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摘要:本文主要结合本校现有设备将工业机器人现场编程与汇川PLC和视觉检测系统通讯相结合,采用基于项目的综合实训教学模式,以项目驱动任务,能够较好的提高高职学生的编程能力和通讯调试能力等,培养出综合能力较强的技术技能型人才。
关键词:埃伏特工业机器人;项目化教学;汇川PLC;在线编程
在“中国制造2025”的战略背景下,我国产业结构升级转型速度加快,为了提高生产效率,减轻人员劳动强度,降低劳动力成本,很大部分企业都引入工业机器人应用于生产建设中,推动传统制造业实现产业转型升级,成为产业优化升级和经济持续增长的动力之源。工业机器人现场编程是工业机器人技术专业的核心专业课,是一门专业技术专项学习的课程,涉及工业机器人技术、PLC技术、传感器技术、伺服驱动技术、视觉检测系统等多学科的内容。使学生掌握工业机器人基本操作与应用、工业机器人编程方法、工业机器人基本系统维护等能力,培养出面向工业机器人技术专业群方面的技术技能型人才。
本课程采用工业机器人现场编程与可编程序控制器、视觉检测系统、伺服电机配合实现工业机器人搬运和分拣的综合性项目教学设计,让学生在做中学,将理论和实践有效的结合起来,通过实践操作加深学生对理论知识的掌握和理解,达到融会贯通的教学效果。
一、工业机器人综合性教学项目的设计
1、教学情景设计
项目化教学法是基于行动导向的探究式教学,将真实或模拟的工程项目转化为教学项目,结合课程内容将项目分解为若干个工作任务,创设工作情景,引导学生完成任务[1]。本项目主要选取了工业机器人通过以太网与汇川PLC、视觉检测系统通讯的综合性教学项目,实现按钮的搬运、传送、检测、分拣等任务,综合考察学生的PLC通信设置与编程、工业机器人编程、视觉检测系统设置等综合技能。
2、本项目任务要求
人工手动将按钮底座、按钮灯芯、按钮帽分别放置在三个托盘中,启动程序以后,四轴机器人一次从三个托盘中分别将按钮底座、灯芯、按钮帽抓放至中心转盘处,并进行组装,组装完成后,将数据发送给PLC,PLC接收数据后转动转盘到指定位置,通电通过视觉检测系统检测按钮的颜色以及是否好用,PLC根据传送过来的数据让机器人将合格按钮按颜色放置到指定托盘处。
二、项目实施
通过前面教学情景的设计,按照由浅入深、循序渐进的原则逐步开展项目化教学。在教学过程中,教师通过视频演示法、引导教学法、演示操作教学法来实现,使学生掌握工作任务中的知识目标和能力目标。教学设计和以项目为引领的任务驱動教学的实施如下:
1、教学任务拆解
以教学情景驱动学生的行动导向,将教学情境划分成独立相关的教学任务,每个任务均含有一定的知识点和技能点,化繁为简,通过各项工作任务的完成支撑整个教学情景的实现。
任务一: 四轴机器人示教编程完成按钮各零件的搬运;
任务二: PLC控制中心转盘旋转;
任务三: 六轴机器人示教编程完成按钮的装配;
任务四:四六轴工业机器人协同完成按钮装配。
2、团队协作制定工作方案
考虑高职学生学习能力、知识能力薄弱等因素,将学生分成若干小组,小组成员共同研讨,组内的学生团结协作,积极主动地参与学习,既能够提高学习效果,也可以培养团队协作能力,制订系统控制总体控制方案。
3、机器人示教编程
机器人上电后,等待“复位”指令回零点,发送回到零点状态,按下“启动”按钮,机器人开始搬运按钮底座、按钮灯芯、按钮帽至中心转盘,完成后发送任务完成指令回PLC。
4、视觉检测信号采集
新建样本,将需要检测的工件放到合适的位置,采集图像上的颜色,添加代码和样本名称,区分不同颜色及正品次品。
5、PLC程序设计与通信配置
PLC与工业机器人采用以太网通信,具体以太网配置如图1所示。
PLC与伺服驱动器采用CANLink通信,具体CANLink配置如图2所示。
根据教学情景和任务要求,设计PLC梯形图。分别要完成PLC与四轴机器人通信、PLC与六轴机器人通信、PLC与伺服系统通信、PLC与视觉系统通信及编程。
6、控制系统综合调试
PLC通电,程序编写完成后,下载到PLC,将PLC打到RUN状态。将四轴、六轴机器人启动,按下启动按钮后,观察程序的运行情况。通过系统调试,发现问题并修改程序,直至能够实现任务要求。
7、项目评价与课程考核
本门课程为理实一体项目化教学,采用过程性评价和结果评价相结合的考核方式。教师根据各组运行调试情况,根据工业机器人控制系统在手动模式下所能完成任务的程度,给出该组同学各任务的分数作为过程性评价成绩;根据工业机器人控制系统在自动模式下实现功能,给出该组同学综合性评价成绩。
三、结论
按钮零部件的组装检测综合性项目实训教学,可以使学生掌握汇川PLC编程通讯调试、视觉系统检测、工业机器人示教编程与调试等综合知识技能。结合丰富的教学资源、合理的教学情景、科学的考核方式,让学生能够在“做中学”,培养学生实际操作能力,提高了教学效果。
参考文献:
[1]贾宝会.“PLC应用技术”课程教学项目驱动教学法实践探索[J].教育与职业,2003(6):151
