機器人控制器：配有電源開關、急停按鈕和手自動切換鑰匙開關和運行指示燈、報警指示燈和電源指示；內置數字量不少于16DI/16DO；配套TCP/IP、Modbus-TCP、CAN open、ProfibusDP、 EtherCAT通訊組件；具有急停異常、伺服異常、安全維護、起弧異常、用戶坐標異常、工具坐標異常等異常檢出功能；電源電壓單相220V，頻率50Hz-60H；工作環境溫度范圍0℃/+45℃；工作環境相對濕度最高95%（無凝露）。
機器人示教器：采用圖形化彩色觸摸屏，8寸inch-LCD，分辨都不低于1024*768，至少有26個鍵薄膜鍵盤、1個急停按鈕，1個模式選擇鑰匙開關（不少于自動、手動慢速、手動全速功能），能夠進行熱插拔，運行時可插拔；和機器人本體配套，示教盒控制電路的主要功能是對操作鍵進行掃描并將按鍵信息送至控制器,同時將控制器產生的各種信息在顯示屏上進行顯示。
跟隨模塊：分辨率1000CPR，集成4路數字量信號，結合智能視覺，將輸送線運行信息直接接入工業機器人控制器，實現工件抓取的追蹤控制。
（二）上料機構
上料機構由井式料倉、料臺、圓形工件、標準氣缸、檢測傳感器等組成,主要完成工件的自動上料。
（三）直線輸送機構
直線輸送機構由交流電機、減速器、變頻器、編碼器、PVC帶/輪等組成，安裝在工作站上，用于傳輸檢測工件。直線輸送系統可進行方向、速度控制?？蓪ぜ恢眠M行檢測和啟?？刂?。輸送線末端設置阻擋氣缸，用于限位，精確控制工件在輸送線上的位置和到位檢測處理。
（四）碼垛模塊
安裝底板至少500mm*400mm*10mm，鋁合金材質，表面陽極氧化噴細沙處理。分別由四組不同形狀工件組成，工件材質為4mm的鋼制材料，有圓形、正方形、六邊形和三角形，有至少4種顏色規格，可通過不同點對點的搬運、碼垛訓練，也可以拼出不同的圖形。
工作流程：啟動后，工業機器人動作，將需要搬運、碼垛的工件吸起，再搬運到相應的位置，完成碼垛、搬運的訓練工作。
（五）分揀模塊
平臺采用鋁合金材質，表面陽極氧化噴細沙處理，厚度不低于10mm，支架采用3030標準工業型材?？勺鳛榉謷⒋a垛等平臺，實現多形式分揀，根據實訓的需要用于不同的功能。
（六）智能視覺系統
主要由工業相機及安裝架、光源、鏡頭和光影控制器等組成。
相機主要參數：
工業相機：600萬像素 1/1.8”CMOS 千兆以太網工業面陣相機，像元尺寸2.4 µm × 2.4 µm，靶面尺寸1/1.8”，分辨率3072×2048，最大幀率17 fps，供電12 VDC，支持PoE供電，像素格式Mono8/10/12 Bayer RG 8/10/10p/12/12p YUV4228，YUV422_8_YUYV RGB 8；
鏡頭：1/1.8” 8mm 6MP FA 鏡頭，F數F2.8 ～ F16，像面尺寸Φ9 mm(1/1.8'')，畸變0.049%;
光源：專業環形光源，光照角度30，波長：620-660nm，功率10W；
光源控制器：輸出電壓：24V，功率：30W，亮度調節級數：256，輸出類型：PWM型，頻率范圍：47-63HZ。
（七）視覺算法平臺
圖形化編程采用拖拽流程框圖完成檢測項目的流程編輯；豐富的軟件工具，算法開發平臺提供了千余個完全自主研發的圖像處理算子與多種交互式開發工具，支持多種圖像采集設備，能夠滿足機器視覺領域中定位、測量、識別、檢測等。自帶超過160個常用工具，紅外檢測、深度學習等多種高級算子；方便的二次開發功能，二次開發簡單易上手,通過簡化后的接口可以節省90%的代碼量,新增的控件可一鍵導入VisualStudio中,支持QT,MFC,WPF和WinForm的界面開發，支持用戶自定義模塊開發,用戶可將自定義算法封裝為VM模塊后直接拖拽使用。
強大的工具特性，支持任意形狀ROI，支持MASK功能，支持輸出門限自由配置組合，支持計算器和公式編輯功能；多樣的通訊方式，支持數字IO，支持MASK功能、TCP/IP、RS232、S7等通訊協議。
