焊接机器人及自动控制实训装置

JGJY-103B机器人焊接及自动控制实训装置

（含税）

一、产品介绍：

该方案以6轴焊接机器人工作站为核心，配置了机器人焊机、焊接冷凝系统、氩气保护气、焊接变位台等配套装置，并配套有自动化焊接控制系统，通过PLC编程，自动控制出料、上料、双面焊接、出料等工序，是学习工业机器人焊接应用技术及自动化技术实训载体。

JGJY-103B机器人焊接及自动控制实训装置

通过机器人搬运与焊接功能的转换，结合分料台与自动焊接变位台的自动连贯动作，使其具有比以往实训教学设备所更加完善的配置和更为完整功能，真实的模拟和反映了机器人焊接和工业控制的过程，实训内容广泛、变化多样，是一款典型的职业能力实训和考核设备，通过在该设备上实训和考核，可使学生职业能力得到大幅度提升。

二、技术参数

1.交流电源：三相 AC 380 V±10% 50Hz；

2.温度：-10～50℃；环境湿度：≤90％无水珠凝结；

3.整机功耗：≤10.0kVA

4.设备尺寸：3500mm*3000mm*1850mm

5.安全保护措施：具有接地保护、漏电保护、断电保护功能，安全性符合相关的国家标准。

6、智能电参数仪器（提供现场演示，不演示或者演示不符合视为负偏离）

本仪器是一款多功能带触摸屏操作显示一体的多功能交直流电参数测试仪。除测量交直流电压、电流外，还支持计量功能（包括功率、功率因数、频率等数据）；支持交流宽频（0-2MHz） 真有效值测试；

1）数据存储功能，每个表头数据可以保存 10 组且断电不清除。

2）▲工业触摸屏操作显示：尺寸：大于等于 7 英寸：

3）▲教师计算机无线监控功能或者手机 APP 无线监控:教师可选择监控、调取任意学生台的实时数据，方便实验室管理；

4）通讯方式：无线通讯。密码登陆管理，可修改学生台地址。支持真有效值测量：

5）同时用数字和模拟两种方式显示，点击自动显示放大。

6）具有*自主知识产权，提供国家*的证明原件。

7）提供市级或者市级以上质量部门出具的产品检测报告。

三、产品配置参数：

1. 焊接工件描述

焊丝规格： Ф0.8/1.0/1.2mm

焊缝形式： 平焊缝、角焊缝 、半圆焊

保护气体： CO2气体

工作方式： 人工上下料,机器人自动焊接

堆焊层厚度： 更具工艺要求

2. 方案概述

焊接机器人系统是由焊接机器人、焊接电源、机器人焊枪、焊接变位台及夹具、PLC及电气控制、安全防护围栏等部分组成。

工件由人工放置在工装后，由机器人开始自动焊接。

方案配置如下：

系统易损易耗件清单如下：

3. 工艺流程

焊接工件焊缝周围30mm内应无油、锈及污渍，且满足工件图纸尺寸公差要求。

系统焊接工作流程如下。

1) 准备工序：焊接工件按图纸要求备置。

2) 安装工件：机器人自动将工件放进工位1，将工件放置到工作台。

3) 工件限位：夹紧装置自动夹紧工件，紧靠限位块。

4) 机器人正面焊接：机器人从设定的位置开始实现正面自动焊接。

5）机器人反面焊接：变位台开始变位，翻转到反面，机器人开始反面焊接。

5) 工件卸装：焊接结束后机器人到工位2进行焊接作业，操作工再次进入工位1，卸下工件。

6) 如此循环作业。

4. 主要功能

为保证焊接质量和焊接效率，机器人系统配置了完善的自保护功能和弧焊数据库，主要功能如下。  

原始路径再继续：焊接过程中发生气流量异常、焊丝用完和暂时停止时，排除故障后可直接调用“继续上次焊接”命令，机器人可从任意位置自动到暂停的位置继续进行焊接。

故障检测和预测：检测出报警发生后，从控制装置获取数据，推测故障部位并依次列出高故障部位，显示部件更换顺序，计算机上的及诊断情况，可使用iPendant在现场查看。此外，计算机定期从现场的机器人中获得运行数据，并对所取得的数据进行分析，判断机器人的运行状态是否正常，并提示用户应对即将到来的故障。  