作者简介:郭程程(1989-4)女,汉族,辽宁鞍山人,硕士研究生学历,辽宁装备制造职业技术学院助教,研究方向:过程控制,故障诊断,工业机器人控制。
关键词:埃伏特工业机器人;项目化教学;汇川PLC;在线编程
在“中国制造2025”的战略背景下,我国产业结构升级转型速度加快,为了提高生产效率,减轻人员劳动强度,降低劳动力成本,很大部分企业都引入工业机器人应用于生产建设中,推动传统制造业实现产业转型升级,成为产业优化升级和经济持续增长的动力之源。工业机器人现场编程是工业机器人技术专业的核心专业课,是一门专业技术专项学习的课程,涉及工业机器人技术、PLC技术、传感器技术、伺服驱动技术、视觉检测系统等多学科的内容。使学生掌握工业机器人基本操作与应用、工业机器人编程方法、工业机器人基本系统维护等能力,培养出面向工业机器人技术专业群方面的技术技能型人才。
本课程采用工业机器人现场编程与可编程序控制器、视觉检测系统、伺服电机配合实现工业机器人搬运和分拣的综合性项目教学设计,让学生在做中学,将理论和实践有效的结合起来,通过实践操作加深学生对理论知识的掌握和理解,达到融会贯通的教学效果。
一、工业机器人综合性教学项目的设计
1、教学情景设计
项目化教学法是基于行动导向的探究式教学,将真实或模拟的工程项目转化为教学项目,结合课程内容将项目分解为若干个工作任务,创设工作情景,引导学生完成任务[1]。本项目主要选取了工业机器人通过以太网与汇川PLC、视觉检测系统通讯的综合性教学项目,实现按钮的搬运、传送、检测、分拣等任务,综合考察学生的PLC通信设置与编程、工业机器人编程、视觉检测系统设置等综合技能。
2、本项目任务要求
人工手动将按钮底座、按钮灯芯、按钮帽分别放置在三个托盘中,启动程序以后,四轴机器人一次从三个托盘中分别将按钮底座、灯芯、按钮帽抓放至中心转盘处,并进行组装,组装完成后,将数据发送给PLC,PLC接收数据后转动转盘到指定位置,通电通过视觉检测系统检测按钮的颜色以及是否好用,PLC根据传送过来的数据让机器人将合格按钮按颜色放置到指定托盘处。
二、项目实施
通过前面教学情景的设计,按照由浅入深、循序渐进的原则逐步开展项目化教学。在教学过程中,教师通过视频演示法、引导教学法、演示操作教学法来实现,使学生掌握工作任务中的知识目标和能力目标。教学设计和以项目为引领的任务驱動教学的实施如下:
1、教学任务拆解
以教学情景驱动学生的行动导向,将教学情境划分成独立相关的教学任务,每个任务均含有一定的知识点和技能点,化繁为简,通过各项工作任务的完成支撑整个教学情景的实现。
任务一: 四轴机器人示教编程完成按钮各零件的搬运;
任务二: PLC控制中心转盘旋转;
任务三: 六轴机器人示教编程完成按钮的装配;
任务四:四六轴工业机器人协同完成按钮装配。
2、团队协作制定工作方案
考虑高职学生学习能力、知识能力薄弱等因素,将学生分成若干小组,小组成员共同研讨,组内的学生团结协作,积极主动地参与学习,既能够提高学习效果,也可以培养团队协作能力,制订系统控制总体控制方案。
3、机器人示教编程
机器人上电后,等待“复位”指令回零点,发送回到零点状态,按下“启动”按钮,机器人开始搬运按钮底座、按钮灯芯、按钮帽至中心转盘,完成后发送任务完成指令回PLC。
4、视觉检测信号采集
新建样本,将需要检测的工件放到合适的位置,采集图像上的颜色,添加代码和样本名称,区分不同颜色及正品次品。
5、PLC程序设计与通信配置
PLC与工业机器人采用以太网通信,具体以太网配置如图1所示。
PLC与伺服驱动器采用CANLink通信,具体CANLink配置如图2所示。
根据教学情景和任务要求,设计PLC梯形图。分别要完成PLC与四轴机器人通信、PLC与六轴机器人通信、PLC与伺服系统通信、PLC与视觉系统通信及编程。
6、控制系统综合调试
PLC通电,程序编写完成后,下载到PLC,将PLC打到RUN状态。将四轴、六轴机器人启动,按下启动按钮后,观察程序的运行情况。通过系统调试,发现问题并修改程序,直至能够实现任务要求。
7、项目评价与课程考核
本门课程为理实一体项目化教学,采用过程性评价和结果评价相结合的考核方式。教师根据各组运行调试情况,根据工业机器人控制系统在手动模式下所能完成任务的程度,给出该组同学各任务的分数作为过程性评价成绩;根据工业机器人控制系统在自动模式下实现功能,给出该组同学综合性评价成绩。
三、结论
按钮零部件的组装检测综合性项目实训教学,可以使学生掌握汇川PLC编程通讯调试、视觉系统检测、工业机器人示教编程与调试等综合知识技能。结合丰富的教学资源、合理的教学情景、科学的考核方式,让学生能够在“做中学”,培养学生实际操作能力,提高了教学效果。
参考文献:
[1]贾宝会.“PLC应用技术”课程教学项目驱动教学法实践探索[J].教育与职业,2003(6):151
作者简介:郭程程(1989-4)女,汉族,辽宁鞍山人,硕士研究生学历,辽宁装备制造职业技术学院助教,研究方向:过程控制,故障诊断,工业机器人控制。