1、定位
精確高效定位圖像中的任意幾何體元素，可達 1/16 像素精度。
高效定位工具匹配工具，能夠克服樣品平移、旋轉、縮放和光照不同所帶來的差異，快速準確查找圓、直線、斑點、邊緣、頂點等幾何體的位置。提供位置信息和有無信息，可以應用于機器人引導和其它視覺工具中。
2、識別
（1）基于深度學習的 OCR 算法能適應復雜背景、低對比度、變形等字符的識別
（2）識別多種制式、不同位置、角度、光照的一維碼和二維碼，且可有效克服圖像畸變帶來的影響
（3）提供部件追蹤所需的持續準確高速讀取 ID 信息
（4）支持多種 VeriCode 碼制識別，在強干擾情況下仍然能準確識別
（5）支持 CPU 和 GPU 版本的深度學習讀碼算法，在復雜背景下也進行準確定位識別
3、檢測
準確識別工件表面、形狀、輪廓的缺陷：基于深度學習技術能檢測細小的表面劃痕、斑點，可克服工件表面紋理、顏色、噪點干擾； 精確檢測工件形態和輪廓缺陷，可克服毛刺、顏色、噪點的干擾?？煽康臉藴始葘ぞ?，定位出工件微小差別。
4、高性能深度學習算法
算法開發平臺配備了高性能深度學習算法，經過大量案例驗證、優化后的算法能夠對常見檢測品都有良好的適應性。 深度學習算法提供圖像分割、分類、模板檢測、字符定位與識別，圖像檢索，異常檢測等算法模塊。提供獨立訓練工具進行圖像打標訓練，可高效完成深度學習模塊的應用。
深度學習采用研究院高性能部自主研發的訓練加速庫，像字符識別訓練1000多張圖片達到較好識別效果，在2080顯卡下訓練只需十幾分鐘。
支持預標定功能：可以通過前期部分圖片訓練好的模型，對未標定的圖片進行預標定，然后根據結果進行微調。極大降低一些場景的打標工作量。
AI訓練平臺，以Web端形式提供給客戶，無需本地帶顯卡。提供項目管理、圖像標注、模型訓練、模型管理等一站式AI開放服務，包含本地訓練工具所有功能模塊。
5、主要工具列舉
自帶超過160個常用工具，紅外檢測、深度學習等多種高級算子。

工具箱	工具列舉
采集	圖像源、多圖采集、輸出圖像、緩存圖像、光源
定位	高精度匹配、快速匹配、灰度匹配、圖形定位、圓查找、直線查找、BLOB分析、卡尺工具、邊緣查找、位置修正、 矩形檢測、頂點檢測、邊緣交點、平行線查找、四邊形查找、直線查找組合、多直線查找、BLOB標簽分析 路徑提取、角平分線查找、中線查找、平行線計算、垂線查找、目標跟蹤、輪廓匹配、橢圓查找、陣列圓查找
圖像生成	圓擬合、直線擬合、幾何創建、橢圓擬合
測量	線圓測量、圓圓測量、點圓測量、點線測量、線線測量、點點測量、亮度測量、間距測量、像素統計、直方圖工具
識別	二維碼識別、條碼識別、字符識別、DL字符識別G/C、DL讀碼G/C、DL字符定位G/C、DL單字符檢測G/C、ML分類
深度學習	DL圖像分割G/C、DL分類G/C、DL目標檢測G/C、DL圖像檢索G/C、DL異常檢測G/C、DL實例分割G/C、 DL無監督分割G、DL快速圖像分割G、注冊分類G/C、注冊分割G/C、注冊查找G/C、無監督分類G/C
標定	標定板標定、相機映射、N點標定、平移旋轉標定、畸變標定、映射標定、N圖像標定、標定加載、旋轉標定
運算	單點對位、單點抓取、單點映射對位、單點糾偏、標定轉換、點集對位、旋轉計算、線對位、單位轉換、變量計算、坐標轉換
圖像處理	圖像組合、形態學處理、圖像二值化、圖像濾波、圖像增強、畸變校正、圖像運算、清晰度評估、圖像修正、陰影校正、 圖像縮放、仿射變換、圓環展開、拷貝填充、幀平均、圖像歸一化、圖像矯正、幾何變換、圖像拼接、多圖融合、逆仿射變換
拆分組合	劃片拆分、二維陣列、多標簽篩選、Box融合、Box重疊、Box過濾
顏色處理	顏色抽取、顏色測量、顏色轉換、顏色識別、顏色生成