防碰撞功能：机器人焊枪与外部物体相碰撞时可自动折回，保护焊枪和机器人本体。

专家数据库：通过在程序中设定必要的焊接条件，系统可自动完成排焊道和相应焊接参数调整。

示教编程：通过机器人配置的示教器实现现场编程。

焊枪摆动：在焊接时不仅可以实现常用的SIN型、锯齿型、圆型、8字型、L型等摆焊模式，还可以根据具体工件的形状实现自定义摆焊功能，由此增大了焊道宽度，提高了焊接强度，保证焊道美观度。

状态显示：机器人通过示教器可以显示整个机器人系统的运行状态，包括程序运行状态、焊接过程参数变化、系统参数变化、机器人当前位置、执行历史记录、安全信号、报警记录等，由此客

户可以及时了解机器人系统的状态，做到提前预防机器人系统出现问题。

输入/输出文件：机器人系统中的系统文件以及示教程序文件等可以存储到机器人控制柜内部的存储卡，也可以提取到外部设备，通过离线编程软件编写的程序也可以载入到控制柜内部，由此客户可以定期备份系统文件，一旦机器人系统出现问题后可以将系统文件还原来解决机器人的相关问题。

• 主要部件介绍

• 机器人本体

l ABB/IRB1600-10/1.45；IRC5 标准柜；

l 手腕持重：     10 kg

l 大臂展半径： 1.45m

l 轴数：        6轴

l 重复定位精度： 0.05mm（多台机器人测试综合平均值）

l 机器人版本：    铸造专家型二代

l 防护等级：        IP67

l 轴运动：轴 动作范围               大速度

1         回转 +180°至-180°       180°/s

2         立臂 + 150°至 -90°     180°/s

3         横臂 + 65°至-245°     185°/s  

4         腕      +200°至-200°         385°/s

5         腕摆 +115°至-115°       400°/s

6         腕传 +400°至-400°        460°/s

l 电源：       200-600V， 50-60Hz

l 功耗：       0.58KW

l 机器人尺寸：        底座：484X648 mm   高度：1294mm

l 机器人重量：   250 kg

l 环境温度：       5°C- 45°C

l 大湿度：      95%

l 大噪音：  70dB(A)

l 路径定位精度：     0.13mm

是一款具有智能化功能的高性能操作机器人，适合各种弧焊应用，具有重量轻、结构紧凑的特点。

针对弧焊应用，通过优化成功的设计了轻量和紧凑的机器人手臂，在保证原有可靠性的同时，实现了优异的性价比。

采用*的伺服技术，可以提高机器人的动作速度和精确度，在大程度上减少操作员的干预，提高了弧焊系统的工作效率。

特点及优势：

① 采用*的伺服技术，机器人动作速度快，控制精度与工作效率高

② 机器人与焊接电源之间实现数字通讯，确保机器人和焊接电源高速协调控制，达到高品质焊接。

③ 提供薄板碳钢低飞溅、高品质脉冲等多种焊接方法，应用范围广，焊接能力强。

④ M-10iA/8L机器人具有开放的外部通讯和IO接口，可与国内外主流焊机匹配

⑤ 自带焊头修正、再起弧功能

⑥ 可实现*安装。

5.2 机器人控制器柜

机器人控制柜的控制是采用工控机技术的智能运动控制系统,全数字伺服模块给机器人的6个关节的交流伺服电机提供驱动电源。

采用友好和简易的编程界面，图标式按键，使操作人员更加易学和舒适。分布式硬件结构和精简指令集软件能保证严格的时序和任务的执行。

特点：

① 采用与世界上*的CNC共通的设计方法与主要部件,具有高可靠性、高性能的特点。

② 控制器体积小且减少了电能消耗。

③ 优化点焊和伺服枪的运动，降低了工作节拍时间，提高生产率。

彩色示教器：

机器人系统配有大屏幕彩色LCD显示的编程器，操作与编程简单明了，具有在线焊接参数修改和故障自诊断显示功能。可转换中/英文显示方式，方便操作者。并且安装有dead－man开关，进一步保证安全。

具有如下优点：

通过巧妙的设计改变了示教盒的重心，改善了整体的平衡性，使示教、操作变得更轻松。

通过金属接头及塑料护套加强了电缆接头处的防护，避免因为拉拽刮擦造成的电缆损坏。

菜单式操作，易学易用。

具有附加轴切换的快捷键及电源指示灯，简化了操作步骤。

能够更方便的和其他设备进行数据交换，数据扩展使用更加方便。

拥有安全保护设置。

5.4 送丝机

提供的350型送丝机专为机器人焊接系统设计，体积小，重量轻。

主要技术参数如下:

