ZNJ-QL20型桌面式智能制造生产线

一、产品概述

智能制造是智能机器与人类专家人机协作的一体化智能系统，既有个体制造单元的自主性，又有系统整体的自组织能力，是未来制造业发展的重大趋势和核心内容。本生产线采用3台六轴机器人、2套输送系统、1套视觉系统、1套PLC电气控制系统，以微波炉磁环组装生产线上的机器人上料、视觉检测与引导、机器人组装、搬运、入库、仓储管理等应用场景，以智能制造产线电子设备装调、数据监测、生产管控与运维为实施目标，可以完成电子设备组装与调试、设计编程与参数配置、数据采集与可视化应用、生产过程数智化应用、电子设备数智化运维等多项实训任务。

二、功能与应用场景

1.开放性实验环境

集成Python、OpenCV等运行环境，支持数字图像处理、机器视觉等算法、硬件、应用的开发和学习；提供实验所涉及的OpenCV图像处理函数的所有接口和使用说明，既可通过配置参数实现对图像的特定处理，也可新建不同的视觉项目，进行二次开发；内置的视觉软件和功能库包括物体分类识别、目标检测、OCR字符识别、缺陷检测，满足基础应用与开发教学；支持对生产线上的目标尺寸测量、缺陷检测、产品分类等应用进行开发，开展企业级实战训练。

2.开放全部源代码

开放全部软件框架和算法级源代码，支持二次开发，提供完善的实验指导书和技术文档，并提供产品相关软硬件的架构与设计方法文档。

3.图形化交互软件

2D机器视觉软件采用海康威视Vision Master视觉软件，图形化交互界面，功能图标直观易懂，采用拖拽式操作，可快速搭建视觉方案，模块运行状态独立标识，实时显示。

4.视觉定位、检测与识别

视觉技术在实际应用中，通常有三个方向：定位（即计算目标位置，为机器人抓取提供引导）、检测（即检测目标的缺陷，如零部件划痕、缺角等，用于进行良次品分类）、识别（即识别目标的名称，如识别不同长度的螺杆，用于进行产品种类的分拣）。

5.机器人手眼标定

为机器人引入视觉系统，使得机器人可进行自主的、智能化的运动，完成如零部件分类、物流搬运、码垛、物体分拣等功能。

6.基于视觉的机器人应用

机器人与视觉系统结合，可以对不同尺寸、外观的目标进行识别，开展目标分拣、智能码垛、物体识别、字符识别等多种基础实训项目，从而模拟生产线上的真实产品检测场景。

7.智能制造系统集成

本产品集成有3台六轴机器人、2条输送线、1套视觉系统，以及多组传感器，所有组件均采用主流的通讯协议完成通讯，可以完成上料、输送、视觉自主组装、视觉检测、下料等典型智能制造场景的全流程动作。

三、主要硬件参数

1.六轴机器人

六轴机器人配置3台，该型机器人完全开放底层运动学正逆解控制算法，有助于用户学习机器人的关节控制原理。同时，提供多个拓展接口，支持视觉、语音、多种末端执行器、传送带等各类外设模块的接入，实现物体抓取、视觉协同、人机交互、自动教学演示等多种功能，可快速满足教学、科研等需求。

2.机器视觉系统

机器视觉系统配置1套，采用标准工业级视觉系统，包括工业相机、镜头、LED光源、光源控制器等，通过视觉支架进行集成，为所有的目标检测、分析和处理提供实验的硬件环境。

3.PLC控制系统

PLC控制系统采用国产汇川品牌的Easy521系列PLC，如下图所示，用于生产线相关电子设备的数据监控，以及输送线、传感器、气缸等的运行控制。

其中，触摸屏采用威纶通品牌的人机交互触摸屏幕，通过与其他相关的硬件设备结合，实现生产线的数据采集、处理和控制的任务。

4.输送线

输送线采用2套直线滑台模组，上方安装有步进电机、接近传感器、光电传感器，通过PLC接入计算机，实现对两条模组分别的启动、停止、暂停等控制，以及与视觉系统的协同等的控制，从而完成集成化系统运行时的全流程动作。

5.运算单元

采用工业级结构，体积小巧，外形紧凑，安装windows系统，集成C++、OpenCV等运行环境，支持数字图像处理、机器视觉、电气控制等硬件或应用的开发和学习。

四、实验项目

1 机器人原理与应用

（1）六轴机器人机械结构组成

（2）六轴机器人核心零件认知

（3）机器人不同坐标系的变换与应用

（4）机器人直线、曲线、圆形、方形等轨迹编程

（5）机器人搬运编程

（6）机器人码垛编程

（7）机器人拆垛编程

（8）机器人抓取、分拣练习

2 机器视觉

（1）视觉系统认知

（2）像素尺寸测量

（3）物体定位和角度测量

（4）边缘长度测量与面积检测

（5）物体颜色和形状识别

（6）条码和二维码识别

（7）OCR字符分割、训练

（8）OCR字符识别

（9）基于形态学处理的产品表面缺陷检测

（10）相机棋盘格标定

（11）基于opencv的车牌识别

（12）基于模板匹配的电子产品识别

（13）基于视觉的车牌识别

（14）基于视觉的条形码识别

（15）基于视觉的二维码识别

（16）基于视觉的物体形状颜色识别

（17）基于视觉的水果识别

（18）基于图像的NanoDet目标检测模型实践

（19）基于视觉的工件缺陷检测

（20）基于视觉的证件识别

3 基于视觉的机器人应用

（1）机器人认知和基础操作

（2）机器人示教和运动控制

（3）机器人与视觉系统标定

（4）基于视觉的机器人目标分类

（5）基于视觉的机器人物体码垛

（6）基于视觉的机器人数字排序

（7）基于视觉的机器人水果分类

4 机器人柔性制造系统集成

（1）机器人搬运码垛工作站系统集成

（2）机器人自动化生产线系统集成

（3）基于视觉的智慧分拣系统集成

（4）多机器人协作动态装配与检测实训

（5）智能制造系统集成与设计

5 数字孪生系统实训

（1）数字孪生模型设置与调试

（2）HMI界面设计与编程调试

（3）PLC编程应用与调试

（4）虚拟HMI与虚拟PLC编程调试

（5）上料单元虚实同步调试

（6）输送单元虚实同步调试

（7）装配单元虚实同步调试

（8）传感单元虚实同步调试

（9）仓储单元虚拟调试