缺陷檢測	字符缺陷檢測、表面缺陷濾波、圓弧邊緣缺陷檢測、直線邊緣缺陷檢測、圓弧對缺陷檢測、直線對缺陷檢測、邊緣組合缺陷檢測、 邊緣對組合缺陷檢測、邊緣模型缺陷檢測、邊緣對模型缺陷檢測、異常檢測、邊緣位置趨勢分析、邊緣對位置趨勢分析
邏輯工具	條件分支、條件檢測、分支模塊、分支字符、文本保存、邏輯、格式化、字符比較、腳本、 Group、點集、耗時統計、數據集合、觸發模塊、圖形收集、數據排序、數據篩選、數據分類、數據記錄
通信	接收數據、發送數據、相機IO通信、協議解析、協議組裝 (支持TCP/IP,ModBus,UDP,串口，Ethernet/IP等常用工業協議；支持與主流品牌PLC的通信)

6、圖形化界面&簡單易用的交互方式
算法開發平臺提供了完全圖形化的交互界面，功能圖標直觀易懂，簡單好用的交互邏輯以及拖拽式操作能夠快速搭建視覺方案。
7、二次開發
用戶可以將所需的算法封裝成自定義模塊添加到工具箱中，配合平臺自帶的 160 余個工具一起使用。平臺為用戶提供了自定義模塊開發工具，預設了大部分的代碼，用戶只需少量開發工作即可實現 算法應用 模塊的生成。自定義模塊的應用方式使得 算法平臺 在實際應用中更加靈活，可以適應不同場景下的應用需求。
模式一：直接使用 VM 進行視覺方案搭建及部署；
模式二：在 VM 軟件中進行視覺方案搭建，使用 VM 平臺 SDK 對方案進行二次開發；
模式三：基于底層算子進行深度開發。
（八）電氣控制單元
電氣控制單元主要由漏電保護器、開關電源、可編程控制器、變頻器、按鈕模塊、線槽、電線、接線端子等組成。
1、可編程控制器
采用西門子高性價比小型PLC產品S7-200 Smart CPU SR30，供電電壓DC20.4～28.8V，集成至少18路數字量輸入/至少12路數字量晶體管輸出，內置至少30KB程序存儲器、不低于20KB數據存儲器、10KB保持性存儲器、6個高速計數器，3軸高速脈沖輸出，集成RS485接口、以太網接口，支持RS232、RS485、MODBUS、USS、自由口通訊、S7協議通訊、PROFIBUS等通信，配有通信編程電纜。
2、觸摸屏
觸摸屏采用昆侖通態MCGS TPC7032KT，供電電壓24±20%VDC，Cortex-A7 CPU，主頻≥800MHz,內存不低于256M；至少7英寸高亮度TFT液晶顯示屏，分辨率≥800×480；集成以太網接口、RS232、RS485、USB接口，能夠使學員了解工業觸摸屏的功能及使用方法、掌握與PLC之間的通信知識，并掌握復位、置位、交替等功能鍵、圖形（曲線）顯示、動態畫面跟蹤在觸摸屏中的實現方法。要求可以和PLC組建PROFINET網絡。
3、變頻器
采用西門子基本型變頻器V20，功率≥0.37kW，供電電壓1AC～230V，輸出頻率0～550Hz，精度≥0.01Hz。帶有RS485通信接口，集成至少4路數字量輸入，2路繼電器輸出，2路模擬量輸入，不低于1路模擬量輸出；具有線性V/F控制、平方V/F控制、可編程多點設定V/F控制，磁通電流控制、電壓/頻率控制等工作模式；可進行PID控制、BICO功能、多脈沖高轉矩啟動模式、單脈沖高轉矩啟動模式、防堵模式、多泵控制、彈性電壓提升控制、擺頻功能、滑差補償、雙斜坡、PWM調制；具備霜凍保護、冷凝保護、氣穴保護、動能緩沖、負載故障檢測功能。
（八）實訓臺
實訓桌主體由型材框架、型材桌面板、封板、操作面板、自吸合雙開門、多功能網孔板和萬向輪等組裝而成。
其中框架采用8040R和4040型工業型材組成搭接而成，外側配有橙色襯條裝飾；型材桌面板采用工業標準2080鋁型材并通過1.5mm冷軋鋼板組裝而成，內置專用螺母，可自由固定各種機械機構，固定方式≥200種，可以完成更多的實訓操作；封板采用≥1.2mm冷軋鋼板制作，橘紅色噴塑處理；
桌面上方設有有機玻璃圍擋，正前方設置有雙開門，可對工作站各機構進行調整，右上方安裝有觸摸屏、操作按鈕和可移動液晶顯示器，對設備進行控制和檢測。