特点优势

送丝系统稳定

1） 全数字化的送丝控制，高分辨率的转速反馈，高精度的速度调节

2） 四轮驱动，0.5~21m/min范围内实现稳定送丝

3） 双弹簧压力臂调节，适用焊丝直径为0.8~1.6mm

 装卸简单方便

1） 无需工具即可完成送丝轮更换

2） 松下焊枪接口

3） 整体设计紧凑、轻巧，使机器人的运动性能发挥至优

5.5 机器人焊枪

机器人焊选用机器人焊枪，该焊具有超长的使用寿命，显著的冷却效果，优异的耐机械疲劳性能，使MIG焊枪和相关配套设备获得了很高的性价比，在弧焊机器人领域得到了大范围和快速的应用。

主要技术参数如下:

5.6PLC电气控制及按钮站

机器人工作站电气控制系统采用PLC对机器人控制柜I/O对设备控制，包括对机器人、焊接电源、送丝机构、变位机等控制，压缩气体压力和保护气体压力的检测，控制工作站的启停等操作。控制柜内的继电器，三色灯，按钮，蜂鸣器，光电开关，按钮开关，气动元件以及连接气管等均为的产品，控制柜内部具有良好的密封性能，并保证在-15℃～+45℃范围内正常工作。

焊接机器人工作站配有按钮站，通过按钮站上的启动、停止等开关能够实现设备的运转和停止，可以利用示教器来完成。

5.8焊接电源

6、安全控制系统配置参数：

1） 功能、参数及特点描述：

①隔离护栏，总体高1200mm，框架采用2mm厚灰色铝合金材料，其他全部安装10mm厚透明钢化玻璃；带一个侧开门，左右推拉式，占地2600～2700mm×3100～3200mm；

②在隔离护栏、安全门、设备等显眼位置粘贴多种安全标识，实时提醒设备的安全运行。

7、装配桌配置参数：

1） 功能、参数及特点描述：

① 由台身和台面、和工具柜三大部分组成。台身用方管焊接喷塑后组装连接，台面用高密度中纤板，表面贴压防火板，耐腐蚀、防静电。

② 每台装配桌带一个220V电源插座，插座不占用台面空间；

③ 带工学结合存储式工具柜，3层抽屉式，带管理功能。

④ 尺寸：1400mm×700mm×780mm (长×宽×高)

四、工业机器人焊接技能工作站配置清单

五、配套仿真软件

5.1、配套VR虚拟仿真：

虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向，是仿真技术与计算机图形学人机接口技术多媒体技术传感技术网络技术等多种技术的集合，是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域。虚拟现实技术(VR)主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。

VR编程虚实一体化实训平台是基于真实设备开发并且可以代替真实机构的一套供学生学习编程及接线的综合性三维平台软硬件一体化系统。设备上所有的传感器和执行机构都能在该系统上真实的以三维立体方式反映出来。还包含了带真实物理属性的物料和机构。软件系统中的三维机构及传感器，通过数据采集输出板卡往外引出接口。学生可以像控制真实机构那样对其接线和编程。接口输入输出定义*开放，由学生*自主定义。

5.1.1、产品特点：

1. 形象直观：三维立体模型设计，与真实机构一模一样，可进行缩放、拖动、旋转、恢复视角等操作。特殊部件进行了透明处理、放大处理、可视化处理、慢动作处理等，相比实物机构更加形象直观。
2. 安全可靠：通过三维仿真运行，在完成与真实机构相同实验的同时，避免了如人身触电安全事故、机械运行时碰撞夹手等安全事故；没有设备长时间运行造成的磨损、故障等；没有学生误操作造成的设备损坏等；是一台永*、永无安全事故的实验机构。
3. 扩展性强：只需通过软件定义，不需作硬件升级，可根据学校的需要扩展其他实验项目，不需增加硬件成本，不占用实验室空间；并支持学校进行个性化功能定制。
4. 虚实*结合：仿真软件系统可硬件连接，可实现用实物示教器示教编程控制虚拟的机械手及控制对像；也可以使用虚拟的示教器控制虚拟的机械手及控制对像；也可以使用虚拟的示教器控制真实的机械手及控制对像，做到虚拟与现实的无缝对接。通过软件模拟易于损坏的机构，模拟肉眼不方便观察的现像，模拟具有安全事故风险的机构。解决了在纯软件实验做完实验后无法进行真实的调试，从没接触过任硬件设备的虚幻感；同时又避免了纯硬件模拟实验现像的不直观问题；避免了纯硬件真实模型实验机构成本高、易损坏、不直观、存在安全事故等问题。做到了虚拟与现实的*结合。
5. 身临其境，沉浸式体验。佩戴上VR头盔则可以进入到三维虚拟场景中，观看设备运行。可以对设备操作，可以在场景中进行自由的行走观看，从各个角度观看设备*的认识和了解设备的机构和运作的原理。