實訓桌正面下方設有自吸合雙開門，采用鋁合金高強度合頁固定，內部設置兩個區域，用于放置電氣控制部分、機器人控制器和電腦控制器。
實訓桌底部安裝有不少于4個高強度帶剎車萬向輪方便實訓裝置的移動和固定。
（九）氣動系統
氣動系統主要由空氣壓縮機、氣源處理件、氣動控制系統、氣動執行機構、氣動附件組成。
采用颶霸空氣壓縮機，供電電壓AC220V，功率≥600W，工作壓力0.2-0.8MPa可調。
（十）電腦桌
主體部分采用工業標準鋁型材（規格30×30）組裝而成，封板采用≥1.5mm冷軋鋼板噴塑處理；
桌面上方設置有顯示器圍欄，采用≥1.5mm冷軋鋼板沖φ6.5mm工藝孔，既美觀又實用，防止顯示器墜落；
鍵盤鐵質材料加工噴塑而成，通過加重型軸承導軌吊裝在桌面板下方，抽出縮回自如；
桌體配有至少4個帶剎車萬向輪，方便電腦桌移動和固定。
尺寸：≥600*500*1000mm（桌面離地800mm）
五、配套教學資源
（一）數字孿生仿真平臺
提供5種主機類型通信控制，包括西門子200smart、西門子1200、西門子1500、三菱FX3U、三菱FX5U等。
提供提供13個基礎訓練實訓項目（模型采用LED指示燈、按鈕開關、接線端子、噴繪圖形的形式進行展現），涵蓋了裝配流水線模擬、十字路口交通燈模擬、天塔之光模擬、水塔水位模擬、步進電機模擬模擬、電動機星三角啟動模擬、三層電梯模擬、自動配料裝車模擬、四節傳送帶模擬、刀庫捷徑選擇模擬、數碼顯示模擬、自動扶梯模擬、水泵排水模擬）
提供提供21個場景訓練實訓項目（模型采用三維立體空間形式，通過實景式情景化的場景展現，真實的反應工業/生活中的應用場景），涵蓋了工業機器人協調控制、氣動沖壓機控制、自動上料機控制、自動封裝控制、工業流水線控制、小區水塔供水控制、智能配料控制、樓宇電梯控制、電機星三角啟動控制、數碼顯示控制、水泵控制、機械手搬運控制、物料分揀控制、數控沖壓機控制、立體倉庫控制、十字路口交通燈控制、天塔控制、多段輸送帶控制、步進電機控制、多功能刀架控制、自動扶梯控制等實訓仿真畫面。
集成西門子200smart在線學習課程67節，涵蓋了定時器指令、SMART簡介、MODBUS RTU通信簡介、PID回路控制、USS通信、以太網通信等。
集成西門子200smart在線測試功能67項，涵蓋了SMAART與CN的對比、時鐘指令、PLC設備和通信組態等。
集成西門子1200 PLC在線學習課程45節，涵蓋了PTP通信、保持型接通延時定時器、帶參數的FC的編程示例、接通延時定時器等。
集成西門子1200 PLC在線測試功能44項，涵蓋了PROFINET通信、PID控制器、運動控制功能、組態網絡連接等，可以加深學生對指令的理解。
通用功能
包含實驗模塊介紹、實訓目的、實訓原理、實訓流程、設備組成、區域介紹、實訓項目、控制要求、端口說明、模擬仿真、在線仿真、網絡連接等功能菜單。
具有離線仿真功能：不用連接PLC，相關模型按固定的流程模擬運行，可以根據任務要求或者模擬運行流程，自行編寫PLC程序，實現PLC編程的在線仿真控制；
在線仿真：在網絡區輸入PLC的IP地址和端口號，連接成功后，顯示“已連接”，通過PLC在線編程控制自動化模型動作，實現PLC編程的虛擬控制訓練；
（二）工業機器人教學3D仿真軟件
軟件主要由工業機器人概述、工業機器人電氣控制、工業機器人機械結構、工業機器人應用案例、設備運行仿真五個功能模塊組成。
1、工業機器人概述
提3個子內容，分別闡述機器人的定義和概念、機器人的分類（4種以上）和主要應用領域（4種以上）。
提供6個品牌的機器人結構展示（4個國際品牌，2個國內品牌）。
3、工業機器人機械結構
提供6個品牌的機器人結構展示和2種機器人零部件展示，國際知名品牌4種，國內知名品牌2種，每個項目集成3個子項目，包含三維拆卸、三維裝配、模擬拆裝；每個子項目集成9個子內容，包含項目簡介、拆裝工具介紹、注意事項、機器人軸1至軸6拆卸三維動畫；
4、工業機器人應用案例