6、仿真软件配置数据采集输入输出卡，模拟真实机器人控制器的IO输入输出器，可与外部真实硬件PLC、单片机等实物相连，动手进行实际的连线、编程、调试，保证实验的真实性和体现感，锻炼了学生的动手能力。

5.1.2、硬件参数：

   1、采用微处理器AMR芯片设计，完成数据信号输出、电平输入、模拟量输出、模拟量输入、脉冲输出、脉冲输入等信号。信号经光电隔离，有效防止干扰，可靠性好；

2、输出接口挂箱：铝合金加塑料挂箱壳体，美观大方；铝合金氧化面板工艺，通过安全插座将输入输出接口线引出到面板上，面板上标记相应的端口号，方便学生自定义灵活接线、灵活实验，同时设置了排线模式接口，可通过排线接口一次性将所有连线与CPU快速连接，缩短实验时间；

3、信号输出：30路，输出电流>2A，光电隔离输出；

4、电平输入信号采集：30路，检测直流24V输入信号；

5、模拟量输入：6路模拟量输入采集，4-20ma/0-5V输入采集；

6、模拟量输出：2路模拟量输出，4-20ma/0-5V输出；

7、脉冲输入：2路脉冲信号检测，检测范围0-100KHZ,用于控制步进电机、伺服电机等；

8、脉冲输出：3路脉冲信号输出，输出频率范围0-50KHZ,用于旋转编码器等设备的信号输出；

9、通讯方式：USB通讯；

10、带软件加密；

11、VR眼镜参数（选配）

.1显示屏：2个3.5英寸3K AMOLED显示屏

.2分辨率：双眼：2880*1600  单眼：1440*1600视场角 110度

.3调节功能：可调整镜头距离（适配佩戴眼镜用户）、可调整瞳距、可调式耳机、可调式头带、刷新率 90Hz

.4兼容系统：支持使用 SteamVR 2.0 定位系统，将能同时使用高 4 个 Base Station，活动空间翻倍扩展至 10 平方米。

.5功能特点：传感器 SteamVR追踪技术，G-sensor校正，gyroscope陀螺仪，proximity距离感测器，瞳距感测器

.6蓝牙功能：支持蓝牙，音频输入：内置麦克风，Hi-Res Audio认证头戴式设备，Hi-Res Audio认证耳机（可拆卸式），支持高阻抗耳机纠错，接口 USB3.0，Displayport1.2。