提供10個應用案例，涵蓋打磨、碼垛、搬運、拋光、焊接、噴涂等工藝應用。
5、設備運行仿真
（1）軌跡模擬訓練：通過在平面、曲面上蝕刻不同圖形規則的圖案（直線、圓形、三角形、五角星螺旋形等線條），以筆形繪圖夾具描繪圖形，訓練對機器人基本的點示教，直線、曲線運動足跡的掌握；
（2）工件模擬裝配：以一個固定在操作臺工件為“主體工件”；機器人通過抓手或吸盤拾取“裝配工件”并把“裝配工件”精確裝配到“主體工件”內；而后機器人通過抓手或吸盤拾取“穿銷工件”并把“穿銷工件”從上至下穿入“主體工件”和“裝配工件”；或從側面穿入“主體工件”和“裝配工件”內；“裝配工件”裝配到“主體工件”采用從上而下裝配，“穿銷工件”裝配有兩種方式，可以從上至下，也可以從側面穿入；訓練對機器人精確定位；
（3）涂膠裝配模擬：涂膠機、汽車模型、工件板分別固定到操作臺上；機器人通過吸盤夾具拾取工件板上汽車車窗；并對拾取進行涂膠，完成后把工件裝配到汽車上；而后拾取第二塊車窗，依次完成前窗、天窗、后窗的拾取、涂膠、裝配任務；練習對機器人點的示教、機器人運動軌跡選擇及與涂膠機的配合；
（4）零件碼垛模擬：物料擺放底板和碼垛底板固定到操作臺；根據物料塊被擺放到擺放底板上，機器人通過吸盤夾具按拾取物料塊進行碼垛任務；物料塊有長方形和正方形兩種，操作者可根據需要選擇擺放；可根據需要自由組合碼垛出多種形狀；練習對機器人碼垛、陣列的理解并快速編程示教的應用技能；
（三）工業機器人虛擬拆裝軟件
系統采用C++語言開發，基于AI深度開發，運行環境支持Windows7以上版本；
可以通過鼠標的控制實現場景模型的放大、縮小、旋轉、移動；通過鍵盤的按鍵可以實現內部場景的漫游；
系統具有真實的實驗室場景，含教室、展板、多媒體講臺、黑板、照明燈、拆裝工具桌（含多種拆裝工具）、工業機器人安裝桌、工業機器人等場景組件，能夠真實反映實際的實訓場景；
系統具有拆卸和裝配兩個功能模式。14個子任務，拆卸和裝配過程均具有語音和文字提升，便于操作者快速的熟悉拆卸和裝配步驟；
拆卸模塊具有7個子任務，分別對應機器人6個機械軸關節和一個完整拆卸，通過選擇對應的螺絲刀，放置到需要拆卸的螺絲上，完成螺絲的拆解，拆解的螺絲和機器人零件通過鼠標點擊自動放置到工具桌臺面上；
裝配模塊具有7個子任務，分別對應機器人6個機械軸關節和一個完整裝配，將機器人的零件從工具桌上依次放置到機器人對應位置安裝，用螺絲刀固定螺絲，完成機器人的裝配。

·實訓項目

（一）機器人編程實驗
1、工業機器人認知及示教設計
2、工業機器人及控制
3、運動控制系統及編程控制
4、工業機器人基本指令操作與位置點設置
5、工業機器人示教單元使用
6、工業機器人直線追蹤參數設置
7、工業機器人直線追蹤編程調速
8、PLC和工業機器人通信控制實驗
9、智能視覺和工業機器人通信控制實驗
（二）智能視覺控制實驗
1、智能工業相機系統構建
2、智能工業相機工程建立與測試
3、智能工業相機通訊配置及應用
4、智能工業相機腳本與全局腳本使用（Python）
5、智能工業相機定位檢測實驗
6、智能工業相機測量檢測實驗
7、智能工業相機識別檢測實驗
8、智能工業相機缺陷檢測實驗
9、智能工業相機注冊學習實驗
10、智能工業相機深度學習實驗
11、智能工業相機標定學習實驗
12、智能工業相機運算學習實驗
13、智能工業相機圖像處理實驗
14、智能工業相機顏色處理實驗
15、智能工業相機邏輯工具使用實驗
16、智能工業相機顏色處理實驗
17、智能工業相機顏色處理實驗
18、智能工業相機二次開發案例
（三）案例控制實驗
1、輸送線物料追蹤抓取實驗
2、輸送線物料字符分揀碼垛實驗
3、輸送線物料顏色分揀碼垛實驗
4、輸送線物料缺陷分揀碼垛實驗
6、碼垛模塊形狀識別實驗
7、碼垛模塊顏色識別實驗

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