5.1.3、软件参数：

1、虚拟机器人本体与真实本体外形外观*，按照1:1的比例设计。6个自由度。可实现各个方位各个角度的不同姿态的运动。

2、支持虚拟控制器仿真运行，也支持真实控制器在线监视运行。

3、支持远程操作机器人。单个关节移动，线性移动多种模式移动。

4、支持单点定位移动。左侧原点，右侧原点，正面原点定位移动。

5、支持机器人IO读写操作，可读取机器人输入输出状态。可写入。

6、支持远程状态监控、关节数据监控，可读取机器人每个关节的角度数据。也可读取机器人当前的操作模式和电机状态。

7、支持多种任务选择，可自动切换加工工件。可自动切换机器人抓手工具。

8、支持VR头盔视野和操作者电脑界面视野同时显示。两者独立互补影响。

9、支持VR头盔场景的手柄交互，和电脑界面的鼠标交互。两者独立互补影响。

10、支持真实示教器编程，也可虚拟示教器编程。同样实现虚拟三维本体运行。

11、可实现物体的抓取、释放、搬运。且物体具有物理属性，重力、弹力、摩擦力等。

12、支持手动操作，自动操作两种模式。可调节运动速度。

13、支持场景自由旋转、放大、缩小、移动。支持正交、视模式。支持复位示教。

14、支持机器人碰撞检测：关节碰撞检测、工具碰撞检测。当发生碰撞后，高亮红色显示碰撞物体，并立即切断机器人电机起到保护作用。

15、支持虚拟边界保护，当运动范围超出预设的范围边界时。预设的边界会高亮红色显示。并立即切断机器人电机起到保护作用。

16、支持连续碰撞保护，或者连续超出边界保护。支持复位操作。

17、支持运动轨迹描绘，可以将机器人运动的轨迹实时记录并生成三维轨迹线条。让学生更直观的分析查看机器人运动的轨迹。支持复位轨迹。

18、支持三维示教点位，可以用虚拟示教器示教，也可用真实示教器示教。

19、支持实训任务的扩展。增加实训加工的工件和工具。

20、支持外部真实环境保护系统。可外接安全门，安全光栅。

21、支持机器人所有的相关指令，直线，圆弧，关节运动等。

22、支持TCP示教，工件坐标系建立等。

23、真实控制器连接采用标准以太网方式连接。

24、支持添加外部传感器。

5.2、机器人示教编程仿真软件（现场演示，不演示或者演示不符合视为负偏离）

系统包含机器人示教编程仿真软件。

5.2.1、机器人示教编程仿真软件具体软件参数

▲1、丰富的机器人品牌

系统内置多家机器人的示教器，与真实设备操作一模一样。具体有ABB、三菱、广数。能广泛学习各机器人的编程，为日后学生进入企业提前做好充分准备。

2、多种典型实验案例

各品牌机器人示教编程包含多种典型实验案例，具体包含：码垛案例、涂胶案例、描轨案例、上下料案例、装配案例、搬运案例。

3、项目信息

每个编程实验案例都包含有项目信息，具体项目信息包括：项目任务、指令说明、实验指导。项目任务：说明当前实验能够实验的功能；指令说明：说明指令能够起到的作用及原理；实验指导：指导教师或学生如何将这个实验完成。

4、三维操作

三维机器人模型能够任意方向旋转、视点切换以及360度*观看，具有直观立体，真实互动的效果。

5、逼真的三维模型

以实际设备为蓝本进行建模，与真实的机器人一模一样，结构完整。

6、视图切换

能够快速进行正视图、顶视图、右视图切换，提高操作使用效率，非常人性化。

7、全屏

能够一键全屏显示，一目了然机器人的运行过程、功能操作使用、场景模型等。

▲8、关节模式/直交模式

关节模式：单轴运动；直交模式：X、Y、Z轴线性运动。通过关节/直交模式模式学习，提高学生对示教器操作的了解。

▲9、重置按钮

能够将机器人姿态恢复到原始状态，为机器人启动运行程序等做准备，和实际一样，非常逼真。

10、预设目标姿态点功能

预设功能。通过软件预设好的目标姿态点，方便定位机器人整个运动轨迹中的目标姿态点，提高老师的课堂教学效率，节省目标姿态点的定位调试时间

11、轴运动限制

每个轴都有大的运动角度限制，与机器人实际操作一模一样。

▲12、打开局部图

ABB和广数机器人涂胶案例中，提供有局部图功能。俯视图：能看到放大的喷嘴的运动轨迹；正视图：能够看到放大喷嘴模型正面的运动情况。

▲13、指令解析

能够根据不同机器人品牌示教器解析该品牌对应的机器人代码指令，通过文本方式手动编写指令代码。

14、编程修改

通过代码文本修改，更新机器人程序数据，结果及时体现在机器人的运行过程中。

▲15、目标姿态点赋值

能够进行机器人从起始位姿到结束位姿的整个运动过程中的目标姿态点赋值，操作过程、方式符合实际。

16、电路连接

正确把电控柜引出的电线连接到机器人上，机器人才能够正常通电启动，过程逼真符合实际。

六、基础实训考核项目：

1、工业机器人的基本认知

2、工业机器人的线路连接

3、工业机器人与焊接设备连接

4、工业机器人焊接保护装置连接

5、工业机器人对焊接工艺要求的掌握

6、工业机器人示教器的操作

7、工业机器人的IO接线

8、工业机器人对焊接工件运动路径的设计

9、工业机器人焊接编程与调试

10、工业机器人焊接工艺改进调试

11、工业机器人焊接及控制系统的自动化设计